Det kalla klimatet i Sverige, framför allt i de norra delarna, ställer höga krav på uppvärmningen av byggnader och varmvatten. Att välja rätt värmesystem kan därför vara lönsamt, både ekonomiskt och miljömässigt. Fjärrvärmen är det vanligaste uppvärmningsmetoden i större byggnader, medan småhus ofta använder sig av värmepumpar. Studier har visat på att kombinationer av fjärrvärme och bergvärmepumpar kan ha ekonomiska fördelar. Det blir därmed intressant att undersöka vilken kombination av de två värmesystemen som är mest ekonomiskt fördelaktig. För att beräkna det har en beräkningsmodell skapats baserat på ett nybyggnadsprojekt i Umeå kallat Verkstan. Tanken är att beräkningsmodellen ska kunna beräkna vilken effektfördelning samt energitäckningsgrad som är mest gynnsam, vilket gjordes genom att beräkna minimum i ickelinjära uttryck. För att genomföra beräkningarna användes ett plugg in program i Excel kallat Solver. Livscykelkostnad samt payback tid användes för att beräkna uppvärmningssystemens lönsamhet. Där utöver undersöktes även den miljömässiga aspekten av de olika värmesystem som beräknats, vilket baserades på utsläpp kopplade till driften. Genom utsläppen av koldioxidekvivalenter till atmosfären inom el- och fjärrvärmeproduktionen beräknas och jämförs de årliga utsläppen för olika värmesystem. Beräkningarna visade på tydliga ekonomiska fördelar med ett kombinerat system, vilket även finner stöd i litteraturen. Resultaten från beräkningsmodellen visade på att effekten hos den installerade bergvärmepumpen i Verkstan är lägre än optimalt, och en högre effekt skulle möjliggöra betydande besparingar, upp emot 1,2 miljoner kr. Den valda effekten innebär dock betydande besparingar jämfört med ett system bestående av enbart fjärrvärme. En känslighetsanalys genomfördes, vilket undersökte vilken påverkan förändringar på parametrar har på resultatet. Den visade att trots betydande påverkan på livscykelkostnaden var det kombinerade systemet ekonomiskt fördelaktigt. Osäkerhet i beräkningsmodellens möjlighet att uppskatta energitäckningsgrad innebär att vidare studier och konfirmering av modellen vore önskvärd. Ur en miljösynpunkt visade beräkningar på två skilda resultat beroende på om direkta eller indirekta utsläpp beräknades. I de fall då enbart direkta utsläpp från el- och fjärrvärmeproducenterna användes i beräkningarna visade resultatet på tydliga fördelar vid användandet av bergvärmepumpar. Användes i stället indirekta utsläpp i form av utsläppen kopplade till marginalel och marginalfjärrvärme vid beräkningarna visade resultaten på lägre utsläpp vid användning av fjärrvärme. En vidare diskussion kring vilka utsläpp en slutanvändare av el eller fjärrvärme är ansvarig för, samt de olika värmesystemens utsläpp sett till hela livstiden vore intressant för framtida undersökningar. / The cold climate in Sweden, especially in the northern parts, places high demands on the heating of buildings and hot water. Choosing the right heating system can therefore be profitable, both economically and environmentally. District heating is the most common heating method in larger buildings, while single-family homes often use heat pumps. Studies have shown that combinations of district heating and geothermal heat pumps can have economic benefits. It would thus be interesting to investigate which combination of the two heating systems is most economically advantageous. To calculate this, a calculation model was created based on a new construction project in Umeå called Verkstan. The idea is that the calculation model should be able to calculate which power distribution and energy coverage ratio is most favorable, which was done by calculating the minimum in non-linear expression. To perform the calculations, a plug-in program in Excel called Solver was used. Life cycle cost and payback time were used to calculate the profitability of heating systems. In addition, the environmental aspect of the various heating systems that were calculated was also examined, which was based on emissions linked to operations. Through the emissions of carbon dioxide equivalents to the atmosphere in electricity and district heating production, the annual emissions for different heating systems were calculated and compared. The calculations showed clear economic benefits of a combined system, which also finds support in literature. The results from the calculation model showed that the power of the installed ground source heat pump in Verkstan was lower than optimal, and a higher power would enable significant savings, up to SEK 1.2 million. However, the selected effect means significant savings compared to a system consisting only of district heating. A sensitivity analysis was performed, which examined the effect of changes in parameters on the result. It showed that despite the significant impact on the life cycle cost, the combined system was economically advantageous. Uncertainty about the calculation model's ability to estimate the energy coverage ratio means that further studies and confirmation of the model would be desirable. From an environmental point of view, calculations showed two different results depending on whether direct or indirect emissions were calculated. In cases where only direct emissions from electricity and district heating producers were used in the calculations, the results showed clear advantages in the use of geothermal heat pumps. If indirect emissions were used instead, in the form of emissions linked to marginal electricity and marginal district heating in the calculations, the results showed lower emissions when using district heating. A further discussion about which emissions an end user of electricity or district heating is responsible for, as well as the emissions of the various heating systems for the entire lifetime would be interesting for future investigations.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:UPSALLA1/oai:DiVA.org:umu-197334 |
| Date | January 2022 |
| Creators | Langerak, Isak |
| Publisher | Umeå universitet, Institutionen för tillämpad fysik och elektronik |
| 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 |
Page generated in 0.0092 seconds