Lämpöpumppulaitoksen lämpökerroinmittaus ja levylämmönsiirtimen uusiminen

Abstract

Työn alustava tarkoitus oli selvittää, miksi eräässä lämpöpumppulaitoksessa ei päästä haluttuun kiinteistön lämmitysjärjestelmän menoveden lämpötilatasoon ja mitä toimenpiteitä on tehtävä halutun lämpötilatason saavuttamiseksi. Työtä tehtäessä selvisi nopeasti, että lämpöpumppujen lauhdepiirin ja kiinteistön lämmitysjärjestelmän välinen levylämmönsiirrin oli mitoitettu korkeammille ensiöpuolen lämpötiloille kuin missä lämmitysprosessi toimii ja sen vuoksi lämmönsiirtimen lämmönsiirtopinta-ala jäi liian pieneksi. Tähän päädyttiin tarkastelemalla lämmönsiirtimen valmistajan toimittamia lämmönsiirrinmitoituksia ja kokeellisella tutkimuksella. Lisäksi lämmönsiirtimen todettiin olevan likaantunut. Likaantumisaste selvitettiin luomalla malli valmistajalta saatujen mitoitustietojen ja kokeellisesta tutkimuksesta kerättyjen mittaustietojen perusteella.

Työssä myös perehdyttiin syvällisemmin levylämmönsiirtimien lämpötekniseen mitoitukseen ja mitoitettiin vanhan lämmönsiirtimen tilalle sellainen levylämmönsiirrin, joka soveltuu lämpöpumppujen nykyiselle lämmityksen asetusarvolle. Aiheeseen perehdyttiin kirjallisuustutkimuksen kautta. Samalla selvitettiin tutkimuskirjallisuudessa esitettyjä erilaisten Nusseltin korrelaatiokaavojen soveltuvuutta levylämmönsiirtimen mitoitukseen.

Alustaviksi toimenpiteiksi ehdotettiin lämpöpumppujen lämmityksen asetusarvon nostamista tai levylämmönsiirtimen uusimista. Toimenpiteitä vertailtiin investoinnin kannattavuuden avulla laatimalla nykyarvolaskelma kummastakin toimenpiteestä. Lämpöpumppujen liuoslämpötilan nostamisen vaikutusta lämpökertoimeen (COPφ) selvitettiin kokeellisella tutkimuksella ja teoreettisesti. Havaittiin, että lämmönsiirtimen vaihtaminen tuo noin 8000 euron vuosittaiset säästöt lämpöpumppujen sähköenergian kulutuksessa investoinnin takaisinmaksuajan ollessa kolme vuotta. Lisäksi selvitettiin, että lämpöpumppujen liuoslämpötilan pudottamisella voidaan säästää vuosittain tuhansia euroja, jos lämpöpumppulaitoksen käyttöä päätetään jatkaa nykyisellään. Tämän toimenpiteen vieminen käytäntöön vaatisi jatkotutkimuksia.

Työn lopputuloksena todettiin, että lämmönsiirtimen vaihtaminen nykyisiä prosessiolosuhteita vastaavaksi on selvästi kannattavampaa kuin lämpöpumppujen liuoslämpötilan nostaminen.