VARMEPUMPER OG ENERGI

Transkript

1 FAGSEMINAR KLIPPFISKTØRKING Rica Parken Hotell, Ålesund Onsdag 13. Oktober 2010 VARMEPUMPER OG ENERGI Ola M. Magnussen Avd. Energiprosesser SINTEF Energi AS 1

2 Energi og energitransport Varme består i hovedsak av følbar varme (temperaturen endres) eller latent varme (faseovergang som: vann - is og vann vamp) og måles i kwh eller kj (1 kwh = 3600 kj). Drivkraften i all varmetransport er temperaturforskjeller, varmeenergien går alltid av seg selv mot lavere temperatur og strømmen øker jevnt avhengig av denne. Varmen strømmer til eller fra et produkt inntil likevekt med omgivelsen, tiden det tar avhenger av materialet og varmetransporten fra overflaten. Ønsker vi å hindre varmetransport benytter vi materialer med liten evne til varmetransport, gjerne gasser i hulrom med lav kledningsevne. SINTEF Energi AS 2

3 TRANSPORT AV TERMISK ENERGI Transport av varme fra lav til høyere tempertur krever en prosess for løfting av termisk energi ( varmen). Varmen ledes (går av seg selv) til en væske som koker k ved en temperatur/trykk lavere enn varmekilden og opptas som fordampingsvarme. arme Dampen ledes til en kompressor som øker trykket tilstrekkelig t li til at energien kan ledes til ønsket medium Kondensatet ledes tilbake til ny fordamping ved en trykkreduksjon (vanligvis en strupeventil) En har derved fått en termisk løfteprosess for flytting av varme motsrrøms SINTEF Energi AS 3

4 Receiver Inn Varmestrøm, Q k Kondensator (P k, T k k) Ut Elektrisitet, W Kompressor Inn Fordamper (P o, T k ) Ut Motor Ekspansjonsventil Varmestrøm, Q o Prinsippskisse av et kompressordrevet kulde- /varmepumpeanlegg p basert på kalddampprosessen. SINTEF Energi AS 4

5 ENERGIFORBRUK I VARMEPUMPA Hva er det minste arbeide (energiforbruket)vi må bruke for å løfte en varmemengde mellom to temperaturer? Kompresjon av gassen krever arbeide som må tilføres kompressoren, for en teoretisk ideiel prosess øker denne linjert med løftehøyden (temperaturforskjellen)! LAVT ENERGIFORBRUK KREVER AT I TEMPERATUR MELLOM FORDAMPING OG KONDE\NSERING ER MINST MILIG! SINTEF Energi AS 5

6 KOMPRESSOREN For å få til kompresjonen må vi tilføre høyverdi energi i form av mekanisk arbeid, vanligvis skaffet til veie med en elektromotor. De mest vanlige prinsippene for kompressor, spesielt i små og mellomstore anlegg, er fortrengingsmaskiner som stempel- og rotasjonskompressorer (skrue-, scroll-, vinge- mv.). HOVEDUTFORDRING: ENERGIEFFEKTIV YTELSESREGULERING - Ved full ytelse er effektiviteten vanligvis god - Energieffektiv nedregulert ytelse er krevende og avhengig av kompressortype og reguleriungsprinsipp SINTEF Energi AS 6

7 ARBEIDSMEDIER FOR VARMEPUMPER Riktig valg av arbeidsmedium avhenger av temperaturer, bruksområde, system, mv.. Viktige ved valg av medium: Termodynamiske egenskaper, dvs. egenskaper som bestemmer den teoretiske ti prosessens godhet og effektivitet med hensyn til energi- og volumbehov. Egenskaper av betydning for den praktiske prosessen Egenskaper som har betydning ved lekkasje Pris og tilgjengelighet Halokarbon medier var lenge sett som "sikre Grunnet innholdet er det en av de sterkeste ozonnedbrytende stoff og mange er forbudt i Norge eller regulert med utfasingsplaner og store avgifter Naturlige arbeidsmediene vil være viktige alternativer for framtiden. (Ammoniakk er og CO 2,) SINTEF Energi AS 7

8 RIKTIG BRUK og DRIFT ER AVGJØRENDE FOR RASK TØRKING OG LAVT ENERGIFORBRUK! Stuing av varer må gi riktig luftstrøm over varene lufta må tvinges ved vareplasseringen Falskluft utenom varene bidrar ikke til tørkingen og er tap av ytelse og kapasitet Viftene må tilpasses avvanningen og unødig viftebruk er sløsing av vifteenergi og kompressorenergi. Kompressorvalg, drift og styring etter behov er avgjørende for å få lavt energiforbruk Lite varer i tunneler gir oftest høyt energiforbruk pr. tonn! SINTEF Energi AS 8