Mechanical ventilation systems with heat recovery are a common sight in modern buildings. If plate heat exchangers, which are the most common type used in Swedish residential buildings, are utilized for heat recovery there is a risk of frost build-up in the heat exchanger due to the exhaust air being cooled below freezing by the outside air. Frost limits the performance of the heat recovery system and increases the need for extra heat to be added to the supply air by a heating coil. By utilizing geothermal heat to preheat the outdoor air before it enters the heat exchanger the risk for frost build-up can be minimized, and the need for extra added heat, usually by means of district heating, is lowered. Multiple Swedish district heating companies apply a price model containing a fee for peak power requirements, so by minimizing the need for added heat power this part of the bill can be lowered. During summer the geothermal system can be used for cooling the supply air which can improve the indoor climate. A model for geothermal preheating and precooling was created in the building simulation software IDA Indoor Climate and Energy. The model was tested and evaluated using three different cases of varying complexity. In the first case the accuracy of the cooling coil model was evaluated using measurements from HSB Living Lab during winter. The results suggested an overall overestimation of the cooling coil’s performance, however, the validity of these results are uncertain. In the second case the cooling coil model was coupled together with the bore hole model, and the system was evaluated using measurements from an apartment building in Finnboda, Nacka, Sweden. The result from the simulation corresponded well with the measurements. The implementation of the control strategy also turned out well. In the final case a whole building simulation was conducted for a projected preschool in Ursvik, Sundbyberg, Sweden. In this building, the free cooling from the ground is utilized to improve the indoor climate to achieve the highest possible credits for thermal climate in the Swedish standard for green building certification Miljöbyggnad. The simulation suggests a reduction in the maximum heating power demand by 55𝑘𝑊 or slightly less than 30% which is saved on the district heating that would otherwise be required to add to the supply air. The total annual energy usage was reduced by 9 𝑘𝑊ℎ/𝑚2 or just above 5%. The system delivered a significant improvement to the thermal climate during hot summer days. In the room that was evaluated the operational temperature was lowered by about 3℃. / Ventilationssystem av FTX-typ används flitigt i moderna byggnader. Om plattvärmeväxlare används, vilket är vanligt i flerbostadshus, finns en risk att fukten i frånluften fryser när det är kallt ute och det är fukttilskott i byggnaden den kyls ned av uteluft i värmeväxlaren vilket försämrar prestandan och kräver ökad användning av eftervärmning. Geotermisk värme kan användas för att förvärma uteluften och därigenom minska risken för påfrysning i värmeväxlaren. Om värmeåtervinningen kan användas fullt ut under hela vintern minskas behovet av eftervärmning som ofta försörjs av fjärrvärme. På så sätt minskas den avgiftsgrundande toppeffekt som många fjärrvärmebolag tillämpar. Borrhålet kan under sommaren användas för att ge sval tilluft vilket kan förbättra inneklimatet. En modell för geotermisk förvärmning och kylning skapades i byggnadssimuleringsprogrammet IDA Indoor Climate and Energy uppbyggd med hjälp av beräkningsmodulerna för borrhål samt kylbatterier. Modellen undersöktes och validerades med hjälp av tre olika fall. I ett första fall undersöktes noggrannheten hos endast kylbatterimodellen utifrån mätdata vintertid från HSB Living Lab. Under de förutsättningar och antaganden som gjordes visade simuleringen att modellens prestanda generellt överskattades. Det råder dock osäkerhet kring resultatets giltighet. I ett andra fall undersöktes noggrannheten hos kylbatterimodellen tillsammans med borrhålsmodellen utifrån mätdata vintertid från ett flerbostadshus i Finnboda, Nacka. Resultatet från simuleringen överensstämde väl med mätdata. Även styrstrategin implementerades och fungerade väl. I ett tredje fall gjordes en simulering på en IDA-modell av en projekterad förskola i Ursvik, Sundbyberg. Här ska bl.a. den frikyla som tas ut användas för att förbättra inneklimatet för att klara högsta betyg enligt Miljöbyggnad. Enligt simuleringen minskas byggnadens maximala effektbehov för uppvärmning med 55 𝑘𝑊 eller knappt 30 % vilket sparas in på den fjärrvärme som används för att eftervärma tilluften. Byggnadens energianvändning minskade med 9 𝑘𝑊ℎ/𝑚2 per år eller drygt 5 %. Påverkan på det termiska klimatet sommartid blev påtaglig. Under de varmaste dagarna sänkte det geotermiska systemet operativtemperaturen med ca 3℃ i ett undersökt rum.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:UPSALLA1/oai:DiVA.org:kth-225977 |
| Date | January 2017 |
| Creators | Laestander, Joakim |
| Publisher | KTH, Tillämpad termodynamik och kylteknik |
| Source Sets | DiVA Archive at Upsalla University |
| Language | Swedish |
| Detected Language | Swedish |
| Type | Student thesis, info:eu-repo/semantics/bachelorThesis, text |
| Format | application/pdf |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
| Relation | TRITA-ITM-EX ; EGI_2017:0094 |
Page generated in 0.0012 seconds