Performance investigation of a novel heat pump solution for existing single family houses

Solens energi lagras i naturen och denna energi kan utnyttjas i värmepumpar. Värmepumpar är ett bra alternativ då värmeenergin som utvinns är hög i förhållande till den elenergi som krävs och är dessutom bra ur miljösynpunkt. Det finns flera varianter av värmepumpar som utvinner värme ur naturens olika element. Rapporten fokuserar på en luft-vattenvärmepump som utnyttjar både utomhusluften och den redan uppvärmda luften från huset för att värma upp husets värmesystem. Detta system kallas för BAS och består av en värmepump, en ventilationsvärmeåtervinningsvärmeväxlare (FTX) samt två underkylare (UK). Syftet är att hitta den konfiguration av underkylarna som ger bäst värmefaktor. Mätningar utfördes vid tre utomhustemperaturer och för tre olika temperaturer på vattnet i husets radiatorsystem. Dessutom gjordes dessa mätningar för de två underkylarna individuellt in- eller urkopplade. Med dessa mätdata kunde värmeenergin som BAS avger beräknas och en värmefaktor bestämmas. Värmefaktorn blev ungefär mellan 2,0-3,5 vilket är lågt i jämförelse med test gjorda på andra värmepumpar. Under experimenten framgick det att det fanns läckage i FTX-konstruktionen och utifrån resultaten misstänks även värmepumpen vara defekt. Dessa faktorer tros ha genererat en värmefaktor som är för låg. Vad man dock kan säga från resultaten är att den bästa värmefaktorn uppnås med enbart UK1 eller båda underkylarna. Mellan dessa två kombinationer är det, på grund av osäkerheter i mätningarna, svårt att avgöra vilken som är bäst. Slutsatsen är att man måste nå en tillräckligt låg utomhustemperatur för att UK2 ska fungera effektivt för konstruktionen BAS.Solar energy is stored in nature which can be used in heat pumps. The energy extracted by a heatpump from heat is high compared to the electrical energy required to run it, thus it is a clever choice and also good from an environmental point of view. Different types of heat pumps extract energy from different elements of nature. In this report the main focus will be on an air-to-water heat pump that heats the house by utilizing both the outdoor air and the air being ventilated from inside the house that has already been heated. The system that has been examined is called BAS and consists of a heat pump, an exhaust-and-supply-air-ventilation-with-heat-recovery (FTX) and two subcoolers. The main purpose of this investigation is to find the best configuration of the subcoolers that provides the best coefficient of performance (COP). Measurements were made at three outdoor temperatures with three different temperatures of the water in the house’s radiator system. Additionally, each temperature combination will be measured with the subcoolers turned on or off individually. The useful heat supplied by BAS can be calculated from the measurement data and the coefficient of performance can be computed. The results from the experiments yielded a COP that ranged from 2,0 to 3,5 which are low values compared to similar experiments made on other heat pumps. A leakage in the FTX-construction was discovered during the experiments. Furthermore the heat pump was suspected to be defective based on the results. This may be the cause for the low COP values. The best configuration for the subcoolers were either subcooler 1 or a combination of both subcoolers. Due to uncertainties in the measurements it couldn’t be decided which of the aforementioned configurations that were optimal. The conclusion is that one must reach a sufficiently low outdoor temperature in order for subcooler 2 to function effectively for the construction BAS