Abstract
Denne masteroppgaven er en fortsettelse av en tidligere prosjektoppgave og evaluerer bruken av spill-varmekilder for å lage varmtvann til et leilighetsområde. Hovedfokuset er på en oversvømmet fordamper og en CO2 varmepumpe for varmtvannsberedning. Relevant litteratur om lav-temperaturs fjernvarme, termisk energilagring og gråvann vil bli gjennomgått som en innføring i prinsippene bak oppgaven. Teori om konvektiv og konduktiv varmeovergang og varmepumper vil også bli gjennomgått for å gi en forståelse for hvordan modellene ble laget. I metodedelen vil det være en systembeskrivelse og forklaring av modellutviklingen i Python og Dymola. Varme fra en nærliggende skøytehall vil bli brukt i en varmepumpe med et naturlig arbeidsmedium som gir romoppvarming til leiligheten på vinteren og kjøler dem ned på sommeren. Om sommeren vil varmen fra denne varmepumpen bli overført til en gråvannstank som samler opp gråvann fra dusj, vaskemaskiner og oppvaskmaskiner. Gråvannet vil bli brukt som varmekilde til en CO2 varmepumpe som har en oversvømmet fordamper. Denne fordamperen er valgt for å øke varme brukt til fordampning og røret er spoleformet for å øke varmeoverføringen mer. Et ekstra rør vil også være i fordamperen der vann fra utløpet fra romoppvarmings varmepumpen er brukt som kilde. Det daglige behovet for varmtvann er 1165 kWh og varmepumpen er derfor designet for å tilføre 60 kW siden den er på 20 timer om dagen. Fordamperen må derfor tilføre 41,8 kW. Fordamperen ble testet for en rekke hastigheter og må holde en minimums hastighet på 4 m/s for å tilføre nok varme. Med denne hastigheten er det totale varmeovergangstallet 3900 W/m2K og må være 18m langt. Utløpstemperaturen er da 3°C fordi lengden øker betydelig hvis det skal kjøles ned ytterligere. Med dette temperaturfallet overføres 51 kW med varme og trykktapet vil være på 7,2 bar. Det er mer effektivt med et enkelt rør enn å dele det opp i flere små. Dette er fordi rørlengen blir lenger for mindre rør siden diameteren minker. Det fører også til høyere totalt trykktap som betyr at mer pumpekraft trengs. Varmepumpemodellen i Dymola resulterte i en COP på 3 og varmtvannet når en temperatur på 75°C. Gasskjøleren har dermed en kapasitet på 60 kW. Gråvannet i denne modellen overfører 45,8 kW og har en utløpstemperatur på 5,8°C En grov kostnadsanalyse ble gjennomført og det er mulig å spare 8420 kr hver måned hvis en sammenligner strøm til varmepumpen med å overføre all varmen fra fjernvarmenettet.