Solvarme som tilskudd til bergvarme
Master thesis
View/ Open
Date
2017Metadata
Show full item recordCollections
- Master's theses (RealTek) [1853]
Abstract
Formålet med denne mastergradsoppgaven er å vise hvordan varme fra solfangere kan tilføres et allerede eksisterende bergvarmepumpeanlegg for å bidra til en mer effektiv varmeproduksjon.
Studentsamskipnaden i Ås (SiÅs) har etablert en energisentral. Den består i hovedsak består av 1-en oljekjele, 1-en elektrokjele og 2-to bergvarmepumper som er tilknyttet en brønnpark bestående av 30 energibrønner. Bergvarmepumpene arbeider i dag på maksimalt og sliter med høye temperaturløft, samt risiko for å bli ødelagt.
Det er foreslått en løsning med tilførsel av varme fra solfangere til brønnparken som skal kunne løse dagens problemer. I hovedsak skal nærmere 2 000 m2 med solfangere installeres på takene av studentboligene i Herumveien (Pomona). Disse skal levere varme til den eksisterende brønnparken som tjener som «lagringssystem" for varme fra solfangerne.
Bergvarmepumpen henter i dag ut rundt 700 000 kWh fra brønnparken årlig. Det er foretatt beregninger på solfangerne som viser at det kan høstes inntil 1 300 000 kWh netto nyttbar energi fra disse, noe som vil være mer enn nok for å dekke dagens behov. Det er også foretatt beregninger på hvor store sirkulasjonspumper som behøves for å få god nok gjennomstrømning i rørene, slik at temperaturdifferansen i solfangeren alltid er 10 K som er nødvendig for å oppnå den ønskede temperatur i brønnparken.
Det er i mastergradsoppgaven foreslått tre løsningsalternativer som alle vil kunne dekke
dagens varmebehov hvorav den ene også vil kunne dekke fremtidige utvidelser. Alternativene varierer med antall tak som skal dekkes med solfangere; 5, 6 og 10 tak. Alternativer med dekking av 5 eller 6 tak vil ikke kunne gi nok varme til å nevneverdig øke
temperaturen i brønnparken selv om nok vil dekke dagens behov for uttak av varme fra brønnparken. Det alternativet som anbefales er å dekke 10 tak med solfangere på Pomona, noe som vil gi mer enn nok energi til å dekke de nødvendige behov til bergvarmepumpen og vil i tillegg kunne tilføre mer varme til brønnparken som igjen vil gjøre bergvarmepumpen mer effektiv. Behovet for elektrisk energi vil med den anbefalte løsningen bli mindre, gi
lavere strømutgifter samt reduserte klimagassutslipp.
Investeringen til solfanger anlegget med dekking av 10 tak på Pomona ligger på rundt 1 200 000 kroner. Investeringen må også sees på i sammenheng med reduserte kostnader på bruk av elektrisk energi og fossilt brensel hvor det forventes større besparelser på sikt. The purpose of this master thesis is to show how excess heat from solar collectors can be supplied to an already existing ground source heat pump facility to contribute to a more efficient heat production.
Studentsamskipnaden i Ås (SiÅs) has established a heat station consisting essentially of 1-one oil boiler, 1-one electric boiler and 2-two ground source heat pumps connected to a cluster of ground-coupled heat exchangers consisting of 30 energy wells. The ground source heat pumps are today working at maximum and the wear at high temperature increases and the risk of it being destroyed.
It is proposed a solution with the supply of heat from solar collectors to the cluster of groundcoupled heat exchangers to solve current problems. Approximately 2 000 m2 of solar collectors installed on the roofs of the student accommodations in Herumveien (Pomona).
These will supply heat to the existing cluster of ground-coupled heat exchangers that serves as
a "storage system" for excess heat from the solar collectors. The ground source heat pump collects around 700,000 kWh from the cluster of groundcoupled heat exchangers annually. Calculations done on the solar collectors, shows that it can be harvested up to 1 300 000 kWh net usable energy from these, which would be more than
enough to meet current needs. It is also performed calculation on the size of the circulation pumps for supplying sufficient flow in the pipes, so that the temperature difference in the solar collectors always id 10 K which is necessary to achieve the desired temperature for the cluster of ground-coupled heat exchangers. It is in this master thesis proposed three alternative solutions that all are able to cover the
current heat demand, where one also will be able to cover future extensions. The alternatives vary with the number of roofs that will be covered with solar collectors; 5, 6 and 10 roofs.
The alternatives of covering 5 or 6 roofs will not provide enough heat to appreciably increase
the temperature in the cluster of ground-coupled heat exchangers although enough to meet current needs for withdrawing heat from there. The recommended option is to cover 10 roofs with solar collectors at Pomona, which will provide more than enough energy to meet the necessary requirements for the heat pump and will also be able to supply more heat to the cluster of ground-coupled heat exchangers which will make the ground source heat pump
more efficient. Electrical power requirements with this solution will be smaller, provide lower power costs and reduced greenhouse gas emissions.
The investment for this geo-solar system where 10 roofs at Pomona is covered cost around 1.2 million kroner. This investment must also be viewed in the context of reduced costs on the use of electricity and fossil fuels which are expected to give greater savings in the long term.