Pinch point optimeret semikaskadevarmepumpe (PiPoVP)

Der udvikles en semi-2-trinsvarmepumpe, der kan anvende bl.a. ammoniak som kølemiddel, og som har til formål at kunne producere varmt vand med en temperatur over 100 °C, hvilket er ret vanskeligt med de varmepumper, der anvendes i dag.

I projektet er mulighederne og afgrænsningerne for det foreslåede koncept blevet undersøgt. De mest lovende udformninger er udviklet, og der er foretaget en beregning af den forventede ydeevne mht. effektivitet.

Der er opbygget en laboratoriemodel af varmepumpen, som kører med isobutan, og som er blevet testet. Der findes andre varmepumpeløsninger, som kan producere varmt vand ved over 100 °C, men disse har en begrænset udbredelse og er relativt dyre. I de tilfælde, hvor formålet er at opvarme vandet med mere end ca. 25 K, og trykforholdet er for stort til, at en 1-trinsløsning kan anvendes, vil løsningen også være fordelagtig. I de tilfælde, hvor trykforholdet er tilstrækkeligt lavt til, at et 1-trinsanlæg kan klare opgaven, vil den udviklede semi-2-trinsvarmepumpe fortsat være mere effektiv, men også dyrere. Den nødvendige temperaturdifferens i kaskadekøleren vil dog i visse tilfælde kunne reducere gevinsten.

Konceptet kan også udnyttes i forbindelse med udnyttelse af overskudsvarme fra køleanlæg, hvor det ønskes at genvinde mere energi, end hvad der kan hentes fra trykgassen alene.

Formålet med projektet er sammen med firmaer fra ind- og udland at konceptudvikle en ny type kaskadevarmepumpe, som vil have et stort potentiale i bl.a. industrien og i fjernvarmesystemer.

I projektet vil der blive fokuseret på kølemidlerne ammoniak og isobutan, der begge er naturlige kølemidler. Både fordi teknologien vil kunne finde anvendelse uden for industrien, men også fordi teknologien vil kunne anvendes i forbindelse med varmegenvinding fra køleanlæg generelt.

Varmepumpeopbygningen er simuleret for bedst muligt at bestemme et optimeret ”mellemtryk”. Der er designet og opbygget en forsøgsmodel med isobutan på både høj- og lavtrykstrinnet, således at funktionaliteten og effektiviteten af konceptet er blevet eftervist. Isobutan er valgt for at holde anlæggets størrelse nede, og så er dette kølemiddel yderst interessant, i og med at der kan opnås en meget høj temperatur grundet det relativt høje kritiske punkt og det relativt lave arbejdstryk. Kølemidlet er ligeledes valgt, da det giver en smart løsning med ammoniak på det laveste tryktrin og isobutan på det øverste trin.

Projektet vil kunne medvirke til, at store dele af den energi, som ellers spildes, vil kunne genvindes og i stedet anvendes internt i virksomhedernes processer.