Effektivt uttnyttjande av energibrunnar för värmepumpar

Transkript

1 Effektivt uttnyttjande av energibrunnar för värmepumpar Doktorand: José Acuna Projektledare: Prof. Björn Palm KTH handledare: Peter Hill Mål: Att ta fram rekommendationer för utformning och installation av kollektorer i borrhål för värmepumpar

2 Effektivt uttnyttjande av energibrunnar för värmepumpar Industriparter Avanti System AB Broberg Brunnsborrning Brunata COMSOL COOLY DTI ETM Kylteknik EXTENA Geosigma Hydroresearch Högalids elektriska IVT LOWTE Lämpöässä Manil Bygg Mateve Oy Muovitech Neo Energy Sweden NIBE Nordahl fastigheter Palne Mogensen AB SEEC AB SVEP SWECO Thermia THOREN Tommy Nilsson UPONOR WILO Äska rör

3 Bergvärme Mycket vanlig för villavärmepumpar och stora anläggningar. Vanlig metod för att utbyta värme med berget - med hjälp av kollektorslangar i vertikala borrhål.

4 Aspekter som behandlas i projektet 1. Kartläggning av kortslutningseffekter (intern värmeöverföring) i kollektorn och av metoder för att undvika dessa 2. Undersökning av prestanda för olika utföringsformer på kollektorerna 3. Kartläggning av metoder för att säkerställa turbulent flöde utan att orsaka onödigt höga pumpeffekter, dvs optimering av flödet 4. Kartläggning av inverkan på prestanda och kostnad av utförande av borrhålet/borrhålen 5. Undersökning av värmeupptagning med tvåfas termosifon (självcirkulation) 6. Undersökning av det dynamiska samspelet mellan värmeöverföringen i kollektor/borrhål och värmeledningen i omgivande berg 7. Undersökning av effekten av återlagring i olika typer av energibrunnar

5 Anläggningar Vega, Haninge: Mariehäll: Vår Gård Hammarby: Enfamiljsfastighet med golvvärme. Totalyta ca. 250 kvm och utomhuspool. 2st borrhål á 220 m Huset har 600 kvm boyta med 11 lägenheter 7st borrhål m. Hotell och konferenscenter Totalyta ca kvm 23st borrhål á 210 m 19 Lägenheter á 40 kvm 6st borrhål m Olika kollektorer Fler installationer

6 Hammarby

7 Kollektorer 1. U-rör REFERENS 2. Tre-vägs kollektor 3. Dubbelt U-rör 40X2,4 mm 4. U-rör med AVANTI- Klämmor:

8 Kollektorer 5. Koaxialkollektor från finland 6. Muovitech s nya kollektor

9 Hur gör vi? Integrera klassiska och avancerade numeriska beräkningsmetoder Noggranna mätningar i borrhålen Termoelemet fiberoptik tryckgivare energimätare (Installationerna är snart färdiga och vi hoppas att kunna redovisa resultat från Hammarby vid The 9th IEA Heat Pump Conference, i Zurich, Maj 2008 ) Kalibrera teoretiska och numeriska modeller av strömning och värmetransport

10 Litteraturstudie Vi har gjort Karakterisering av borrhålen Termiskt Responstest Avvikelsemätningar Grundvattenflöde

11 Kollektorinstallationer

12 När projektet är klart: Vi hoppas att kunna visa på metoder som kan minska temperaturdifferensen mellan berg och förångningstemperatur med tre grader för att därmed öka värmefaktorn med 8-10% Vi hoppas att kunna visa att cirkulationspumpens effektbehov kan elimineras med termosifoncirkulation för att öka värmefaktorn med ca 10% Om Sveriges bergvärmepumpar antas ge 6 TWh värme och ha en värmefaktor av ca 3 så skulle detta innebära en besparing av 0,2 0,4 TWh per år. Vi hoppas också kunna visa på metoder för att minska kostnaden för energibrunnar med 20% utan att påverka prestanda

13 Sammanfattning Mål : Att ta fram rekommendationer för utformning och installation av kollektorer i borrhål för värmepumpar Olika aspekter som behandlas: Kartläggning av kortslutningseffekt Prestanda för olika kollektorer Metoder för att optimera flödet Återlagring i olika typer av energibrunnar Prestanda och kostnad av utförande av borrhålet/borrhålen Undersökning av värmeöverföring med tvåfas termosifon Projektet förvantas föreslå metoder att öka värmefaktorn med 10 20%

14 Tack! Kontaktinformation: Inst Energiteknik - Avd tillämpad termodynamik och kylteknik KTH Brinellvägen 68, Tel: Mob: jose.acuna@energy.kth.se Projektets hemsida