Varmepumpeteori Luft-luft inverter varmepumpe

Presentasjon om: "Varmepumpeteori Luft-luft inverter varmepumpe"— Utskrift av presentasjonen:

1 Varmepumpeteori Luft-luft inverter varmepumpe
Varmepumpe / Aircondition GARANTERT KVALITET Varmepumpeteori Luft-luft inverter varmepumpe 240512hl

2 Varme avgis naturlig fra høy til lav temperatur.
GARANTERT KVALITET Varme avgis naturlig fra høy til lav temperatur. Ved å benytte en varmepumpe kan varmen heves fra en lav til en høyere temperatur. I et kjøleskap isoleres den kalde delen av varmepumpen (fordamperen). Man tar ut varmen/energien og temperaturen inne i kjøleskapet synker/vedlikeholdes. Ved å benytte en varmepumpe og ha den varme delen inne (kondensatoren), vil varmepumpen transportere varme inn i huset. Gratis solvarme hentes ute.

3 Fordamper, kompressor, kondensator og strupeventil.
Varmepumpe / Aircondition GARANTERT KVALITET En ideell varmepumpe: En maskin som ved tilførsel av høyverdig energi (elektrisk) transporterer varme fra omgivelsene til et høyere temperaturnivå, hvor varmen avgis. Det er fire hovedkomponenter i en varmepumpe: Fordamper, kompressor, kondensator og strupeventil.                                  Varme avgis til omgivelsene Varme tas opp fra omgivelsene

4 Varmepumpe / Aircondition
GARANTERT KVALITET Fordampning: I fordamperen tas varme opp fra omgivelsene opp ved at kuldemediet fordamper ved en temperatur som ligger lavere enn utetemperaturen. På grunn av denne temperaturforskjellen vil varme tas opp i fordamperen. Fordampningen skjer ideelt ved konstant trykk. Kompresjon: Kompressoren suger av fordampet kuldemedium (gassform) og øker trykket så mye at mediet ved avkjøling vil kondensere. Kompresjonen krever at det tilføres mekanisk arbeid i form av en elektromotor. Kondensasjon: I kondensatoren vil den varme gassen under høyt trykk kondensere ved at varme avgis fra kondensatoren til omgivelsene. Kondenseringen skjer fordi trykket er så høyt at kondenseringstemperaturen er høyere enn romtemperaturen. Kondensasjon skjer også ideelt ved konstant trykk. Ved relativt høye omgivende temperaturer må kompressoren øke trykket tilsvarende mye høyere for at kondenseringen skal kunne skje. Strupning: Etter at kuldemediet er kondensert, føres væsken tilbake til fordamperen via en strupeventil hvor trykket reduseres fra kondenseringstrykk til fordampertrykk. Kuldemediet er dermed klart for nytt varmeopptak i fordamperen.

5 HØYT TRYKK: Phøy ~ 30 bar LAVT TRYKK Plav ~ 8 bar
Varmepumpe / Aircondition GARANTERT KVALITET Kalddampprosessen: Toshiba RAS varmepumpe med kuldemedium R-410A HØYT TRYKK: Phøy ~ 30 bar LAVT TRYKK Plav ~ 8 bar Varm gass Kald gass T2 ~ 0-3C Romtemp. Trom = 20C Utetemp. Tute = 7C Kondensering Fordampning T1 ~ 50-52C Varm væske Kald væske

6 Avriming av utedel (fordamper):
Varmepumpe / Aircondition GARANTERT KVALITET Avriming av utedel (fordamper): Starter ved utetemperaturer lavere enn ca °C. Fordampningstemperaturen er da lavere enn 0 °C. Behovsstyrt/automatisk avriming varer oftest fra 5-6 minutter, for så å starte i varmedrift igjen. Innedel avgir ingen varme mens avriming foregår. Det fører til lavere varmekapasitet (hyppigst avriming ved høy luftfuktighet og stort varmebehov). Termostatstyrt varmekabel i utedel hindrer vann å fryse til is nede i bunnpanne og bygge seg opp på registeret. Vann renner ned og fryser til is under utedel.

7 GARANTERT KVALITET Kompressor Driver gass rundt i varmepumpen. Skaper høyt og lavt trykk i anlegget. Turtallsregulering (inverter) gir trinnløs kapasitet. Bruk av to faseforskjøvete stempel: kan rotere med meget lavt turtall uten mye vibrasjon  betyr lavere minimumskapasitet og større effektområde, bedre regulering (mindre start/stopp ved lite behov) Dobbel Singel 500 400 300 200 100 120 90 60 30 Vibrasjon (mikrometer) Kompressorturtall (rps)

8 Rullestempelkompressorens virkemåte:
Varmepumpe / Aircondition GARANTERT KVALITET Rullestempelkompressorens virkemåte: Trykkside Sugeside Stempel Slagvolum: V Kompressorturtall: N Virkningsgrad: γ Varmekapasitet = Konst×V×N×γ Sylinder Aksling

9 Rullestempelkompressorens fordeler:
Varmepumpe / Aircondition GARANTERT KVALITET Rullestempelkompressorens fordeler: Elektromotor: Energibesparende (høy motorvirkningsgrad) Dobble sylindre Lavt støynivå, lav vibrasjon Lav varmeeffekt (lavt turtall: lavere enn 30 rps) Høy driftssikkerhet (lav belastning på aksling) Utviklet for R-410A

10 Scrollkompressor: Varmepumpe / Aircondition
GARANTERT KVALITET Scrollkompressor: *Svært mye brukt innen aircondition, kjøle- og fryseanlegg *Lavt støynivå, lav vibrasjon *Høy effektfaktor under nominelle forhold. *Lavere effektfaktor enn rotasjonskompressor på høy og lav belastning.

11 Rullestempel kontra scrollkompressor:
Varmepumpe / Aircondition GARANTERT KVALITET Rullestempel kontra scrollkompressor:

12 HFK Om kuldemedium R-410A R-410A R-410A: (R-32+R-125)
GARANTERT KVALITET R-410A: (R-32+R-125) Om kuldemedium R-410A Det mest effektive kuldemedium for små/mellomstore varmepumper og aircondition. Høy varmeeffekt ved lav utetemperatur. HFK kuldemedium: væske med lavt kokepunkt. Normalkokepunkt ved atmosfæretrykk (1 barA): -51,6C. -Kokepunkt bestemmes av trykk. Krever bruk av esterolje, ikke mineralolje. Svært hygroskopisk (trekker til seg fuktighet). -viktig å holde rør tørre, vakuumere tilstrekkelig mm. To-komponent blanding: må fylles i væskeform. - Sikre at blandingsforholdet er riktig. R-410A har 1,6 ganger høyere damptrykk enn R-22. Opp til 60% høyere kapasitet enn utstyr for R-22 / R-407C. Kompressor- og rørdimensjoner kan reduseres for samme kapasitet. Lav gasshastighet i rør gir lite trykktap. HFK R-410A

13 VIS FORSIKTIGHET -bruk alltid briller og hansker!
GARANTERT KVALITET HMS - sikkerhet: R-410A er klassifisert som et lett løsemiddel, fortrenger oksygen, ikke brennbar eller giftig. Men hydrogenfluorid dannes ved sterk varme (veldig giftig gass!). R410A er en sterk drivhusgass som bidrar til global oppvarming, men har ingen ozonnedbrytende virkning. GWP-verdi (Global Warming Potential): 1890 (1kg utslipp av R410A tilsvarer 1890kg CO2) Vil ved utslipp i væskeform fordampe ved -51,6C. Kan gi svært kraftige forfrysninger: Se HMS databladet for R-410A for mer info, ved evt. personskade mm. VIS FORSIKTIGHET -bruk alltid briller og hansker!

14 Sammenheng mellom temperatur [C] og trykk [bar]
Varmepumpe / Aircondition GARANTERT KVALITET Sammenheng mellom temperatur [C] og trykk [bar] Eksempel med R-410A: Ved15 bars trykk på manometer har vi en kondenseringstemperatur på ca. 24ºC.

15 Varmepumpe / Aircondition
GARANTERT KVALITET COP= Coefficient of performance (effektfaktor) COP er avgitt effekt delt på tilført elektrisk effekt. Bruk av kuldemedium R-410A og avansert inverterstyring(turtallregulering av kompressor) gir oss nå COP på godt over 5. (F.eks: 200 W tilført gir 1000 W avgitt, ved en COP på 5). Premium modellen RAS-10PAVP-ND har COP på hele 6,52 (50% kompressorhastighet, 7ºC utetemp.). Regneeksempel: 230 W tilført gir 1500 W avgitt (230x6,52=1500). Coefficient of performance

16 Sammenligning COP – R-410A klart mest effektivt
GARANTERT KVALITET Sammenligning COP – R-410A klart mest effektivt

17 Temperaturløftets betydning for effektfaktoren COP
GARANTERT KVALITET Temperaturløftets betydning for effektfaktoren COP Varmepumpen er mest effektiv når løftet fra fordampertemp. til kondenseringstemp. er lavest mulig (minst mulig temperatur differanse mellom inne- og utedel). Er det kaldt ute blir løftet større, fordampertemperaturen lavere og COP-verdien faller.

18 Konvensjonell Inverter Hybrid Inverter Toshiba
Varmepumpe / Aircondition GARANTERT KVALITET PAM PWM Konvensjonell Temperatur Hybrid Inverter Inverter Toshiba Settpunkt Høy effekt Høy effektivitet Tid Hybrid inverter (turtallsregulert kompressor): tilpassing av effekt etter det reelle behovet. Trinnløs varme- eller kjøleeffekt: bestemmes av sirkulert mengde gass.

19 Hvordan foregår turtallsreguleringen ?
Varmepumpe / Aircondition GARANTERT KVALITET Hvordan foregår turtallsreguleringen ? 325V spenningspulser benyttes for å lage en tilnærmede sinusformed 3-fase spenning som tilføres kompressorens elektromotor (3-fase vekselstrøms kompressor). Spenningspulsene kan moduleres i bredden (PWM) og i amplituden (PAM), og den øker til 380V for maksimalt kompressorturtall. PAM (Puls Amplituden Modulation): high power, in order the desired temperature rapidly PWM (Puls Weiten Modulation) : maximum efficiency, in order to maintain precise temperature Bruk denne adr:

20 PAM &PWM kontroll Varmepumpe / Aircondition Hybrid Inverter
GARANTERT KVALITET PAM &PWM kontroll Hybrid Inverter Normal Inverter Spenning Strøm Virkningsgrad : 95% Virkningsgrad : 85% Forvrengning av driftsstrømmen gir lavere virkningsgrad. For en vanlig inverter er forvrengningen stor, virkningsgrad for inverteren er ca. 85%. Toshiba`s hybrid Inverter lager en mer ideell sinusformet strømkurve, og effektfaktoren økes opp til 95%. Toshiba varmepumper er utstyrt med 6/7 stk, temperaturfølere som innhenter informasjon for regulering av strømmen til bla. kompressor.

21 Varmedriftsmodus Avgitt varmeeffekt Tilført effekt (watt)
Varmepumpe / Aircondition GARANTERT KVALITET Varmedriftsmodus Avgitt varmeeffekt Tilført effekt (watt) Kurven viser hvordan varmeeffekten og effektforbruk ved en bestemt utetemperatur varierer med kompressorens turtall. For andre utetemperaturer vil kurvene ha et annet forløp. Avvik mellom settpunkt og romtemperatur registreres fortløpende av varmepumpens mikroprosessor, som ut fra avvik og andre variable beregner kompressorens turtall.

22 Sekundær kontroll/vern
GARANTERT KVALITET Kapasitetskontroll: Primær kontroll Sekundær kontroll/vern Innedel I.U.C. (=Innedelens kapasitet) Innedel 1 Frostsikring/hindre for høy temp. på innedelens varmeveksler/batteri. 2 Begrensning av maks. turtall ved: 1) Driftsmodus 2) Innedelens viftehastighet Beregning av Ta–Tset Beregning av nødvendig Kompressorturtall (=C.S) C.S = f(I.U.C. og Ta–Tset) Overføring av C.S til utedel. Utedel endrer kompressorens turtall. Utedel 1 Turtallskontroll ved oppstart (for stabilitet) 2 Kontroll av driftsstrøm 3 Kontroll av trykkrørs- temperatur 4 Kontroll av maks. turtall Tidsforsinkelse Temp. endring inne ? JA NEI C.S=C.S+ ▲C.S Se servicemanual for mer informasjon om kapasitetskontroll og virkemåte.

23 Varmepumpe / Aircondition
GARANTERT KVALITET Spørsmål ?