Lämpöpumppujen testausympäristön kehittäminen
Syrjä, Kimmo (2019)
Diplomityö
Syrjä, Kimmo
2019
School of Energy Systems, Konetekniikka
Kaikki oikeudet pidätetään.
Julkaisun pysyvä osoite on
https://urn.fi/URN:NBN:fi-fe2019120345427
https://urn.fi/URN:NBN:fi-fe2019120345427
Tiivistelmä
Tutkimuksen kohteena on Scanoffice Oy:n kylmähuone. Tutkimuksen tavoitteena on selvittää Suomessa talvikuukausina vallitsevat ilmasto-olosuhteet ja käyttää tätä tietoa kylmähuoneen uusien laitteistojen määrittämiseen. Tutkimuksen alkukriteereiksi asetettiin 4.5 kW lämpökuorma kylmähuoneessa, kun sisälämpötila on -30°C. Lisäski suhteellinen ilman kosteus tulisi saada säädettyä sellaiseksi, että kylmähuoneella voidaan simuloida Suomessa talvikuukausina esiintyviä ilmasto-olosuhteita.
Tutkimus toteutettiin sääolosuhteiden sekä kylmäprosessin teoreettisena taustatutkimuksena sekä kylmähuoneen sisällä vallitsevia olosuhteita tutkivina käytännön kokeina. Taustatutkimuksessa selvitettiin suhteellisen ilman kosteuden sekä lämpötilan vaihtelut talvikuukausien aikana eri puolilla suomea. Kylmäprosessin perusteet selvitettiin, jotta ymmärretään miten kylmäkoneikon eri käyntijaksot vaikuttavat kylmähuoneen sisällä vallitseviin olosuhteisiin. Käytännön kokeita tehtiin kylmähuoneen alkuperäisellä, olemassa olevalla koneikolla eri lämpötiloissa sekä erilaisia ilmanvaihtomääriä käyttäen. Käytännön kokeiden pohjalta havaittiin, että suhteellinen ilman kosteus vaihtelee huomattavasti kylmäkoneikon käyntijaksojen mukaisesti. Kylmäkoneikon käydessä ilman kosteus laskee jyrkästi ja koneikon ollessa sammuksissa tai sulattaessa ilman kosteus nousee korkeaksi. Kokeiden pohjalta todettiin ettei käytettävissä olevilla laitteistolla pystytä pitämään ilman kosteutta tasaisena vaan vaihtelu täytyy hyväksyä.
Taustatutkimuksen ja käytännön kokeiden tuloksien pohjalta kylmähuoneeseen määriteltiin uudet laitteistot. Olemassa olevan koneikon höyrystin uusitaan ja lisäksi koneikon rinnalle päätettiin hankkia toinen koneikko lisäämään jäähdytystehoa kylmissä olosuhteissa. Lisäksi kylmähuoneeseen määritelteltiin hankittavaksi höyrykostutin, jolla ilman kosteus saadaan nostettua 100 % RH tasoon kylmähuoneessa testattavan lämpöpumpun ympäristössä. Subject of the research project is cold room which is located in Scanoffice Oy’s premises. Target is to find out climate conditions in Finland during winter months and use this information to define new equipment for the cold room. Criterias for the research are 4.5 kW heat load inside the cold room when temperature is -30°C. In addition air humidity in the cold room should be possible to adjust to fit the air humidity conditions which occur in Finaldn during winter months.
Finnish climate conditions and cold process research was conducted in theoretical backround research and cold room climate conditions during operation were researched with practical tests. Relative air humidity and air temperature changes during winter months were resolved in different locations in Finland. Basics of cold process were studied to understand how different operation phases of the refrigeration machinery affects climate conditions inside the cold room. Practical tests were conducted with the original machinery of the cold room in different temperatures and with different ventilation speeds. Based on results of the practical tests it was noticed that relative air humidity inside the cold room varies a lot based on the operation phase of the refrigeration machinery. When machinery is operational air humidity in the cold room decreases and when machinery is off or in defrosting mode air humidity increases. Based on the practical tests it was stated that with machinery type in use it´s not possible to keep air humidity steady in the cold room and variance must be accepted.
New equipment for the cold room were defined based on the theoretical backround research and practical tests. Indoor unit of the original refrigerant machinery will be replaced and second regfrigerant machinery will be added to increase cooling power in low temperatures. Also an air humidifier was defined to be added to cold room to increase relative air humidity levels around the heat pump tested in the cold room to 100 % RH.
Tutkimus toteutettiin sääolosuhteiden sekä kylmäprosessin teoreettisena taustatutkimuksena sekä kylmähuoneen sisällä vallitsevia olosuhteita tutkivina käytännön kokeina. Taustatutkimuksessa selvitettiin suhteellisen ilman kosteuden sekä lämpötilan vaihtelut talvikuukausien aikana eri puolilla suomea. Kylmäprosessin perusteet selvitettiin, jotta ymmärretään miten kylmäkoneikon eri käyntijaksot vaikuttavat kylmähuoneen sisällä vallitseviin olosuhteisiin. Käytännön kokeita tehtiin kylmähuoneen alkuperäisellä, olemassa olevalla koneikolla eri lämpötiloissa sekä erilaisia ilmanvaihtomääriä käyttäen. Käytännön kokeiden pohjalta havaittiin, että suhteellinen ilman kosteus vaihtelee huomattavasti kylmäkoneikon käyntijaksojen mukaisesti. Kylmäkoneikon käydessä ilman kosteus laskee jyrkästi ja koneikon ollessa sammuksissa tai sulattaessa ilman kosteus nousee korkeaksi. Kokeiden pohjalta todettiin ettei käytettävissä olevilla laitteistolla pystytä pitämään ilman kosteutta tasaisena vaan vaihtelu täytyy hyväksyä.
Taustatutkimuksen ja käytännön kokeiden tuloksien pohjalta kylmähuoneeseen määriteltiin uudet laitteistot. Olemassa olevan koneikon höyrystin uusitaan ja lisäksi koneikon rinnalle päätettiin hankkia toinen koneikko lisäämään jäähdytystehoa kylmissä olosuhteissa. Lisäksi kylmähuoneeseen määritelteltiin hankittavaksi höyrykostutin, jolla ilman kosteus saadaan nostettua 100 % RH tasoon kylmähuoneessa testattavan lämpöpumpun ympäristössä.
Finnish climate conditions and cold process research was conducted in theoretical backround research and cold room climate conditions during operation were researched with practical tests. Relative air humidity and air temperature changes during winter months were resolved in different locations in Finland. Basics of cold process were studied to understand how different operation phases of the refrigeration machinery affects climate conditions inside the cold room. Practical tests were conducted with the original machinery of the cold room in different temperatures and with different ventilation speeds. Based on results of the practical tests it was noticed that relative air humidity inside the cold room varies a lot based on the operation phase of the refrigeration machinery. When machinery is operational air humidity in the cold room decreases and when machinery is off or in defrosting mode air humidity increases. Based on the practical tests it was stated that with machinery type in use it´s not possible to keep air humidity steady in the cold room and variance must be accepted.
New equipment for the cold room were defined based on the theoretical backround research and practical tests. Indoor unit of the original refrigerant machinery will be replaced and second regfrigerant machinery will be added to increase cooling power in low temperatures. Also an air humidifier was defined to be added to cold room to increase relative air humidity levels around the heat pump tested in the cold room to 100 % RH.