High temperature heat pump research equipment

Abstract

Energy-efficient solutions and the abandonment of fossil fuels have brought heat pumps into the footlights. Heat pumps are universally practical in households and for example in do- mestic water heating. New solutions such as high-temperature heat pumps, which can reach final product temperatures of over 100 degrees, are coming on the markets but still require a lot of research and development in the industry level. Centrifugal compressors are the most common compressor option for high-power and high-temperature heat pumps on an indus- trial scale and those are under research projects a lot.

This thesis work deals with the theory and research of high temperature heat pumps, but the main focus is on the heat pump project, which is being implemented at LUT University. The purpose of the project is to design and implement high-temperature heat pump test equip- ment, with which to study the operation of compressors in the conditions of this type of heat pump, and at the same time to investigate the possibilities of heat pump for high temperature rises.

Energiatehokkaat ratkaisut ja fossiilisista polttoaineista luopuminen ovat tuoneet lämpöpumput parrasvaloihin. Lämpöpumput ovat yleistyneet kotitalouksissa ja esimerkiksi käyttöveden lämmityksessä. Markkinoille on tulossa uusia ratkaisuja, kuten korkean lämpötilan lämpöpumput, jotka voivat saavuttaa yli 100 asteen lopputuotteen lämpötilan, mutta ne vaativat edelleen paljon tutkimusta ja kehitystä teollisuus applikaatioihin. Keskipakokompressorit ovat yleisin kompressorivaihtoehto suuritehoisille ja korkean lämpötilan lämpöpumpuille teollisessa mittakaavassa ja ovatkin monen tutkimuksen kohteena.

Tämä opinnäytetyö käsittelee korkean lämpötilan lämpöpumppujen teoriaa ja tutkimustilannetta, mutta pääpaino on lämpöpumppuprojektissa, joka on toteutuksessa LUT-yliopistolla. Projektin tarkoituksena on suunnitella ja toteuttaa korkean lämpötilan lämpöpumpun tutkimuslaitteisto, jolla tutkitaan kompressorien toimintaa tämän tyyppisen lämpöpumpun olosuhteissa ja samalla tutkitaan lämpöpumpun mahdollisuuksia korkeille lämpötilan nostoille.