umu.sePublications
Change search
CiteExportLink to record
Permanent link

Direct link
Cite
Citation style
  • apa
  • ieee
  • modern-language-association-8th-edition
  • vancouver
  • Other style
More styles
Language
  • de-DE
  • en-GB
  • en-US
  • fi-FI
  • nn-NO
  • nn-NB
  • sv-SE
  • Other locale
More languages
Output format
  • html
  • text
  • asciidoc
  • rtf
Kombination av bergvärmepump och fjärrvärme som värmekälla: Utformning och drift av anläggning med fokus på driftkostnader
Umeå University, Faculty of Science and Technology, Department of Applied Physics and Electronics.
2018 (Swedish)Independent thesis Basic level (professional degree), 10 credits / 15 HE creditsStudent thesisAlternative title
Combination of geothermal heat pump and district heating as heat source : Design and operation of a facility focusing on operation costs (English)
Abstract [sv]

Driftkostnaderna för flerbostadshus har ökat trendmässigt sedan början av 1990-talet och den största delen av dessa utgörs av uppvärmningskostnader. Det överlägset vanligaste sättet att värma flerbostadshus är via fjärrvärme som stadigt ökat i användning. År 2016 kom 90 % av energin för uppvärmning i flerbostadshus från fjärrvärme.

I takt med att användandet av fjärrvärme ökat har även priserna stigit vilket lett till att fastighetsägare börjat undersöka andra uppvärmningsalternativ för att reducera driftkostnaderna. Ett alternativ som ännu är relativt ovanligt, men som kanske har en framtid, är att värma en byggnad med kombination av bergvärmepump och fjärrvärme.

Syftet med detta examensarbete är att utreda hur ett värmesystem med kombination av bergvärmepump och fjärrvärme ska utformas och drivas för att erhålla låga driftkostnader. För att utreda detta ska effekt och energidata från fjärrvärmeanvändningen i en verklig byggnad belägen i Umeå analyseras, och sedan tillämpas på flera fiktiva alternativ baserat på olika effektandel bergvärmepump i systemet.

Utredningen baseras på normalårsklimat för Umeå under åren 1981 till 2010, och rörliga och fasta kostnader baseras på priser från mars 2018 hos fjärrvärme- och elleverantören Umeå Energi. Den fiktiva anläggningen har en dimensionerad effekt på 300 kW och den årlig energianvändningen till värmesystemet är 800 000 kWh. I utredningen analyseras alternativ där andelarna 20, 40, 60 och 80 % av dimensionerad effekt utgörs av bergvärmepump. Dock är det alltid fjärrvärmen som står för beredning av tappvarmvatten i systemet.

Resultaten visar att ju högre andel av värmeeffekten som utgörs av bergvärmepump desto lägre blir den årliga driftkostnaden. Men om investeringskostnaderna tas i beaktande visar investeringskalkylmetoden LCC att den lägsta livscykelkostnaden generellt erhålles när 40 % av värmeeffektbehovet täcks av värmepump. Vid denna effekttäckning tillgodoser värmepumpen 90,4 % av energin till uppvärmningssystemet.

Resultaten visar även att det går att reducera driftkostnaderna ytterligare genom att sänka framledningstemperaturen i uppvärmningssystemet. För varje grad som framledningstemperaturen kan sänkas inom intervallet 60 till 40°C vid DVUT, ökar årsvärmefaktorn för värmepumpen med 0,062.

Det finns dock begränsningar i hur mycket framledningstemperaturen kan sänkas då rumsvärmarna förmåga att avge värme påverkas. I ett system dimensionerat för systemtemperaturer 60/40 kan framledningstemperaturen typiskt sänkas 5°C (om returtemperaturen höjs) och ändå avge tillräcklig effekt.

Abstract [en]

The operating costs for multi-dwelling houses have steadily increased since the beginning of the 1990s and heating costs constitute the largest part of the operating costs. The most common way of heating multi-dwelling houses is by district heating which steadily increases in use. In 2016, 90 % of the energy for heating multi-dwelling houses came from district heating.

While the use of district heating has increased, so have the prices. This has led property owners to look for other heating options in order to reduce operating costs. One alternative that is relatively uncommon presently, but that may be more important in the future, is heating buildings with a combination of a geothermal heat pump and district heating.

The aim of this bachelor thesis is to investigate how a heating system combining a geothermal heat pump and district heating should be designed and operated to obtain low operating costs. To examine this the power and energy data from an actual building located in Umeå are analyzed and then applied on various fictitious alternatives based on varying proportion of heat output from the geothermal heat pump.

The investigation is based on average climate in Umeå for the years 1981 to 2010, and variable and fixed costs are based on prices from March 2018 from the district heating and electricity supplier Umeå Energi. The fictitious systems have a dimensioned heat power of 300 kW and annual heat energy use of approximately 800 000 kWh. Cases where the power share from geothermal heat pump is 20, 40, 60 and 80 percent were analyzed. However, the domestic hot water in every option is supplied by district heating.

The results showed that annual operating costs decreased with increased heat output from the geothermal heat pump. However, if the investment costs are taken into account, the results are less straight forward. According to the LCC (Life Cycle Cost) investment calculation method, the lowest life cycle cost is generally obtained when 40 % of the heat power requirement is covered by geothermal heat pump. This proportion of geothermal heat pump caters for 90,4 % of the energy use of the space heating system.

In addition, the results showed that the operating costs can be further reduced by lowering the supply temperature to the space heating system. For each degree lowering of the supply temperature, within the range of 60 to 40°C, the Seasonal Coefficient of Performance (SCOP) of the heat pump increases with 0.062.

However, there are limitations on how much the supply temperature can be lowered before the radiators ability to emit heat is impaired. In a space heating system dimensioned for a supply temperature of 60°C and return temperate of 40°C, the supply temperature can be lowered by 5°C (if the return temperature is increased) and still deliver enough heat.

Place, publisher, year, edition, pages
2018. , p. 56
Keywords [sv]
bergvärmepump, fjärrvärme, värmekälla
National Category
Energy Engineering
Identifiers
URN: urn:nbn:se:umu:diva-149405OAI: oai:DiVA.org:umu-149405DiVA, id: diva2:1221691
External cooperation
Energiretur i Umeå AB
Subject / course
Energiteknik
Educational program
Bachelor of Science Programme in Energy Engineering
Supervisors
Examiners
Available from: 2018-06-21 Created: 2018-06-20 Last updated: 2018-06-20Bibliographically approved

Open Access in DiVA

No full text in DiVA

Search in DiVA

By author/editor
Pettersson, Emil
By organisation
Department of Applied Physics and Electronics
Energy Engineering

Search outside of DiVA

GoogleGoogle Scholar

urn-nbn

Altmetric score

urn-nbn
Total: 204 hits
CiteExportLink to record
Permanent link

Direct link
Cite
Citation style
  • apa
  • ieee
  • modern-language-association-8th-edition
  • vancouver
  • Other style
More styles
Language
  • de-DE
  • en-GB
  • en-US
  • fi-FI
  • nn-NO
  • nn-NB
  • sv-SE
  • Other locale
More languages
Output format
  • html
  • text
  • asciidoc
  • rtf