Ämne: Roationshastighet av en värmepump

[JoakimJ]

Jag är studerande energi ingenjör håller på med ett projekt där jag tittar på möjligheten att direktkoppla ett mindre vindkraftverk till en värmepump. (tänk värm diskvattnet till sommarstugan) utan att gå "omvägen" via elektricitet. Jag undrar således vilket rotationshastighet en kommersiell värmepump använder sig av? Och om man skulle kunna använda sig av ett nuvarande system och helt enkelt bara koppla på vindturbinen eller om man är tvungen att växla upp/ner varvtalet/vridmomentet eller designa ett nytt system helt.

Snabb överslagsräkning ger ungefär 200W ut från vindkraftverket vid vindhastighet på 5m/s.
MVH
Joakim

[tipo874]

Jag är studerande energi ingenjör håller på med ett projekt där jag tittar på möjligheten att direktkoppla ett mindre vindkraftverk till en värmepump. (tänk värm diskvattnet till sommarstugan) utan att gå "omvägen" via elektricitet. Jag undrar således vilket rotationshastighet en kommersiell värmepump använder sig av? Och om man skulle kunna använda sig av ett nuvarande system och helt enkelt bara koppla på vindturbinen eller om man är tvungen att växla upp/ner varvtalet/vridmomentet eller designa ett nytt system helt.

Snabb överslagsräkning ger ungefär 200W ut från vindkraftverket vid vindhastighet på 5m/s.
MVH
Joakim

Alla konsumentvärmepumpar har helkapslade kompressorer så det går inte att mekaniskt driva en sådan utifrån.

Jag tycker du skall titta på en luftkonditioneringskompressor från en liten bil, den drivs via remskiva och de flesta har en magnetkoppling som tillåter remskivan att rotera fritt. Då kan man nog få upp lite snurr på propellern innan man kopplar in belastningen.

En sån brukar väl snurra med runt 700 rpm på tomgång, och den ger väl full effekt från 1500 rpm eller så.

Annars ligger väl det synkrona kompressorvarvtalet på de flesta konsumentvärmepumpar på 3000 rpm.

[xxargs]

Den bilkompressor jag plockat isär har 7 kolvar med 32 mm i diameter och ca 32 mm slaglängd (en sådan hittas på en AUDI A3, men är väldigt vanligt använd  kompressortyp inom VAG-sfären vilket innebär att dessa kompressorer går att köpa billigt begagnade om man tänker bygga själv - det är det andra skrotet runt om kring som anslutningsrör (i aluminium) och att försöka få det över till kopparör som kommer att vara kostnadsdrivande - sedan är det nog bra att ha en skrotad VP att norpa delar ur som växlingsventiler - utomhusevaporator med fläkt, strypdon mm. Givetvis blir det att träna hårdlödning här ;-)

Just den här bil-AC kompressorn är av vobbelskivetyp med elektronisk styrning för av och på (mellanläge/steglöst är nog inte aktuellt här då ventilens styrning mellan vevhus till högtrycksida eller vevhus till lågtrycksidan ger ett bistabil läge med aningen 'ON' eller 'OFF' låt vara ganska mjuk övergång när den växlar)

Arean blir då 0.016^2 * PI = 0.0008042m^3 eller 8.042 cm^3 , detta gånger 7 = 0.00563m^3 eller 56.3 cm^3 och rörelsen 3.2 cm ger då 180.2 cm^3 per varv.

När jag kikat lite på kompressorer i kyl och frys så verkar 4/5-del av slagvolymen vara aktiv volym som flyttar köldmedie vilket ger  144.1 cm^3 aktiv slagvolym per varv.

Om man tar det gånger 700 rpm så får man en volymflöde på 100.9 liter i minuten eller  6 m^3 i timmen.
i kylsammanhang så är alltid sugen volym det intressanta för att börja räkna på kapacitet vid olika temperaturer mm.

Kastar man in 6m^3 i timmen i coolpack - standardvärden i övrigt (-10  grader C på kondensorsidan) förutom att kondensortemperaturen höjs till 55 grader C och använder R134a som köldmedie, så får man en värmeeffekt på 2.85 kWh vid 1.004 kW insatt kraft på kompressorn remskiva ( vilket kanske inte alls är orimligt att få ut på en 3 meters vindsnurra i lite vind )  och en värme-COP 2.9.

När man tittar på en sådan wobbelskive-kompressor så tänker man sig att glidskona som ligger an mot wobbelsivan för att rycka kolvarna fram och tillbaka borde sno mycket kraft ala friktion mot snedskivan (det är bra brant när skivan är ordentligt snedställt) och därmed låg kompressorverkninsgrad (dvs. en bit under isentropisk effektivitet av 0.7 som brukar vara utgångsläge i sådana här beräkningsprogram) men när man tittar på Sandens test mellan R134a och HFO1234yf i ett ganska taskigt driftlägen med 40 gradig C insugsluft både till evaporatorn och kondensorn och låg fart på fläkten på kondensorn och när jag matchat temperatur och trycksiffrorna, angivna kyleffekter och kompressorförbrukningseffekter så fick jag en hetgas som stämde riktig bra mot den i rapporten och en isentropisk verkningsgrad av 0.807 - dvs. mycket bättre än vad dom flesta elektriskt drivna kompressorer i 1-3 kW klassen kommer upp i (om det inte är väldigt stora kompressorer). En open drive-kompressor som en bil-AC kompressor har ju inte elmotorns förluster inräknat i sin isentropiska verkningsgrad.

Tyvärr kunde jag inte matcha effektnivån för 1 kW input som jag började med  då rapporten har problem med våt gas in i kompressorn (och kyler den) vid dom lägre effekterna och förstör hela beräkningen. 

en sak till att tänka på - en bil-AC kompressor är inte byggd för att kunna pumpa i 40000 timmar utan på sin höjd 2000-4000 timmar - men å andra sidan är dom inte så dyra att köpa begagnade utbytes med låga miltal heller.

---

Hur tänker du realisera det här bygget - skolans/kursens regi eller hemmabygge.

...sedan brukar inte vindsnurror trots att de sitter bra till  har mer än 20 -25% nyttjandegrad av angiven märkeffekt genomsnitt över året - så du kommer nog inte undan alternativ värmekälla ändå :-)