Ämne: Kyl-och värmepunptekniskt beräkningsprogram

[PerJ]

God kväll,

På följande länk finns ett datorprogram att ladda ned från den Danska Tekniska Högskolan.
*Länk trasig* /Admin

Här kan man göra det mesta, rita köldmediediagram, analysera olika typer av kylanläggningar och köldmedier, tryckfallsberäkningar av köldmedierör mm.

Kan ni hälften av vad programmet kan så kommer ni att kunna betydligt mer om teoretisk kylteknik än de flesta villa VP installatörer.

Det finns några misstag i beräkningarna men det är nog inte i några moduler som är aktuella för VP simuleringar.

Är det någon som behöver hjälp på traven så kan vi ta det i tråden.

Slit det med hälsa

PerJ

[Martin X]

Wow, det programmet är guld värt studs

[Janne El-Energi]

Martin X har du börjat med att använda COOLPACK. Om du också börjat hur går det för dig?

Jag har laddat hem det och försöker via deras Tutorial lära mig det. Det är ej så lätt.

http://www.et.web.mek.dtu.dk/Coolpack/Files/Tutorial.pdf
CO2 diagram ser annolunda ut än vanliga köldmedie diagram. Länkar in det från rätt tråd.

http://www.varmepumpsforum.com/vpforum/index.php/topic,3669.msg35118.html#msg35118


Här är vanlig  1 och två-stegs kompressor diagram

[Martin X]

Jag har laddat hem det och försöker via deras Tutorial lära mig det. Det är ej så lätt.

Hrm, manual, jo det skulle ju kanske hjälpa.

Har tillsvidare mest bara lekt med det. Kollat vad som händer om man ändrar delta T och dylikt. Men snart så ....

[PerJ]

För att snabbt komma igång så tycker jag att vi går direkt på att analysera ett vanligt enkelt kylsystem som finns i vanliga enkla villavärmepumpar.

Välj fliken CoolTools Cycle Analysis
Välj "One stage cycle with DX evaporator" (Enstegs kompressor med torrkokande förångare"
Tryck OK
Nu är vi inne i programmet
Tryck på knappen "Cycle Specification" Här ska vi välja driftpunkterna på vår anläggning

Förkortningar Te= Förångningstemperatur i grader C
DeltaT SH = suggasöverhettning (temperaturdifferans skrivs ofta K)
Tc= condenseringstemperatur
DeltaT SC = underkylning (temperaturdifferans skrivs ofta K)

Mata in förångningstemperatur på -10 grader och en överhettning av 5 grader
Mata in en kondenseringtemperatur av 50 grader och en underkylning av 2 grader

Pressure losses = tryckfall mellan förångare och kompressor SL= suction line= sugledning(förångare kompressor) ,  DL = discharge line = tryckledning (kompressor-kondensor) Tryckfallen i ledningarna påverkar verkningsgraden på anläggningen. För fabriksmonterade värmepumpar så är 0,5 K rimligt.

Suction gas heat exhanger = suggasvärmeväxlare väljs No SGHX eftersom det normalt inte finns på villavärmepumpar

Välj sedan Refrigerant = käldmedium =R134a

Cyckle capacity väljer vi Heating capacity 10 kW

Sätt heat loss factor till 0
Sätt unuseful suction superheat =0

Tryck calculate

Gå till Home

Här ser vi nu att Kondenseringtemperaturen TC= 50 grader
Vätskans temperatur före expansionsventilen är 48 grader = 2 K underkylning
Te= föråningstemperaturen -10grader
suggastemperaturen när den lämnar förångaren är T7= -5 grader = 5 K överhettning
T3= tryckrörstemperaturen efter kompressor =78,2 grader.

Vi ser också att kompressorn har en kraftförbrukning av 3,135kW
Kyleffekten i förångaren är 6,844 kW och kondensor effekten är den vi valde 10 kW
Köldmedieflödet är 0,05349 kg/s genom anläggningen

COP som anges är köldfatorn= 2,18 vilket ger en värmefaktor av 2,18+1=3,18
Eller om vi räknar själv 10/ 3,135=3,18

Sen kan man gå ocl titta på State Points där ser man alla termodynamiska data för köldmeidiecykeln, tänk på att trycken är absoluttryck (utgående från absolute vakum) vill man veta övertrycket får man dra brot ca 100 kPa (att trycken varierar lite beror på våra tryckfall i sug och tryckledning)

På Auxillary kan man tex se lämpliga rördimensioner för sug, tryck och vätskeledning

PerJ

[Martin X]

Mata in en kondenseringtemperatur av 50 grader och en underkylning av 2 grader
Vätskans temperatur före expansionsventilen är 48 grader = 2 K underkylning

PerJ

Jag blottar min okunskap med följande fråga:
Om jag har en motströmsväxlare och i den kondenserar all gas till vätska och ytterligare sänker vätskans temp med t.ex. 10 grader. Är det då detta som är en underkylning på 10K ?

Martin X

[PerJ]

För att svara kort = Ja.

PerJ

[Martin X]

Förkortningar Te= Förångningstemperatur i grader C
DeltaT SH = suggasöverhettning (temperaturdifferans skrivs ofta K)

Så då borde rimligtvis DeltaT SH var den temperatursänkning av uteluften som uppstår i en L/L respektive i brine för en V/V ?

Nää, så enkelt kan det väl inte vara. Tanke fel blev det visst

Det måste ju vara gasens temp som stiger tack vara luft/brine

[PerJ]

Nu får det bli snäppet längre

DeltaT SH = superheat = överhettningen.

När köldmediet förångas i förångaren från vätska till gas är temperaturen konstant -10 grader i exemplet. Sista delen i förångaren höjer temperaturen på gasen ytterligare 5 K till -5 grader innan gasen lämnar förångaren. Gasen är då 5 K varmare än förångningstemperaturen vilket innebär 5 K överhettning.

Tänk på att programmet bara räknar köldmediesidan, vad som händer på luft/vaten/brine sidan tas inte hänsyn till.

PerJ

[Martin X]

Okej, jag är med så långt.
Blandade visst ihop äpplen och päron.

Inser att jag inte är helt på det klara med vad som i praktiken styr kondenserings- och förångningstemperaturen.

*Bläddrar febrilt i mina böcker* b00k

Det är ju trycket vi spelar med (framgår ju av entalpi diagrammet) alltså måste det ju vara strypventilen som avgör förångningstemperaturen.

Kondenseringstempen kan man väl inte påverka om man inte har en inverter pump 

Äh, jag ger upp

[PerJ]

Kondenseringstemperaturen bestäms av vilken temperatur det medium har som kyler kondenorn tex radiatorvattnets temperatur. Kondenseringstemperaturen är alltid högre än det kylande mediet. Hur mycket högre kondenseringtemperaturen är än utgående radiatorvatten beror på storleken på kondensor och anläggningens effekt för stunden. Skulle tro att normala villa VP ligger 2-4 K högre i kondensering än utgående radiatorvatten. En inverterstyrd kompressor påverkar kondensorn genom att kondensorbelastningen varieras. MEN framförallt på verkas kondenseringstemperaturen av vilken temperatur man lämnar av värmen till, med andra ord vilken radiatortemperatur som krävs. Titta på vad som händer med COP när man ökar resp. sänler kondenseringen. Här ser du varför alla snackar om lågtemperatursystem och flytande kondensering.

Föråningstemperaturen måste vara lägre än den värmekälla man tar värmen ur. Ligger uppskattningsvis 5-7 K under utgående brine till berg etc. Likså här beror differansen på belastningen och dimensioneringen av förångaren.

Expansionsventilen stryper flödet så mycket att förångningen i förångaren blir tillräkligt låg för att ge rätt överhettning. Så expansionsventilen styr inte trycket.

PerJ

[Martin X]

Kondenseringstemperaturen bestäms av vilken temperatur det medium har som kyler kondenorn tex radiatorvattnets temperatur. Kondenseringstemperaturen är alltid högre än det kylande mediet. Hur mycket högre kondenseringtemperaturen är än utgående radiatorvatten beror på storleken på kondensor och anläggningens effekt för stunden. Skulle tro att normala villa VP ligger 2-4 K högre i kondensering än utgående radiatorvatten. En inverterstyrd kompressor påverkar kondensorn genom att kondensorbelastningen varieras. MEN framförallt på verkas kondenseringstemperaturen av vilken temperatur man lämnar av värmen till, med andra ord vilken radiatortemperatur som krävs. Titta på vad som händer med CO när man ökar resp. sänler kondenseringen. Här ser du varför alla snackar om lågtemperatursystem och flytande kondensering.

Okej, poletten börjar falla ner.

Men för att köpa det helt måste jag förstå vad som händer med trycket (entalpidiagrammet igen). Om kondenseringstemperaturen "styrs" av radiatorvattnet så måste det ju vara så det också styr trycket. Ju lägre temp på radiatorvattnet desto lägre tryck och vise versa. Och det är ju via trycket som kondenseringstemperaturen avgörs.

[Martin X]

Hmm, det här med hegasväxlare är nog inte så enkelt som jag trodde.
För om jag fattat det rätt (vilket jag ju knappast gjort) så får man med en hetgasväxlare endast ta ut den extra energi som finns ovan kondenseringstemperaturen och därmed kan en feldimensionerad hetgasväxlare höja kondenseringstemperaturen med sämre COP som följd? Eller?

[Janne El-Energi]

Hetgas växlaren ger ej större effekt utan är en snabb överhettare med hög temp och lägre effekt.

Från VV som har redan 55 grader kan man höja det till  exv 60,65 under viss tid.

Citat Kärri

Det finns en nyprodukt jag har visat tidigare här i forumet. Det GEOPRO SH markvärmepump med hetgasvärmeväxlare. Det visar sig att den nya är ingen ny teknik. (Den ju vanligare förr). Nya tekniken är att, hetgasväxlaren styrs aktivt med en växel ventil, inga strypningar!

http://www.geopro.fi/material/geopro_shesite_sv_2611.pdf

Citat Plotsky

Hetgasväxlaren är precis som du säger till för att värma varmvatten, den är inbyggd i ex Thermias Robust serie, men även en del andra. Vad den tekniker sa på Thermia som jag pratade med var att man behöver ofta strypa ner flödet mellan växlaren och vvb pga att man får för dålig värme avgivning och för låga temperaturer, vad som jag förstod gav för tidig kondensering och (marginellt) sämre effekt på VPn, men ffa sämre varmvattenvärmning.

Det var vanligare förr i VP sammanhang, så äldre teknik kommer tillbaka i ny skepnad. ( i reklam som ny teknik)

länk hetgas:

http://www.varmepumpsforum.com/vpforum/index.php/topic,3246.msg31811.html#msg31811

[PerJ]

Vi börjar med trycket.

För tex R134a som vi körde i exemplet så finns det alltid en bestämd relation mellan tryck och (mättnads)temperatur.

Några exempel
-10 grader motsvarar 2,007 bar(a)
0 grader motsvarar 2,928 bar(a)
30 grader motsvarar 7,701 bar(a)
40 grader motsvarar 10,164 bar(a)
50 grader motsvarar 13,176 bar(a)

(a)= absoluttryck utgående från absolut vacum.

För att beräkna en köldmedietabell i CoolPack så gå in under "Refrigeration utilities" tryck på iconen med stjärna på "Refrigeration utilities" Tryck på knappen det står "sat" på. Välj R134a som köldmedium tryck OK, Här får du en köldmedietabell där du ser trycket för varje temperatur.

Så din slutsat är att temperaturen bestämer trycket är helt riktigt. Det är därför som kyltekniker oftast pratar temperatur när de igentligen menar tryck. Tex så pratar man oftast om tryckfall i grader när det gäller tryckfall i rör. Kompressorn jobbar på en kondensering av 40 grader osv.

Hetgasvärmeväxlare
Som du ser är gasen efter kompressorn kraftigt överhettad, 78 grader vid en kondenseringstemperatur av 50 grader. Genom att montera en hetgasvärmeväxlare kan vi ta ut en del av värmen vid en högre temperaturnivå än vad vi kan åstadkomma i kondensorn. Vi kanske får ut 48 gradigt vatten ur kondensorn med kanske 65 gradigt ur hetgasvärmeväxlaren. Observera att man inte kan få ut mer än ca 1,7 kW ur hetgasvärmeväxlaren av totalt 10 kW. Samtidigt måste man bli av med 8,3 kW i kondensorn annars löser maskinen på högtryck, så man kan inte bara köra på hetgasvärmeväxlaren.
Det enda sätt en felaktigt dimensionerad hetgasvärmeväxlare kan försämra COP på en befintlig anläggning är att man får tryckfall på gassidan i hetgasvärmeväxlaren som gör att kompressorn får arbeta mot ett högre utloppstryck med höjd kraftförbrukning som följd.

Som vanligt så har jag ingen erfarenhet av enskilda villavärmepumpar så jag vet inte hur IVT löst varmvattnet i deras HT system. Men jag tror inte att de använder hetgasvärmeväxlare. Man har en kompressor som tål att arbeta med ett högre kondenseringstryck.

Användandet av hetgasvärmeväxlare skulle jag säga blir mer och mer ovanllgt, problemet är att man inte bara kan köra på hetgasvärmeväxlaren sommartid, kondensorn måste kylas också. Jag vet tex en skola som sommartid inte får nåt varmvatten eftersom installatörern kopplade varmvattenberedarna enbart till hetgasvärmeväxlaren, det funkar bra när de har ett värmebehov i fastigheten, men sommartid när de bara har varmvattenproduktion och VVC förluster att köra emot så kan man inte köra anläggningen. Dessutom har VV ackumulatorn inga spetselvärmepatroner.

Frukost.

PerJ