Analysis of the thermodynamical efficiency of an air handling unit with a heat pump

Abstract

This paper evaluates the seasonal thermodynamic efficiency of the air-to-air heat pump used for a heat recovery ventilation system and several modulations of compressors affecting the thermodynamic efficiency of the heat pump. A variable speed and on/off-type compressors have been selected. In order to evaluate the thermodynamic potential of the device, energy analysis has been performed. Along with modelling the operation of the air handling unit during the cold time of the year, variations in the thermodynamic efficiency or different modulation compressors have been compared. The obtained results have shown that the use of a few simple compressors causes a decrease in the seasonal parameters of the heat pump: heat generated by a condenser is 5% lower compared to the use of variable speed compressors and therefore the seasonal coefficient of the performance (COP) of the heat pump decreases by 5%. Possible improvement on the heat pump can be provided changing the compressor into variable speed or modulatory equipment, which allows adjusting to heat demand and thus increases the seasonal efficiency of the system from a thermodynamic point of view.

Article in Lithuanian.

Vėdinimo įrenginio su šilumos siurbliu termodinaminio efektyvumo tyrimas

Santrauka. Straipsnyje vertinamas oras-oras šilumos siurblio, naudojamo vėdinimo sistemos šilumogrąžai, sezoninis termodinaminis naudingumas ir kelios kompresorių, turinčių įtakos termodinaminiam šilumos siurblio naudingumui, moduliacijos. Analizei pasirinkti kintamo greičio ir įjungiamo / išjungiamo tipo kompresoriai. Siekiant įvertinti įrenginio termodinaminį potencialą atliekama ekserginė analizė. Modeliuojant vėdinimo įrenginio veikimą šaltuoju metų laiku, lyginama, kaip kinta skirtingų moduliacijų kompresorių termodinaminis naudingumas. Tyrimo rezultatai rodo, kad naudojant kelis paprastus kompresorius sezoniniai šilumos siurblio parametrai krenta: kondensatoriaus atiduodamas šilumos srautas yra 5 % mažesnis, lyginant su kintamo veikimo kompresorių naudojimu, be to, 5 % sumažėja sezoninis šilumos siurblio efektyvumo koeficientas (COP). Šilumos siurblį galima tobulinti kompresorių keičiant į kintamo greičio arba moduliacinį, kuris leistų prisitaikyti prie šilumos poreikio ir tokiu būdu termodinaminiu požiūriu pagerintų sezoninį sistemos efektyvumą.

Raktiniai žodžiai: ekserginė analizė; kompresorius; oras-oras šilumos siurblys; šilumogrąža; šilumos siurblio sezoninis efektyvumas; vėdinimo sistema

Keyword : air-to-air heat pump, compressor, exergy analysis, seasonal efficiency of the heat pump, heat recovery, ventilation