Effect of heat capacity modulation of heat pump to meet variable hot water demand

Mariusz Szreder , Marek Miara

Abstract

This paper analyzes the results of experimental studies of an Air Source Heat Pump (ASHP) for Domestic Hot Water (DHW). In central heating systems using solid fuel boilers outside the heating season, it is recommended to use ASHP subsystem for DHW heating. The heat pump is well suited to an independent or complementary system for DHW heating in a residential building. In the studies was used a commercial heat pump with the original compressor being replaced by a compressor of variable speed equipped with an inverter device. Two 130 dm3 water tanks were connected to the condenser output of the heat pump. The COP and heating capacity of the ASHP was determined for the variable heat load of the ASHP output and a variable speed compressor in the range of 30-90 Hz. The DHW was heated in a storage tank whose temperature changing from room temperature to the temperature above 50 °C. The ASHP subsystem has been analyzed for the DHW heating in a typical family of four (130 dm3 at 50 °C, about 6 kWh per day). The tested heat pump allows to adjust the heating capacity in the range of 2.5-5.4 kW by changing the speed of compressor (change the frequency of inverter). A heat pump with adjustable heating capacity allows flexible adaptation to the changing demand for hot water.
Author Mariusz Szreder (FCEMP / IMEn)
Mariusz Szreder,,
- Institute of Mechanical Engineering
, Marek Miara
Marek Miara,,
-
Journal seriesApplied Thermal Engineering, ISSN 1359-4311
Issue year2020
Vol165
Pages114591-12
Publication size in sheets5729.55
Keywords in PolishWymiana ciepła, moc grzewcza, powietrzna pompa ciepła, sprężarka o zmiennej prędkości obrotowej
Keywords in Englishheat exchange, heating capacity, air source heat pump, variable speed compressor.
ASJC Classification2102 Energy Engineering and Power Technology; 2209 Industrial and Manufacturing Engineering
Abstract in PolishW artykule przeanalizowano wyniki badań eksperymentalnych pompy ciepła powietrze/ woda do ciepłej wody użytkowej CWU. Badania przeprowadzono w warunkach rzeczywistych z wykorzystaniem komercyjnej pompy ciepła. Modułowa pompa ciepła ze sprężarką typu ON/OFF została dodatkowo rozbudowana o rotacyjną sprężarkę o zmiennej prędkości obrotowej wyposażoną w urządzenie falownika. Dwa zbiorniki wody o pojemności 130 dm3 zostały podłączone do górnego źródła pompy ciepła. Wydajność grzewczą i współczynnik wydajności (COP) pompy ciepła były badane przy różnych prędkościach sprężarki, natężeniu przepływu wody i różnych temperaturach ciepłej wody na wyjściu ze skraplacza oraz różnych temperatur powietrza zewnętrznego na wejściu do parownika. Cwu ogrzewano w zbiorniku w zakresie od temperatury pokojowej do temperatury powyżej 50 °C. System został przetestowany pod kątem przygotowania ciepłej wody użytkowej w typowej czteroosobowej rodzinie: 130 litrów o temperaturze 50°C, około 6 kWh dziennie). Wyniki badań wskazują, że moc sprężarki ma w przybliżeniu liniową i proporcjonalną zależność z prędkością sprężarki. Zaobserwowano także proporcjonalny wzrost zapotrzebowania na moc wejściową sprężarki ze wzrostem prędkości i temperatury skraplania czynnika chłodniczego. Wyniki tego badania mogą dostarczyć przydatnych wskazówek dla optymalnego projektu i działania tego typu pomp ciepła w jej obecnych lub przyszłych zastosowaniach.
DOIDOI:10.1016/j.applthermaleng.2019.114591
Languageen angielski
Score (nominal)140
Score sourcejournalList
ScoreMinisterial score = 140.0, 02-07-2020, ArticleFromJournal
Publication indicators WoS Citations = 0; Scopus Citations = 0; Scopus SNIP (Source Normalised Impact per Paper): 2018 = 1.731; WoS Impact Factor: 2018 = 4.026 (2) - 2018=4.022 (5)
Citation count*
Cite
Share Share

Get link to the record


* presented citation count is obtained through Internet information analysis and it is close to the number calculated by the Publish or Perish system.
Back
Confirmation
Are you sure?