ΔΡΑΣΗ ΕΘΝΙΚΗΣ ΕΜΒΕΛΕΙΑΣ. «ΣΥΝΕΡΓΑΣΙΑ 2009» ΠΡΑΞΗ Ι:«Συνεργατικά έργα μικρής και μεσαίας κλίμακας»

Transcript

1 ΕΛΛΗΝΙΚΗ ΔΗΜΟΚΡΑΤΙΑ ΥΠΟΥΡΓΕΙΟ ΠΑΙΔΕΙΑΣ, ΔΙΑ ΒΙΟΥ ΜΑΘΗΣΗΣ ΚΑΙ ΘΡΗΣΚΕΥΜΑΤΩΝ ΕΙΔΙΚΗ ΥΠΗΡΕΣΙΑ ΣΥΝΤΟΝΙΣΜΟΥ ΚΑΙ ΕΦΑΡΜΟΓΗΣ ΔΡΑΣΕΩΝ ΣΤΟΥΣ ΤΟΜΕΙΣ ΤΗΣ ΕΡΕΥΝΑΣ ΤΗΣ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΚΗΣ ΑΝΑΠΤΥΞΗΣ ΚΑΙ ΤΗΣ ΚΑΙΝΟΤΟΜΙΑΣ (ΕΥΣΕΔ-ΕΤΑΚ) ΕΠΙΧΕΙΡΗΣΙΑΚΑ ΠΡΟΓΡΑΜΜΑΤΑ «ΑΝΤΑΓΩΝΙΣΤΙΚΟΤΗΤΑ & ΕΠΙΧΕΙΡΗΜΑΤΙΚΟΤΗΤΑ» ΚΑΙ ΠΕΡΙΦΕΡΕΙΩΝ ΣΕ ΜΕΤΑΒΑΣΗ ΕΘΝΙΚΟ ΣΤΡΑΤΗΓΙΚΟ ΠΛΑΙΣΙΟ ΑΝΑΦΟΡΑΣ ΕΣΠΑ ΔΡΑΣΗ ΕΘΝΙΚΗΣ ΕΜΒΕΛΕΙΑΣ «ΣΥΝΕΡΓΑΣΙΑ 2009» ΠΡΑΞΗ Ι:«Συνεργατικά έργα μικρής και μεσαίας κλίμακας» Τίτλος Έργου: Γεωθερμικές Αντλίες Θερμότητας Τεχνολογικής Αιχμής και Υψηλής Απόδοσης Ακρωνύμιο: «ΓΕΩΑΙΧΜΗ» Κωδικός Έργου : 09ΣΥΝ Παραδοτέο 1.1 (Π1.1): Προσομοίωση και Βελτιστοποίηση Γεωθερμικών Αντλιών Θερμότητας (ΓΑΘ) Υπεύθυνος Φορέας Παραδοτέου: Κέντρο Ανανεώσιμων Πηγών και Εξοικονόμησης Ενέργειας

2 ΠΕΡΙΕΧΟΜΕΝΑ 1. Εισαγωγή-Γεωθερμικές Αντλίες Θερμότητας Προσομοίωση ΓΑΘ- Μοντελοποίηση των εναλλακτών μεταφοράς θερμότητας Βελτιστοποίηση ΓΑΘ Αποτέλεσμα βελτιστοποίησης Συμπεράσματα ΠΑΡΑΡΤΗΜΑ Ι

3 1. Εισαγωγή-Γεωθερμικές Αντλίες Θερμότητας Οι Γεωθερμικές Αντλίες Θερμότητας είναι κλιματιστικά μηχανήματα τα οποία έχουν την ικανότητα μα μεταφέρουν θερμότητα από ένα μέσο με χαμηλή θερμοκρασία σε ένα άλλο μέσο με υψηλότερη θερμοκρασία. Αυτό πραγματοποιείται με απορρόφηση θερμότητας από μια πηγή χαμηλής σχετικά θερμοκρασίας (π.χ επιφανειακά ή υπόγεια νερά) και την μεταφορά της θερμότητας αυτής σε ένα θερμότερο μέσο, όπως είναι το νερό ή ο αέρας, το οποίο χρησιμοποιείται για την θέρμανση του κτιρίου. Τα βασικά εξαρτήματα από τα οποία αποτελείται μια Γεωθερμική Αντλία Θερμότητας είναι ο συμπιεστής, ο συμπυκνωτής, ο εξατμιστής, η βαλβίδα εκτόνωσης. Τις περισσότερες φορές η ΓΑΘ είναι σχεδιασμένη έτσι ώστε το ίδιο το μηχάνημα να μπορεί να λειτουργήσει και σε θέρμανση αλλά και σε ψύξη. Βασικό χαρακτηριστικό για την ορθή λειτουργία μιας ΓΑΘ είναι η επιλογή του ψυκτικού μέσου. Το ψυκτικό μέσο μιας ΓΑΘ εξαρτάται από την θερμοκρασιακή περιοχή λειτουργίας του μηχανήματος. Τα επιθυμητά χαρακτηριστικά είναι: να μην είναι τοξικό, διαβρωτικό, εύφλεκτο και να είναι σταθερό στις θερμοκρασίες εφαρμογής. Ψυκτικά τα οποία συγκεντρώνουν τα παραπάνω χαρακτηρηστηκά και χρησημοποιούνται είναι το R17a, R134a, R407c, R410 και R410a. Στην Εικόνα 1 παρουσιάζεται ο τρόπος λειτουργίας μίας Γεωθερμικής Αντλίας Θερμότητας καθώς και οι φάσεις του οργανικού μέσου. Εικόνα 1: Λειτουργία Γεωθερμικής Αντλίας Θερμότητας 3

4 2. Προσομοίωση ΓΑΘ - Μοντελοποίηση των εναλλακτών μεταφοράς θερμότητας Ο στόχος του έργου «ΓΕΩΑΙΧΜΗ» είναι να σχεδιαστεί και να κατασκευαστεί η πρώτη «Ελληνική» γεωθερμική αντλία θερμότητας (ΓΑΘ), με βελτιστοποιημένη λειτουργία σε σχέση με τις αντλίες θερμότητας που κυκλοφορούν μέχρι σήμερα στη διεθνή αγορά. Σχεδιάστηκαν και θα κατασκευαστούν έξι (6) προ-πρωτότυπα ΓΑΘ με βελτιστοποιημένη λειτουργία με τις παρακάτω τιμές ισχύος ως εξής: 15, 20, 30, 40, 60 και 80kW. Στο πλαίσιο αυτό πρώτα από όλα πραγματοποιήθηκε προσομοίωση για την κάθε ΓΑΘ και στη συνέχεια ο σχεδιασμός της βέλτιστης ΓΑΘ για την κάθε τιμή ισχύος αντιστοίχως. Τα τμήματα της ΓΑΘ που θα οδηγήσουν στη βελτιστοποίηση της αντλίας, οπότε και μοντελοποιούνται, είναι οι εναλλάκτες θερμότητας (ατμοποιητής και συμπυκνωτής), τα οποία θα αποτελέσουν και δεδομένα για την κατασκευή των εναλλακτών στα προπρωτότυπα. Αντίθετα, ο συμπιεστής είναι το τμήμα που θεωρείται «μαύρο κουτί» στη διαδικασία της προσομοίωσης, οπότε στην κατασκευή των προ-πρωτοτύπων θα χρησιμοποιηθεί συμπιεστής τύπου scroll που ήδη κυκλοφορεί στην αγορά. Σημειώνεται ότι στην προσομοίωση όπως και στα προ-πρωτότυπα ως οργανικό μέσο έχει επιλεχθεί το R410A το οποίο χρησιμοποιείται για εφαρμογές ΓΑΘ θέρμανσης και ψύξης. Για τη μοντελοποίηση των εναλλακτών θερμότητας πρέπει πρώτα από όλα να πραγματοποιηθεί μοντελοποίηση του θερμοδυναμικού κύκλου της ΓΑΘ (Σχήμα 1). Συγκεκριμένα, είναι απαραίτητος ο καθορισμός των σημείων του θερμοδυναμικού κύκλου στο διάγραμμα p-h όπως φαίνεται στο Σχήμα 2. 4

5 Σχήμα 1: Σχηματικό διάγραμμα ΓΑΘ. Σχήμα 2: Θερμοδυναμικό διάγραμμα πίεσης-ενθαλπίας (p-h) του κύκλου της ΓΑΘ. Στη μοντελοποίηση των εναλλακτών θερμότητας, τον εξατμιστή και το συμπυκνωτή της ΓΑΘ, όπως και στη συνέχεια στην κατασκευή των προ-πρωτοτύπων ΓΑΘ, χρησιμοποιούνται πλακοειδείς εναλλάκτες αντιρροής. Για να υπολογιστεί ο συντελεστής μεταφοράς θερμότητας του εργαζόμενου μέσου (R410A) στον 5

6 εναλλάκτη, διαφορετικοί συντελεστές μεταφοράς θερμότητας χρησιμοποιούνται για κάθε φάση του ρευστού (υγρή φάση h wf/l, αέρια φάση h wf/g, δύο φάσεις h wf/tf ). Σημειώνεται ότι για τους πλακοειδείς εναλλάκτες θερμότητας, o ολικός συντελεστής μεταφοράς θερμότητας δίνεται από τη σχέση: U o 1 h wf 1 Δx + k = (1) 1 + h w όπου Δx το πάχος της πλάκας, h wf ο συντελεστής μεταφοράς θερμότητας του οργανικού ρευστού, h w ο συντελεστής μεταφοράς θερμότητας του νερού και k η θερμική αγωγιμότητα του υλικού της πλάκας. Ο συντελεστής μεταφοράς θερμότητας του νερού για τυρβώδεις ροές δίνεται από τη σχέση: ( k D ) h = Re Pr / w l h (2) όπου D h είναι η υδραυλική διάμετρος, Re ο αριθμός Reynolds, Pr ο αριθμός Prantl και k l η θερμική αγωγιμότητα του νερού. Εξατμιστής Κατά την ατμοποίηση, μεταβολή 4-1, ο συντελεστής μεταφοράς θερμότητας του R410A στη διφασική περιοχή h wf,tp δίνεται από τη σχέση: h wf, tp = E h1 + S hpool (3) όπου τα μεγέθη E, h1, S, h υπολογίζονται από τις παρακάτω σχέσεις: pool h h 1 = Re pool = 55 P r Pr E = ( Bo S = 0.4 ( log 1.16 ( k / D ) 10 P ) ) ( X ( E Re ) 1 l r h M tt ) q 0.67 μ v μl 0.1 6

7 όπου D h η υδραυλική διάμετρος, k l η θερμική αγωγιμότητα του ρευστού για την υγρή φάση, P r η πίεση στην έξοδο του εναλλάκτη, M το μοριακό βάρος και q η ροή θερμότητας, Bo ο αριθμός βρασμού, E και S οι αριθμοί εμπλουτισμού και καταστολής (enhancement and suppression factors) αντίστοιχα και X tt η παράμετρος Martinelli. Ο συντελεστής μεταφοράς θερμότητας του R410A για την αέρια φάση της μεταβολής 4-1, δίνεται από τη σχέση wf, g = Re Prg h / ( k D ) g h (4) Δύο ολικοί συντελεστές μεταφοράς θερμότητας υπολογίζονται για κάθε φάση: U tp = 1 1, U g = 1 Δx 1 1 Δx 1 (5) h k h h k h wf, tp w wf, g w Ο υπολογισμός της επιφάνειας των εναλλακτών θερμότητας, A i ( i = tp, g) επιτυγχάνεται με τη χρήση του ολικού συντελεστή μεταφοράς θερμότητας μέσω της θεμελιώδους σχέσης της ολικής μεταφοράς θερμότητας, Q, στον εναλλάκτη A i Q U ΔT i = (6) i mi όπου ΔT mi = ln ( Tw T ) ( ) out wf / T out w T in wf in [( T T )/( T T )] wout wf out win wf in και T, T, T, T οι θερμοκρασίες wout wfout win wfin εξόδου και εισόδου του νερού και του εργαζόμενου μέσου στον εναλλάκτη θερμότητας στις εκάστοτε συνθήκες που ορίζονται από το θερμοδυναμικό κύκλο. Η συνολική επιφάνεια των πλακοειδών εναλλακτών υπολογίζεται ως άθροισμα των επιφανειών κάθε φάσης. A = A + A (7) total tp g 7

8 Συμπυκνωτής Ο συντελεστής μεταφοράς θερμότητας του R410A, κατά τη μεταβολή 2-3, δίνεται από τη σχέση: h wf = h ( 0.25 Co Fr + Bo ) wf, l 1 75 όπου τα μεγέθη hr, l, Co, Frl, Bo υπολογίζονται από τις παρακάτω σχέσεις: h wf, l Fr = G l = Re 2 ρg Co = ρ l 1 2 ρ g D 0.78 ( 1 X ) X m m h Pr q, Bo = G i μ ave h μwall μl c,pr = k ( k / D ) l fg l p, l 0.14 όπου D h η υδραυλική διάμετρος, k l η θερμική αγωγιμότητα του ρευστού για την υγρή φάση, Bo ο αριθμός βρασμού, X m η ποιότητα του ατμού, Co ο αριθμός συναγωγής, Fr ο αριθμός Froude and G η ροή μάζας. Με βάση τη σχέση (1) υπολογίζεται το συμπυκνωτή με βάση τη σχέση (6). U o και στη συνέχεια η επιφάνεια του 3. Βελτιστοποίηση ΓΑΘ Στόχος αυτής της μελέτης είναι ο σχεδιασμός της βέλτιστης ΓΑΘ με μέγιστο COP και ελάχιστη επιφάνεια εναλλακτών. Για τη βελτιστοποίηση της ΓΑΘ χρησιμοποιείται ο εξελικτικός αλγόριθμος ΕASY. Οι στόχοι της βελτιστοποίησης είναι οι εξής: 1. Μεγιστοποίηση του συντελεστή συμπεριφοράς (COP) της ΓΑΘ, Q therm COP GSHP =. Qcompr 2. Ελαχιστοποίηση της επιφάνειας των εναλλακτών, Α tot. 8

9 Οι μεταβλητές της βελτιστοποίησης είναι οι εξής: 1. Η πίεση του οργανικού μέσου στην έξοδο του συμπιεστή. 2. Η πίεση του οργανικού μέσου στην είσοδο του συμπιεστή. 3. Η παροχή μάζας του R410A. 4. Η παροχή μάζας του νερού. 3.1 Αποτελέσματα βελτιστοποίησης Στον Πίνακα 1 παρουσιάζονται οι βέλτιστες λύσεις για τα μεγέθη των ΓΑΘ που εξετάζονται στο πλαίσιο του έργου ΓΕΩΑΙΧΜΗ ήτοι 15, 20, 30, 40, 60 και 80kW όπου φαίνονται οι βασικές παράμετροι της κάθε ΓΑΘ καθώς και οι τιμές των μεταβλητών σχεδιασμού των βέλτιστων ΓΑΘ. Ο σχεδιασμός έχει γίνει με βάση τη λειτουργία θέρμανσης για τις εξής θερμοκρασίες: Τ in-evap =20 0 C, Τ out-evap =15 0 C και Τ in-cond =30 0 C, Τ out-cond =35 0 C. Όσον αφορά στο συμπυκνωτή, οι θερμοκρασίες σχεδιασμού αντιστοιχούν σε αυτές ενδοδαπέδιου συστήματος εντός του κτιρίου, σύστημα χαμηλών θερμοκρασιών όπου παρατηρείται βέλτιστη λειτουργία των συστημάτων ΓΑΘ με ελάχιστη κατανάλωση στο συμπιεστή της ΓΑΘ. Οι θερμοκρασίες του εξατμιστή επιλέχθηκαν έτσι ώστε να περιλαμβάνουν το εύρος θερμοκρασιών τόσο στην περίπτωση ανοικτού όσο και κλειστού συστήματος. Πίνακας 1: Χαρακτηριστικά και παράμετροι των ΓΑΘ 15, 20, 30, 40, 60 και 80kW. Parameters 15kW 20kW 30kW 40kW 60kW 80kW R410 flow (kg/sec) Geothermal water flow (kg/sec) Water flow at the condenser (kg/sec) p-inlet of the compressor (kpa) p-outlet of the compressor (kpa)

10 Pressure losses Δp at the evaporator (kpa) Pressure losses Δp at the condenser (kpa) Power of the compressor (kw) P condenser(kw) P geothermal(kw) COP GSHP Για τη διαστασιολόγηση των εναλλακτών χρησιμοποιήθηκαν οι τυποποιημένες διαστάσεις (μήκος, πλάτος και πάχος πλάκας) της SWEP International AB που χρησιμοποιήθηκαν και από την Interklima για την κατασκευή των πρωτοτύπων και παρατίθενται στο Παράρτημα 1. Στον πίνακα 2 παρουσιάζονται οι επιφάνειες των εναλλακτών, ο αριθμός των πλακών και η μέση θερμοκρασιακή διαφορά για κάθε φάση του R410A στο συμπυκνωτή και στον εξατμιστή. Πίνακας 2: Εναλλάκτες θερμότητας των ΓΑΘ 15, 20, 30, 40, 60 και 80kW. Parameters 15kW 20kW 30kW 40kW 60kW 80kW Evaporator Surface (m 2 ) Evaporator: Number of plates Evaporator: Mean Temperature Difference ΔΤ m in two phase Evaporator: Mean Temperature Difference ΔΤ m in gas phase Condenser Surface(m 2 ) Condenser: Number of plates Condenser: Mean Temperature Difference ΔΤ m in liquid phase

11 Condenser: Mean Temperature Difference ΔΤ m in two phase Condenser: Mean Temperature Difference ΔΤ m in gas phase Total heat exchangers surface(m 2 ) Συμπεράσματα Από το Παραδοτέο Π1.1, του οποίου στόχος ήταν η προσομοίωση των Γεωθερμικών Αντλιών Θερμότητας (ΓΑΘ) και στη συνέχεια ο σχεδιασμός της βέλτιστης ΓΑΘ για τις διαφορετικές τιμές ισχύος όπως καθορίζονται από το Έργο ΓΕΩΑΙΧΜΗ στα 15, 20, 30, 40, 60 και 80kW, προέκυψε ένα εργαλείο μοντελοποίησης ΓΑΘ. Συγκεκριμένα, το εργαλείο αυτό αφορά στη μοντελοποίηση του θερμοδυναμικού κύκλου της ΓΑΘ και των εναλλακτών θερμότητας (εξατμιστή και συμπυκνωτή). Για το σχεδιασμό της βέλτιστης ΓΑΘ για τις προαναφερθείσες τιμές ισχύος, χρησιμοποιήθηκε ο εξελικτικός αλγόριθμος EASY σε συνδυασμό με το εργαλείο μοντελοποίησης. Αποτέλεσμα της βελτιστοποίησης ο σχεδιασμός των έξι (6) ΓΑΘ -για τις διαφορετικές τιμές ισχύος- με το μέγιστο COP και την ελάχιστη επιφάνεια εναλλακτών όπως αναλύονται στους Πίνακες 1 και 2. Η χρήση των ακριβέστερων προσεγγίσεων του συντελεστή μεταφοράς θερμότητας (heat transfer coefficient) για κάθε φάση του R410A συνέβαλε στον ακριβέστερο υπολογισμό της επιφάνειας των εναλλακτών που είχε ως αποτέλεσμα τη βέλτιστη διαστασιολόγηση και απόδοση του συστήματος. Οι τιμές των επιφανειών των εναλλακτών που υπολογίσθηκαν παρατηρείται ότι συγκλίνουν με αυτές που επιλέχθηκαν από την κατασκευάστρια εταιρία των προ-πρωτοτύπων ΓΑΘ, όπως φαίνεται στο Παράρτημα 1. 11

12 ΠΑΡΑΡΤΗΜΑ Ι 12

13 SSP G7 GEO 60 - Design Heat Exchanger : B120Tx36 Fluid Side 1 : Fluid Side 2 : Flow Type : R410A Water Counter-Current DUTY REQUIREMENTS Side 1 Side 2 Heat load kw 62,00 Inlet vapor quality 0,21 Outlet vapor quality 1,00 Inlet temperature C 2,76 12,00 Evaporation temperature (dew) C 2,00 Superheating K 5,00 Outlet temperature C 7,00 7,00 Flow rate kg/s 0,3481 2,957 - inlet vapor kg/s 0,07178 Fluid vaporized kg/s 0,2763 Max. pressure drop kpa 50,0 50,0 PLATE HEAT EXCHANGER Side 1 Side 2 Total heat transfer area m² 4,49 Heat flux kw/m² 13,8 Mean temperature difference K 7,52 H.T.C. (available/required) W/m², C 1890/1840 Pressure drop -total* kpa 24,9 51,6 - in ports kpa 1,53 2,91 Pressure drop in fluid distribution kpa 0,000-0,000 Operating pressure - outlet kpa 848 Number of channels Number of plates 36 Oversurfacing % 3 Fouling factor m², C/kW 0,016 Port diameter mm 39,0/39,0 39,0 (up/down) Recommended inlet connection diameter mm From 11,3 to 17,9 Recommended outlet connection diameter mm From 23,8 to 53,2 Reynolds number 1040 Outlet port velocity m/s 9,47 2,48 SWEP International AB Address :Box 105, SE Landskrona, Sweden Date Page 1(3)

14 SSP G7 PHYSICAL PROPERTIES Side 1 Side 2 Reference temperature C 2,55 9,43 Liquid - Dynamic viscosity cp 0,160 1,33 - Density kg/m³ ,7 - Heat capacity kj/kg, C 1,546 4,194 - Thermal conductivity W/m, C 0,1124 0,5789 Vapor - Dynamic viscosity cp 0, Density kg/m³ 31,38 - Heat capacity kj/kg, C 0, Thermal conductivity W/m, C 0, Latent heat kj/kg 0,2177 Film coefficient W/m², C Minimum wall temperature C 5,55 5,81 Channel velocity m/s 1,40 0,345 TOTALS Total weight (no connections) kg 24,8-29,1 Hold-up volume, inner circuit dm³ 4,10 Hold-up volume, outer circuit dm³ 4,34 PortSize F1/P1 mm 39,0 PortSize F2/P2 mm 39,0 PortSize F3/P3 mm 39,0 PortSize F4/P4 mm 39,0 NND F1/P1 mm 42,0 NND F2/P2 mm 42,0 NND F3/P3 mm 42,0 NND F4/P4 mm 42,0 DIMENSIONS A mm 525 +/-2 B mm 243 +/-1 C mm 456 +/-1 D mm 174 +/-1 E mm 27,1 (opt. 54,2) +/-1 F mm 92,4 to ,5%/-1,5% G mm 0,000 to 4,00 +/-1 R mm 35,0 Disclaimer: Data used in this calculation is subject to change without notice. SWEP may have patents, trademarks, copyrights or other intellectual property rights covering subject matter in this document. Except as expressly provided in any written license agreement from SWEP, the furnishing of this document does not give you any license to these patents, trademarks, copyrights, or other intellectual property. SWEP International AB Address :Box 105, SE Landskrona, Sweden Date Page 2(3)

15 SSP G7 GEO 40 - Design Heat Exchanger : B80x48 Fluid Side 1 : Fluid Side 2 : Flow Type : R410A Water Counter-Current DUTY REQUIREMENTS Side 1 Side 2 Heat load kw 39,10 Inlet vapor quality 0,21 Outlet vapor quality 1,00 Inlet temperature C 2,51 12,00 Evaporation temperature (dew) C 2,00 Superheating K 5,00 Outlet temperature C 7,00 7,00 Flow rate kg/s 0,2195 1,865 - inlet vapor kg/s 0,04527 Fluid vaporized kg/s 0,1743 Max. pressure drop kpa 50,0 50,0 PLATE HEAT EXCHANGER Side 1 Side 2 Total heat transfer area m² 2,76 Heat flux kw/m² 14,2 Mean temperature difference K 7,71 H.T.C. (available/required) W/m², C 1930/1840 Pressure drop -total* kpa 17,3 40,3 - in ports kpa 1,21 2,26 Pressure drop in fluid distribution kpa 0,000-0,000 Operating pressure - outlet kpa 848 Number of channels Number of plates 48 Oversurfacing % 5 Fouling factor m², C/kW 0,027 Port diameter mm 33,0/33,0 33,0 (up/down) Recommended inlet connection diameter mm From 9,03 to 14,3 Recommended outlet connection diameter mm From 18,9 to 42,3 Reynolds number 1040 Outlet port velocity m/s 8,34 2,18 SWEP International AB Address :Box 105, SE Landskrona, Sweden Date Page 1(3)

16 SSP G7 PHYSICAL PROPERTIES Side 1 Side 2 Reference temperature C 2,38 9,43 Liquid - Dynamic viscosity cp 0,161 1,33 - Density kg/m³ ,7 - Heat capacity kj/kg, C 1,544 4,194 - Thermal conductivity W/m, C 0,1125 0,5789 Vapor - Dynamic viscosity cp 0, Density kg/m³ 31,19 - Heat capacity kj/kg, C 0, Thermal conductivity W/m, C 0, Latent heat kj/kg 0,2179 Film coefficient W/m², C Minimum wall temperature C 5,38 5,64 Channel velocity m/s 1,37 0,344 TOTALS Total weight (no connections) kg 10,2-13,8 Hold-up volume, inner circuit dm³ 2,55 Hold-up volume, outer circuit dm³ 2,66 PortSize F1/P1 mm 33,0 PortSize F2/P2 mm 33,0 PortSize F3/P3 mm 33,0 PortSize F4/P4 mm 33,0 NND F1/P1 mm 36,0 NND F2/P2 mm 36,0 NND F3/P3 mm 36,0 NND F4/P4 mm 36,0 DIMENSIONS A mm 526 +/-2 B mm 119 +/-1 C mm 470 +/-1 D mm 63,0 +/-1 E mm 27,1 (opt. 45,1) +/-1 F mm 112 to 123 +/-2% G mm 2,00 to 6,00 +/-1 R mm 23,0 Disclaimer: Data used in this calculation is subject to change without notice. SWEP may have patents, trademarks, copyrights or other intellectual property rights covering subject matter in this document. Except as expressly provided in any written license agreement from SWEP, the furnishing of this document does not give you any license to these patents, trademarks, copyrights, or other intellectual property. SWEP International AB Address :Box 105, SE Landskrona, Sweden Date Page 2(3)

17 SSP G7 GEO 30 - Design Heat Exchanger : B80x38 Fluid Side 1 : Fluid Side 2 : Flow Type : R410A Water Counter-Current DUTY REQUIREMENTS Side 1 Side 2 Heat load kw 31,00 Inlet vapor quality 0,21 Outlet vapor quality 1,00 Inlet temperature C 2,51 12,00 Evaporation temperature (dew) C 2,00 Superheating K 5,00 Outlet temperature C 7,00 7,00 Flow rate kg/s 0,1741 1,478 - inlet vapor kg/s 0,03589 Fluid vaporized kg/s 0,1382 Max. pressure drop kpa 50,0 50,0 PLATE HEAT EXCHANGER Side 1 Side 2 Total heat transfer area m² 2,16 Heat flux kw/m² 14,4 Mean temperature difference K 7,71 H.T.C. (available/required) W/m², C 1940/1860 Pressure drop -total* kpa 17,2 39,6 - in ports kpa 0,753 1,42 Pressure drop in fluid distribution kpa 0,000-0,000 Operating pressure - outlet kpa 848 Number of channels Number of plates 38 Oversurfacing % 4 Fouling factor m², C/kW 0,023 Port diameter mm 33,0/33,0 33,0 (up/down) Recommended inlet connection diameter mm From 8,04 to 12,7 Recommended outlet connection diameter mm From 16,9 to 37,7 Reynolds number 1040 Outlet port velocity m/s 6,62 1,73 SWEP International AB Address :Box 105, SE Landskrona, Sweden Date Page 1(3)

18 SSP G7 PHYSICAL PROPERTIES Side 1 Side 2 Reference temperature C 2,37 9,43 Liquid - Dynamic viscosity cp 0,161 1,33 - Density kg/m³ ,7 - Heat capacity kj/kg, C 1,544 4,194 - Thermal conductivity W/m, C 0,1125 0,5789 Vapor - Dynamic viscosity cp 0, Density kg/m³ 31,18 - Heat capacity kj/kg, C 0, Thermal conductivity W/m, C 0, Latent heat kj/kg 0,2179 Film coefficient W/m², C Minimum wall temperature C 5,37 5,63 Channel velocity m/s 1,39 0,344 TOTALS Total weight (no connections) kg 8,56-12,1 Hold-up volume, inner circuit dm³ 2,00 Hold-up volume, outer circuit dm³ 2,11 PortSize F1/P1 mm 33,0 PortSize F2/P2 mm 33,0 PortSize F3/P3 mm 33,0 PortSize F4/P4 mm 33,0 NND F1/P1 mm 36,0 NND F2/P2 mm 36,0 NND F3/P3 mm 36,0 NND F4/P4 mm 36,0 DIMENSIONS A mm 526 +/-2 B mm 119 +/-1 C mm 470 +/-1 D mm 63,0 +/-1 E mm 27,1 (opt. 45,1) +/-1 F mm 89,1 to 99,8 +/-2% G mm 2,00 to 6,00 +/-1 R mm 23,0 Disclaimer: Data used in this calculation is subject to change without notice. SWEP may have patents, trademarks, copyrights or other intellectual property rights covering subject matter in this document. Except as expressly provided in any written license agreement from SWEP, the furnishing of this document does not give you any license to these patents, trademarks, copyrights, or other intellectual property. SWEP International AB Address :Box 105, SE Landskrona, Sweden Date Page 2(3)

19 SSP G7 GEO 20 - Design Heat Exchanger : B80x26 Fluid Side 1 : Fluid Side 2 : Flow Type : R410A Water Counter-Current DUTY REQUIREMENTS Side 1 Side 2 Heat load kw 20,60 Inlet vapor quality 0,21 Outlet vapor quality 1,00 Inlet temperature C 2,49 12,00 Evaporation temperature (dew) C 2,00 Superheating K 5,00 Outlet temperature C 7,00 7,00 Flow rate kg/s 0,1157 0, inlet vapor kg/s 0,02385 Fluid vaporized kg/s 0,09182 Max. pressure drop kpa 50,0 50,0 PLATE HEAT EXCHANGER Side 1 Side 2 Total heat transfer area m² 1,44 Heat flux kw/m² 14,3 Mean temperature difference K 7,73 H.T.C. (available/required) W/m², C 1930/1850 Pressure drop -total* kpa 16,7 36,9 - in ports kpa 0,327 0,624 Pressure drop in fluid distribution kpa 0,000-0,000 Operating pressure - outlet kpa 848 Number of channels Number of plates 26 Oversurfacing % 4 Fouling factor m², C/kW 0,023 Port diameter mm 33,0/33,0 33,0 (up/down) Recommended inlet connection diameter mm From 6,56 to 10,4 Recommended outlet connection diameter mm From 13,7 to 30,7 Reynolds number 1010 Outlet port velocity m/s 4,40 1,15 SWEP International AB Address :Box 105, SE Landskrona, Sweden Date Page 1(3)

20 SSP G7 PHYSICAL PROPERTIES Side 1 Side 2 Reference temperature C 2,35 9,43 Liquid - Dynamic viscosity cp 0,161 1,33 - Density kg/m³ ,7 - Heat capacity kj/kg, C 1,544 4,194 - Thermal conductivity W/m, C 0,1125 0,5789 Vapor - Dynamic viscosity cp 0, Density kg/m³ 31,16 - Heat capacity kj/kg, C 0, Thermal conductivity W/m, C 0, Latent heat kj/kg 0,2179 Film coefficient W/m², C Minimum wall temperature C 5,35 5,61 Channel velocity m/s 1,39 0,334 TOTALS Total weight (no connections) kg 6,52-10,1 Hold-up volume, inner circuit dm³ 1,33 Hold-up volume, outer circuit dm³ 1,44 PortSize F1/P1 mm 33,0 PortSize F2/P2 mm 33,0 PortSize F3/P3 mm 33,0 PortSize F4/P4 mm 33,0 NND F1/P1 mm 36,0 NND F2/P2 mm 36,0 NND F3/P3 mm 36,0 NND F4/P4 mm 36,0 DIMENSIONS A mm 526 +/-2 B mm 119 +/-1 C mm 470 +/-1 D mm 63,0 +/-1 E mm 27,1 (opt. 45,1) +/-1 F mm 62,2 to 72,1 +/-2% G mm 2,00 to 6,00 +/-1 R mm 23,0 Disclaimer: Data used in this calculation is subject to change without notice. SWEP may have patents, trademarks, copyrights or other intellectual property rights covering subject matter in this document. Except as expressly provided in any written license agreement from SWEP, the furnishing of this document does not give you any license to these patents, trademarks, copyrights, or other intellectual property. SWEP International AB Address :Box 105, SE Landskrona, Sweden Date Page 2(3)

21 SSP G7 GEO 15 - Design Heat Exchanger : B80x20 Fluid Side 1 : Fluid Side 2 : Flow Type : R410A Water Counter-Current DUTY REQUIREMENTS Side 1 Side 2 Heat load kw 15,20 Inlet vapor quality 0,21 Outlet vapor quality 1,00 Inlet temperature C 2,47 12,00 Evaporation temperature (dew) C 2,00 Superheating K 5,00 Outlet temperature C 7,00 7,00 Flow rate kg/s 0, , inlet vapor kg/s 0,01760 Fluid vaporized kg/s 0,06775 Max. pressure drop kpa 50,0 50,0 PLATE HEAT EXCHANGER Side 1 Side 2 Total heat transfer area m² 1,08 Heat flux kw/m² 14,1 Mean temperature difference K 7,74 H.T.C. (available/required) W/m², C 1910/1820 Pressure drop -total* kpa 16,2 34,0 - in ports kpa 0,177 0,340 Pressure drop in fluid distribution kpa 0,000-0,000 Operating pressure - outlet kpa 848 Number of channels 9 10 Number of plates 20 Oversurfacing % 5 Fouling factor m², C/kW 0,027 Port diameter mm 33,0/33,0 33,0 (up/down) Recommended inlet connection diameter mm From 5,63 to 8,91 Recommended outlet connection diameter mm From 11,8 to 26,4 Reynolds number 966 Outlet port velocity m/s 3,24 0,848 SWEP International AB Address :Box 105, SE Landskrona, Sweden Date Page 1(3)

22 SSP G7 PHYSICAL PROPERTIES Side 1 Side 2 Reference temperature C 2,33 9,43 Liquid - Dynamic viscosity cp 0,161 1,33 - Density kg/m³ ,7 - Heat capacity kj/kg, C 1,544 4,194 - Thermal conductivity W/m, C 0,1125 0,5789 Vapor - Dynamic viscosity cp 0, Density kg/m³ 31,14 - Heat capacity kj/kg, C 0, Thermal conductivity W/m, C 0, Latent heat kj/kg 0,2180 Film coefficient W/m², C Minimum wall temperature C 5,32 5,58 Channel velocity m/s 1,36 0,321 TOTALS Total weight (no connections) kg 5,50-9,16 Hold-up volume, inner circuit dm³ 0,999 Hold-up volume, outer circuit dm³ 1,11 PortSize F1/P1 mm 33,0 PortSize F2/P2 mm 33,0 PortSize F3/P3 mm 33,0 PortSize F4/P4 mm 33,0 NND F1/P1 mm 36,0 NND F2/P2 mm 36,0 NND F3/P3 mm 36,0 NND F4/P4 mm 36,0 DIMENSIONS A mm 526 +/-2 B mm 119 +/-1 C mm 470 +/-1 D mm 63,0 +/-1 E mm 27,1 (opt. 45,1) +/-1 F mm 48,8 to 58,2 +/-2% G mm 2,00 to 6,00 +/-1 R mm 23,0 Disclaimer: Data used in this calculation is subject to change without notice. SWEP may have patents, trademarks, copyrights or other intellectual property rights covering subject matter in this document. Except as expressly provided in any written license agreement from SWEP, the furnishing of this document does not give you any license to these patents, trademarks, copyrights, or other intellectual property. SWEP International AB Address :Box 105, SE Landskrona, Sweden Date Page 2(3)

23 SSP G7 GEO 80 - Design Heat Exchanger : B120Tx46 Fluid Side 1 : Fluid Side 2 : Flow Type : R410A Water Counter-Current DUTY REQUIREMENTS Side 1 Side 2 Heat load kw 78,20 Inlet vapor quality 0,21 Outlet vapor quality 1,00 Inlet temperature C 2,77 12,00 Evaporation temperature (dew) C 2,00 Superheating K 5,00 Outlet temperature C 7,00 7,00 Flow rate kg/s 0,4391 3,729 - inlet vapor kg/s 0,09054 Fluid vaporized kg/s 0,3486 Max. pressure drop kpa 50,0 50,0 PLATE HEAT EXCHANGER Side 1 Side 2 Total heat transfer area m² 5,81 Heat flux kw/m² 13,5 Mean temperature difference K 7,51 H.T.C. (available/required) W/m², C 1870/1790 Pressure drop -total* kpa 24,8 52,1 - in ports kpa 2,45 4,64 Pressure drop in fluid distribution kpa 0,000-0,000 Operating pressure - outlet kpa 848 Number of channels Number of plates 46 Oversurfacing % 4 Fouling factor m², C/kW 0,024 Port diameter mm 39,0/39,0 39,0 (up/down) Recommended inlet connection diameter mm From 12,7 to 20,1 Recommended outlet connection diameter mm From 26,7 to 59,7 Reynolds number 1030 Outlet port velocity m/s 11,9 3,12 SWEP International AB Address :Box 105, SE Landskrona, Sweden Date Page 1(3)

24 SSP G7 PHYSICAL PROPERTIES Side 1 Side 2 Reference temperature C 2,57 9,43 Liquid - Dynamic viscosity cp 0,160 1,33 - Density kg/m³ ,7 - Heat capacity kj/kg, C 1,546 4,194 - Thermal conductivity W/m, C 0,1123 0,5789 Vapor - Dynamic viscosity cp 0, Density kg/m³ 31,39 - Heat capacity kj/kg, C 0, Thermal conductivity W/m, C 0, Latent heat kj/kg 0,2176 Film coefficient W/m², C Minimum wall temperature C 5,55 5,81 Channel velocity m/s 1,36 0,341 TOTALS Total weight (no connections) kg 28,9-33,1 Hold-up volume, inner circuit dm³ 5,30 Hold-up volume, outer circuit dm³ 5,54 PortSize F1/P1 mm 39,0 PortSize F2/P2 mm 39,0 PortSize F3/P3 mm 39,0 PortSize F4/P4 mm 39,0 NND F1/P1 mm 42,0 NND F2/P2 mm 42,0 NND F3/P3 mm 42,0 NND F4/P4 mm 42,0 DIMENSIONS A mm 525 +/-2 B mm 243 +/-1 C mm 456 +/-1 D mm 174 +/-1 E mm 27,1 (opt. 54,2) +/-1 F mm 115 to ,5%/-1,5% G mm 0,000 to 4,00 +/-1 R mm 35,0 Disclaimer: Data used in this calculation is subject to change without notice. SWEP may have patents, trademarks, copyrights or other intellectual property rights covering subject matter in this document. Except as expressly provided in any written license agreement from SWEP, the furnishing of this document does not give you any license to these patents, trademarks, copyrights, or other intellectual property. SWEP International AB Address :Box 105, SE Landskrona, Sweden Date Page 2(3)