Heat pump sizing calculator development in heat recovery from moist process exhaust air
Kolehmainen, Pasi (2023)
Diplomityö
2023
School of Engineering Science, Kemiantekniikka
Kaikki oikeudet pidätetään.
Julkaisun pysyvä osoite on
https://urn.fi/URN:NBN:fi-fe2023052948942
https://urn.fi/URN:NBN:fi-fe2023052948942
Tiivistelmä
The thesis studies the feasibility of waste heat recovery from moist process exhaust airs, and the development of a calculator tool for estimating the waste heat potential. The tool is used for estimating the potential sales cases for energy as a service solutions provider, Adven Oy.
The thesis focused on calculating the energy recovery potential of moist air and the heat pump process in these applications. These findings were combined into a MS Excel tool to develop a calculation model to estimate heat recovery potential and the operating conditions of a heat pump. The calculator was then tested with two case studies and the results were compared to the simulation tools of equipment manufacturers.
The tool estimates the heat recovery potential reliably up to +45 °C entering waste air temperatures. The calculator is also able to estimate the COP of the heat pump with adequate accuracy, especially when the intended application of the tool is considered. The waste heat recovery processes have significant amount of process variables. The accuracy of the calculator can be improved by introducing the tool to a more advanced calculation environment. This allows calculation of broader datasets, for example hourly data from longer time periods. Diplomityössä tutkittiin lämmön talteenottomahdollisuuksia kosteista prosessien poistoilmoista, sekä kehitettiin mitoitustyökalu talteenottopotentiaalin kartoittamiseksi. Työkalu tulee käyttöön energiapalveluratkaisuja tarjoavan Adven Oy:n hankkeiden alkuvaiheen arviointiin.
Työssä tutustuttiin kostean ilman lämmön talteenottopotentiaalin laskentaan ja lämpöpumppujen toimintaan sovelluksessa. Näiden pohjalta kehitettiin laskentamalli lämpöpumpun ja lämmöntalteenottopotentiaalin arvioimiseksi MS Excel-pohjaisessa työkalussa. Kehitettyä työkalua testattiin kahteen todelliseen lämmöntalteenottohankkeeseen ja verrattiin sen tuottamia tuloksia laitevalmistajien simulointityökaluihin.
Laskentatyökalun todettiin ennustavan kostean ilman talteenottopotentiaalia hyvin +45 °C lämpötilaan saakka. Mitoitustyökalu pystyy ennustamaan lämmön talteenottoprosessiin liitetyn lämpöpumpun COP:n riittävällä tarkkuudella laskentatyökalun käyttötarkoitus huomioiden. Lämmön talteenottoprosessissa on runsaasti prosessimuuttujia. Työkalun tarkkuutta voidaan kehittää siirtämällä se kehittyneempään laskentaympäristöön ja muokata se laskemaan suurempia datakokonaisuuksia, esimerkiksi tuntikohtaista prosessidataa pitemmältä jaksolta.
The thesis focused on calculating the energy recovery potential of moist air and the heat pump process in these applications. These findings were combined into a MS Excel tool to develop a calculation model to estimate heat recovery potential and the operating conditions of a heat pump. The calculator was then tested with two case studies and the results were compared to the simulation tools of equipment manufacturers.
The tool estimates the heat recovery potential reliably up to +45 °C entering waste air temperatures. The calculator is also able to estimate the COP of the heat pump with adequate accuracy, especially when the intended application of the tool is considered. The waste heat recovery processes have significant amount of process variables. The accuracy of the calculator can be improved by introducing the tool to a more advanced calculation environment. This allows calculation of broader datasets, for example hourly data from longer time periods.
Työssä tutustuttiin kostean ilman lämmön talteenottopotentiaalin laskentaan ja lämpöpumppujen toimintaan sovelluksessa. Näiden pohjalta kehitettiin laskentamalli lämpöpumpun ja lämmöntalteenottopotentiaalin arvioimiseksi MS Excel-pohjaisessa työkalussa. Kehitettyä työkalua testattiin kahteen todelliseen lämmöntalteenottohankkeeseen ja verrattiin sen tuottamia tuloksia laitevalmistajien simulointityökaluihin.
Laskentatyökalun todettiin ennustavan kostean ilman talteenottopotentiaalia hyvin +45 °C lämpötilaan saakka. Mitoitustyökalu pystyy ennustamaan lämmön talteenottoprosessiin liitetyn lämpöpumpun COP:n riittävällä tarkkuudella laskentatyökalun käyttötarkoitus huomioiden. Lämmön talteenottoprosessissa on runsaasti prosessimuuttujia. Työkalun tarkkuutta voidaan kehittää siirtämällä se kehittyneempään laskentaympäristöön ja muokata se laskemaan suurempia datakokonaisuuksia, esimerkiksi tuntikohtaista prosessidataa pitemmältä jaksolta.