Den energieffektiva butiken - ett helhetsgrepp på energianvändning, ekonomi och miljökonsekvenser

Den energieffektiva butiken - ett helhetsgrepp på Den energieffektiva butiken - ett helhetsgrepp på energianvändning, ekonomi och miljökonsekvenserenergianvändning, ekonomi och miljökonsekvenser

• Civ. Ing. Jaime Arias, Energiteknik, KTH.• Tekn. Lic. Åke Melinder, Energiteknik, KTH.• Tekn. Dr. Per Lundqvist, Energiteknik, KTH.

FinansiärerAsarums Industri AB.COOP Sverige AB.Fortum ABEnergimyndigheten.Hydro Chemical AB.ICA Handlarna AB.Sveriges Provnings- och forskningsinstitut.

eff-Sys

Jaime Arias Div. of Applied Thermodynamics and Refrigeration Dept. of Energy TechnologyRoyal Institute of TechnologySweden

PRESENTATION

1.- Introduktion.

2.- CyberMart.

3.- Valideringar.

4.- Slutsatser.

eff-Sys

Jaime Arias Dept. of Energy TechnologyRoyal Institute of TechnologySweden

Introduktion I projektet ”den energieffektiva butiken – ett helhetsgrepp på energianvändning, ekonomi och miljökonsekvenser” samarbetar Institutionen för Energiteknik tillsammans med företagen COOP Sverige AB, ICA Handlarna AB, Fortum AB, Asarums Industri AB, Hydro Chemical AB och Sveriges Provnings- och Forskningsinstitut med finansiering från Energimyndigheten.

Syftet med projektet är att ta fram ett modellverktyg för datorsimulering av inomhusklimat för olika butiker där inverkan från diskar, belysning, personer, värmeåtervinning, komfortkyla och utomhusklimat ska simuleras.

Detta arbete är en fortsättning på projektet ”Den energieffektiva butiken i teori och praktik” som bedrevs under förra forskningsprogrammet Klimat 21.

Under projektet har Åke Melinder uppdaterat de termofysikaliska datavärden, ekvationer och korrelationer som genom publikationer av Svenska Kyltekniska Föreningen och IIR har blivit en standard för olika köldbärare.

eff-Sys


DELPHI/CyberMart

Mätningar i Västerås

Mätningar i Sala

Mätningar i Farsta Centrum

Mätn. i Hedemora

Annex 26 "Advanced Supermarket Refrigeration/Heat RecoverySystems"

Inte

rnat

ion

ell

sam

verk

anV

alid

erin

gM

od

elle

rin

gK

un

skap

sbild

nin

g

2001 2002 2003

Problemformulering / litteratur studier

Info

rmat

ion

spri

dn

ing

K limat 21dagen 2001

CIAR CongressBuenos Aires

Eff-Sysdagen 2002

EurothermValencia

Annex 26möte Montreal

Heat PumpConf. Beijing

Mätningar i Täby Centrum

Mätningar i Kista Centrum

Annex 26möte London

Eff-Sysdagen 2003

Köldbärare / Uppdatering av ekvationer och samband


Chiller

Main ProgramSystem design

OutdoorClimate

Building

A.C.Indoor

ClimateHeatRec.

CabinetsCold

Rooms

Evaporator

Pipes andpumps

Compressor

Condenser

Dry Cooler

TEWILCC

Brine

Dry CoolerFluid

Defrost

ExpansionValve

Pipes andpumps

Klimatmodellen

Uteklimatute tem p

R Fso linstrå ln ing

Byggnadväggar

takgo lv

fönstren

Ventilationventila tion

in filtra tioner

Tillskottbe lysn ingpersoner

d iskarandra

EnergiberäkningV ärm eåtervinn ing

K om fortkylatappvarm vatten


Ekvivalent temperatur

Te = Ta + (Isol sol + (Th - Ta ) *r )/ e där

Ta : utetemperatur Th : effektive motstrålningstemperature

sol : absorptans för kortvågig strålning

r : Värmeöverföringskoefficient för strålning

e : Yttre värmeöverföringskoefficient

e = r + c

r = 4* * * ((Th + Ta ) / 2)3

c = 5 + 4.5 u – 0.14 u2



Modell Värmebalans för rumsluften Värmetillskott till rumsluften - Värmeförluster från rumsluften= 0

Qkon – HRV * (Tr – Tv ) - HRU * (Tr – TU ) - HRY * (Tr – TY ) – Qmark = 0 där Qkon = Qsol,kon. + Qper,kon.+ Qlast,kon. + Qbel,kon. HRU : Specifika effektförlusten från rumsluften till utsidan W/K HRV : Specifika effektförlusten från rumsluften till ventilationsluften W/K HRY : Specifika effektförlusten från rumsluften till rumsytorna W/K


Värmebalans för rummets ytor Värmetillskott till rummets ytor - Värmeförluster från rummets ytor= 0

Qrad + HRY * (Tr – Tyta ) - HYS * (Tyta – TS ) = 0 där Qrad = Qsol,rad. + Qper,rad.+ Qlast,rad. + Qbel,rad. HYS : Specifika effektförlusten från rumsytorna till strukturen W/K HRY : Specifika effektförlusten från rumsluften till rumsytorna W/K


Värmebalans för strukturen

Värmetillskott till strukturen - Värmeförluster strukturen = lagrad energi per tidsenhet i strukturen

HYS*(Tr – Tyta ) - HSU*(TS – TU ) –HSI*(TS – TI ) = CA*dTS /dt där CA : Strukturens totala värmekapacitet Wh/°K dTS : förändring av strukturtemperaturen °C dt : tidsperiod h HYS : Specifika effektförlusten från rumsytorna till strukturen W/K HSU : Specifika effektförlusten från strukturen till utsidan W/K HSI : Specifika effektförlusten från strukturen till intilliggande rum W/K


Supermarket

T7

X7

Outdoor

T1

X1

T3 T4T5 T6 Tsup

XsupX6X5X4X3

HVAC Model

AC HR AHRHEX

Re-circulation

T2

X2

m sup

m ret

m recir

m fresh

m out


UAcond.

Air m assflowOutdoor Tem perature

Cold StorageCabinet

UAevap.

Com pressor Pow er

UAevap.

Compressor

Air Cooled Condenser

Expansiondevice

EvaporatorEvaporator

Suction Line

Discharge Line

Liquid Line


UAcond.

Chiller

Dry cooler fluid

Dry Cooler

m assflowtem perature

Air m assflowOutdoor Tem perature

Cold StorageCabinet

Brinem assflow

tem perature

UAdrycooler

UAevap.

Com pressor Pow er

Pum p

Pum p


Här ska användaren välja en systemlösning.


Fullständigt indirekt system är ett avde kylsystem som kan simuleras iCyberMart.


Här ska användaren ange modeller ochdimensioner för kyldiskar, frysdiskar, kylrum och frysrum.


Här beräknas tryckfall på kylsida


Här ska användare ange dimensioner för byggnaden.


Här ska användare ange dimensioner för ventilationssystemet och infiltrationer.


Här ska användaren ange data för belysning, utrustningar och personer i butiken.


Här beräknas butiksenergiförbrukningenunder ett år.


Comparison Measurement - CyberMartSupermarket in Sala during one Year

-20

-10

0

10

20

30

40

50

60

70

80

6-dec 15-jan 24-feb 4-apr 14-maj 23-jun 2-aug 11-sep 21-okt 30-nov 9-jan

Time

Tem

p[°

C],

RH

[%]

Ind.Temp.Meas. Ind.Temp.Cyb.

Out.Temp.Meas. Out.Temp.Cyb.

Ind.RH.Meas. Ind.RH.Cyb.


Comparison Measurement - CyberMartSupermarket in Sala during one Year

-20

-10

0

10

20

30

40

50

60

6-dec 15-jan 24-feb 4-apr 14-maj 23-jun 2-aug 11-sep 21-okt 30-nov 9-jan

Time

Te

mp

[°C

], P

ow

er[

kW

]

Out.Temp.Meas. Out.Temp.Cyb.

Comp.Pow.Meas. Comp.Pow.Cyb.


Hjo

-20

-10

0

10

20

30

40

06-dec 25-jan 15-mar 04-maj 23-jun 12-aug 01-okt 20-nov 09-jan 28-feb

Time

Tem

p[C

], P

ow

er[

kW

]

Out.Temp.Meas. Comp.Power Meas.

Out.Temp.Cyber. Comp.Power Cyber.


Compressor PowerHedemora

0

5

10

15

20

25

30

35

6-dec 25-jan 15-mar 4-maj 23-jun 12-aug 1-okt 20-nov 9-jan

Time

Po

we

r[k

W]

Comp.Power inter.temp. Meas. Comp.Power Low.temp. Meas.

Comp.Power inter.temp.CyberMart Comp.Power low.temp.CyberMart


Comparison Measurements - CyberMart Sala 22 - 24 Juli

0

10

20

30

40

50

60

70

80

0:00 12:00 0:00 12:00 0:00 12:00 0:00

Time

Tem

p[°

C],

Po

wer

[kW

]

Ind.Temp.Meas. Ind.Temp.Cyber.

Out.Temp.Meas. Out.Temp.Cyber.

Comp.Power Meas. Comp.Power Cyber.


Comparison Measurements - CyberMart Sala 22 - 24 Juli

0

10

20

30

40

50

60

70

80

0:00 12:00 0:00 12:00 0:00 12:00 0:00

Time

Tem

p[°

C],

RH

[%]

Ind.Temp.Meas. Ind.Temp.Cyber.

Out.Temp.Meas. Out.Temp.Cyber.

Rel.Hum.Meas. Rel.Hum.Cyber.


Butiken i SalaEnergiförbrukning [Mwh/år]

Mätningar CyberMartÅr 1999 År 2000

Elektricitet 1179 1253 1150

Fjärrvärme 53 61 39


- De deltagande i projektet har fått en fungerande datormodell som på ett rimligt sätt ger en rättvisande bild av energianvändning, miljöeffekter och ekonomiska konsekvenser av energieffektiviseringsåtgärder i livsmedelsbutiker.

- CyberMart är ett dataverktyg som kan användas som stöd vid projektering, systemval, felsökning och utvärdering av befintliga och nya butiker.

eff-Sys


- Programmet måste uppdateras med nya komponenter, systemlösningar och köldmedier.

- Mätningarna har visat behovet att följa utvecklingen av de nya systemlösningar som installeras idag i Sverige.

eff-Sys

Den energieffektiva butiken - ett helhetsgrepp på energianvändning, ekonomi och miljökonsekvenser

Documents

Transcript of Den energieffektiva butiken - ett helhetsgrepp på energianvändning, ekonomi och miljökonsekvenser