Grubbe Ventilation AB is a sheet metal and ventilation company who provides design, installation, service, and repair of ventilation. The company is expanding their business by building a new facility in Umeå, Västerbotten. The property is designed to be used for both office and industrial work. Grubbe Ventelation AB has not yet decided upon wish system which is to be established to provide the building with heating and cooling. The consulting firm Umeå Projekt Team has therefore been asked to investigate the possibilities to invest in geothermal- heating and cooling. If the investigation of a geothermal heating- and cooling system would provide favorable results it would be a very appropriate alternative that provides energy at low costs and are an environmentally friendly option as the energy comes from stored solar energy in the ground is provided by stored solar energy in the ground. The facility ´s heating and cooling consumptions are calculated in the program BV2 and the result indicate a heating demand of 185 000 kWh per year due to thermal transmittance, transmission losses, heating of warm water and a cooling requirement of 5500 kWh. Three different systems of geothermal heating and cooling were tested in the computer program Energy Earth Design. The results show no difference in the dimensioning of the drill hole if merely heating were to be used or both heating and cooling were to be established. The only alteration in the investment is therefore the additional cost of the cooling machine. The geothermal heat pump is designed to cover 60-70 percent of the maximum heat demand of the facility. The additional 30-40 percent will be covered by additional heating. A geothermal heat pump of 40 kW who require a 30 kW electrical heater to cover additional heating would be appropriate for this project. An investment of geothermal heating and cooling would require five bore holes of 210 meters wish provide an investment cost of 307 050 sek for the boreholes and an total investment of 446050 sek with a pay-off time of 5,6 years without cooling and 471050 sek with cooling wish give a pay-off time of 5,9 years. If a special double U-piping were to be used only four boreholes would be required of 250 meters. That would give a total investment cost of 459240 sek and a pay-off time of 5,8 years.

Med ett klimat som blir allt varmare kan behovet av nedkylning i fastigheter öka. Bergkyla är ett exempel på en nedkylningsmetod som kan vara ett effektivt sätt att kyla ner fastigheter på som redan använder sig av bergvärme. Då kan samma borrhål användas till båda ändamål; värme under kallare perioder och kyla under varmare. Bergkyla hämtar kyla från berggrunden genom att en köldbärarvätska cirkulerar i slangar nedsänkta i borrhålet. Köldbärarvätskan är varm när den förs ner i borrhålet där den kyls ned och förs därefter tillbaka till anläggningen. Detta utbyte av värmeenergi mellan köldbärarvätskan och berget gör inte bara att köldbärarvätskan sjunker i temperatur, berget runt borrhålet ökar även i temperatur. Om berget runt borrhålet ökar i temperatur kommer även det djupliggande, relikta grundvatten som finns i berggrunden att öka i temperatur. Detta skulle kunna skapa en vertikaltransport av det kloridhaltiga relikta grundvattnet upp till det ytliga grundvattnet, som då kontamineras. Målet med detta projekt var att undersöka huruvida en ökad användning av bergkyla skulle kunna skapa en vertikaltransport av det relikta grundvattnet upp till det ytliga och i sådana fall om detta skulle vara av betydelse för dricksvattenproduktionen i Uppsala. Området som studerades i detta projekt är Sunnersta, där antalet borrhål för bergvärme är många och potentiellt är ett område där många även väljer att installera bergkyla i sina redan befintliga borrhål. Projektet baserades på en litteraturstudie samt fördjupade beräkningar på vertikaltransporten av det relikta grundvattnet. Temperaturökningarna som beräkningarna baserades på var för enskilda borrhål 0,02 grader Celsius, där området runt borrhålet som var påverkat hade en radie på 20 m. För 47 borrhål användes istället temperaturökningen 1,2 grader Celsius, där storleken på det berörda området inte var specificerat. Extremfall för temperaturen i grundvattnet studerades för att se hur flödeshastigheten förändrades och genom det se hur tiden för transporten av det relikta vattnet påverkades. När den förstnämnda temperaturökningen användes så erhölls resultatet att det skulle ta 1750 år. Koncentrationen klorid detta medför i det ytliga grundvattnet blev då 253 mg/l om omblandningen av de båda vattenmassorna skulle ske under ett dygn, samt 75,5 mg/l om omblandningen skulle ske under ett år. Detta jämfördes med 100 mg/l som var riktvärdet för klorid i grundvatten från SGU. Analyserna av resultaten visade att en vertikaltransport kommer ske vid en temperaturökning orsakad av bergkylautvinning. Risken att det relikta grundvattnet skulle kontaminera det ytliga grundvattnet bedömdes dock låg eftersom det skulle krävas antingen väldigt många år för transporten eller osannolikt stora temperaturökningar. Med de antaganden som gjordes fanns stora osäkerheter kring beräkningarna och det främsta utvecklingsområdet bedömdes vara att mer forskning krävs för att kunna dra säkrare slutsatser kring riskerna med bergkyla. / STUNS Energy Stories

Det här arbetets syfte är att ge förslag på ny kyllösning i en kommersiell fastighet. Den nuvarande lösningen innebär att kylan kommer ifrån tappkallvatten som spolas in i en värmeväxlare, den här lösningen är både dyr och har en negativ påverkan på vår miljö, fastighetsägaren är inte nöjd med detta och vill göra om systemet. Då det inte finns några direkta mätvärden från systemet förutom vattenförbrukningen så är effekt-och energibehovet en osäkerhet. Två driftfall har tagits fram där driftfall 1 och driftfall 2 har ett effektbehov på 80 kW respektive 130 kW. Utifrån driftfallen har effekt- och energiprofil tagits fram. Med hjälp av profilerna har en ny lösning tagits fram men med fyra olika metoder. Undersökningen tar upp lösningar med fjärrkyla, bergkyla, absorptionskyla och kompressorkyla. Fjärrkylan är idag inte ett möjligt alternativ då det fortfarande inte finns ett fjärrkylanät men diskussionerna pågår om ett sådant nät och på grund av detta är fjärrkyla med som en möjlig framtida lösning. Undersökningen visar att fjärrkyla inte är ett lönsamt alternativ, detta eftersom man behöver behålla nuvarande lösning fram till dess. Absorptionskyla är inte heller ett bra alternativ och det beror på det höga fjärrvärmepriset. Det visar sig att lösningen med bergkyla eller kompressorkyla är de bästa alternativen där en kompressordriven kylmaskin ses som den mest lönsammaste men ur en miljöaspekt är den det mindre bra även om den kylmaskin som används i denna undersökning använder sig av ett köldmedium med förhållandevis lågt GWP-värde. / This study’s purpose is to give suggestions of a new cooling system in a commercial building. The current system implies that the cooling come from tap cold water that flushes into a heat exchanger, this solution is both expensive and have a bad impact on the environment. The property owner isn’t satisfied with this and want to remake the system. There isn`t many measurement values that I can use to calculate the effect and energy needs for the building except the water consumption in the cooling system. Because of this uncertainty two cases have been used in this study. The first has an effect need of 80 kW and the other have an effect around 130 kW. From these two cases has an effect and energy profile been made from each of the two cases. With the profiles made, can a new solution be presented and in this study we have four different methods for the cooling system. An investigation has been made on district cooling, ground cooling, absorption cooling and compressor cooling. The district cooling isn`t possible today because it doesn’t exist but the local energy company having discussions about it and because of this, district cooling is a possible future solution. The study shows that to wait for a district cooling isn´t a profitable solution, neither is the solution with the absorption cooler, the absorption machine is being driven by district heat and the price is too high in Bollnäs. This study shows that ground cooling or compressor cooling are the best options in this case. The compressor cooling is the most profitable, but it has a downside in the environment perspective. All energy is based on electricity energy, and the refrigerant can affect the environment in a bad way if it´s a leak. But I should say that the cooling machine used in this study uses a refrigerant that has a relatively low GWP-value.

The borehole heat exchangers of today suffer from poor thermal and hydrodynamic performance. The purpose of this thesis is to improve the performance of ground source heat pump systems and thermal energy storages by increasing the energy efficiency of the borehole heat exchangers. For this reason, the annular coaxial borehole heat exchanger (CBHE) has been analyzed. This type of heat exchanger is interesting in terms of both thermal and hydrodynamic performance. A model has been set up in the program Comsol Multiphysics in order to investigate the heat transfer characteristics along the borehole. A literature survey that summarizes the analytical calculation methods developed in earlier Swedish research is presented in the report. Different geometries with or without insulation of the central pipe have been analyzed and the effective borehole resistance for each geometry has been calculated based on the simulation results. The model has been validated against a recently performed thermal response test, and shows very good correlation with reality. The results from the simulations show that by using the annular CBHE an increase of 2-3 °C in the evaporator of the heat pump can be achieved. Calculations show that the pump work (head loss) can be reduced to 1/6 of the corresponding case with a single U-pipe. There arises a vertical temperature gradient in the bedrock when recharging and extracting heat with the annular CBHE. This means that the annular CBHE acts like a counter-flow heat exchanger which is thermally optimal. In total, the simulation result shows that the annular CBHE geometry in this thesis can increase a system's seasonal performance factor (SPF) with 10-19 % in comparison with a U-pipe BHE. This is equivalent to 10-19 % lower electrical power consumption every year.

Arbetet baseras på en kylanläggning som installerats på ett biogas företag, som till en början var tänkt som ett pilotprojekt men som nu används fullt ut i anläggningen. Projektet var inte utvärderat eller dokumenterat och vilken effekt som överförs var obekant. Arbetets innebörd var att beräkna effekten samt dokumentera systemet i form av både beräkningar, ritning och eventuella effektiviserings områden. Beräkning gjordes via entalpi skillnaden som togs ut över involverade värmeväxlare, samt flödet som togs ut via en reglerventil med hjälp av ett mätinstrument. Ritning gjordes via programmet Visio utifrån anläggningens nuvarande konstruktion. Resultatet för kyleffekten som överfördes beräknades fram via flöde och entalpi, med resultatet 14,03kW över båda värmeväxlarna. Även beräkning på vad en potentiell förbättring av isolering i rörsystemet skulle kunna bidra med där utifrån beräkningarna skulle energibesparingen kunna fördubblas gentemot nuvarande. / The work is based on a cooling plant installed at a biogas company, which was initially intended as a pilot project but is now fully used in the plant. It is not evaluated or documented and how much power is transmitted is unknown. The meaning of the work is to find out the effect and document the system in the form of both calculations, drawing and any areas of efficiency. Calculation was made via enthalpy the difference that was taken out over the heat exchangers involved, as well as the flow that was taken out via a control valve with the help of a measuring instrument. Drawing was made via the Visio program based on the facility's current design. The result for the cooling power that was transferred was calculated via flow and enthalpy, where the result was 14.03 kW over both heat exchangers. Calculation of what a potential improvement of insulation of the pipe system could contribute, based on the calculations, the energy savings could be doubled compared to the current one.