Effektivt uttnyttjande av energibrunnar 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
Effektivt uttnyttjande av energibrunnar för värmepumpar Industriparter Alfa Laval Avanti System AB BEDSAB Brage Broberg Brunata COMSOL COOLY DTI ETM Kylteknik EXTENA Geosigma Hydroresearch Högalids elektriska IVT Kemetyl LOWTE Lämpöässä Manil Bygg Mateve Oy Muovitech Neo Energy Sweden NIBE Nordahl fastigheter Palne Mogensen AB SEEC AB SVEP SWECO TIBNOR Thermia THOREN Tommy Nilsson Univar UPONOR WILO Äska rör
Effektivt uttnyttjande av energibrunnar Hur minimerar vi resistensen mellan köldbäraren och berget?
Aspekter som behandlas 1. Kartläggning av termisk kortslutning/shuntflöde i kollektorn 2. Undersökning av prestanda för olika utföringsformer på kollektorerna 3. Optimering av flödet 4. Kartläggning av inverkan på prestanda och kostnad av utförande av borrhålet/borrhålen 5. Undersökning av värmeupptagning med tvåfas termosifon 6. Undersökning av det dynamiska samspelet mellan värmeöverföringen i borrhål och värmeledningen i omgivande berg 7. Undersökning av effekten av återlagring i olika typer av energibrunnar till EFFSYS2 dagen 2008-11-11
Undersökning av prestanda för olika utföringsformer på kollektorerna U pipe Reference 40X2,4 mm Coaxial Thermosiphon 3 pipe 40x3,7mm Double U 40X2,4 mm Inner helix 40x2,4mm U-pipe with spacers
Noggranna temperaturmätningar i borrhålen med fiberoptik och termoelement VEGA HAMMARBY till EFFSYS2 dagen 2008-11-11
Noggranna temperaturmätningar i borrhålen med fiberoptik och termoelement
Noggranna temperaturmätningar i borrhålen med fiberoptik
Första resultat från 4st uppmät kollektorer Kartläggning av termisk kortslutning / shuntflöde Inverkan av laminärflöde Spacers 13 mm mellan slangar Något lägre resistans med räfflor på slangens insida 3 pipe U pipe U pipe with 13 mm spacers U pipe with fins
Depth (m) Första resultat med spacers BH4 vs BH5 Flow: 0,5 l/s One working period of the heat pumps Temperature (ºC) -1,0-0,6-0,2 0,2 0,6 1,0 1,4 1,8 2,2 2,6 3,0 3,4 3,8 4,2 4,6 5,0 5,4 5,8 0 5,098 4,981 10-0,699-0,699 4,875 20 4,956-0,639 30-0,543 40 50 60 0,317 4,858 70 0,170 80 4,755 90 100 110 120 130 4,589 140 150 160 170 180 190 200 210 3,026 220 3,979 230 240 250 260 3,335 3,537 270 BH4: U-pipe BH5: spacers Optical Fibre BH4 Optical Fibre BH5 Thermocouples BH4 Thermocouples BH5
Optimering av köldbärareflödet Flödesmätare samt reglerventiler i varje borrhål Borrhålskretsvariant till EFFSYS2 dagen 2008-11-11
Mätning av tryckfall i kollektorer
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
Publikationer 1. Characterization and Temperature Measurement Techniques in Energy Wells for Heat Pumps. MSc Thesis. 2. Thermal comparison of Two Borehole Heat Exchangers. MSc Thesis. 3. Thermosiphon loops for heat extraction from the ground. Study work. 4. Bergvärmepumpar kan göras ännu mer effektiva, VVS Energi&Miljö nr 3-2008. 5. Characterization of Boreholes Results from a U-pipe Borehole Heat Exchanger Installation. 9th IEA HP Conference 2008. 6. Experimental Comparison of Four Borehole Heat Exchangers. 8th IIR Gustav Lorentzen Conference 2008. till EFFSYS2 dagen 2008-11-11
Tack! Kontaktinformation: Inst Energiteknik - Avd tillämpad termodynamik och kylteknik KTH Brinellvägen 68, Tel: 08-790 89 41 Mob: 076 232 00 08 Email: jose.acuna@energy.kth.se Projektets hemsida www.energy.kth.se/energibrunnar