The performance of ground-source heat pump (GSHP) systems can be negatively affected over time by soil temperature degradation of boreholes (BH) in heating dominated climates. Land area is scarce in the dense urban environments typical of multi-family houses (MFH) and can lead to accelerated degradation- in tight BH fields. Heat extracted from photovoltaic thermal collectors (PVT) can help with BH regeneration; thus, limiting degradation. Additionally, free cooling (FC) is proposed in this study to tackle the anticipated cooling demandi ncrease in Sweden, while resolving the listed challenges of GSHP systems. A novel multi-source (MS) system integrating FC, PVT and GSHP together shall be investigated in this study. Firstly, implementing FC in a GSHP system for the scenario considered only provided marginal regeneration of the BH in the longterm. Both the SPF4+ and total life cycle cost (TLCC) of an FC+GSHP and GSHPsystem remained virtually constant. Furthermore, operation interference of FC and PVT in the MS system can be mitigated by considering their relative location in the system. In this study, cooling is the priority, thus placing the FC system after the BH field but before the PVT system in the brine loop is recommended. In that case, only 0.56% of the annual cooling is not delivered due to FC operation interference and the PVT thermal yield is decreased on average by 3.52%. By decreasing the BH spacing from 15 to 5 m, a slight SPF4+ increase to 3.22 is possible in a system with FC and 48 PVT collectors. With a sensitivity analysis it was shown that if a 15% decrease is achieved in electricity prices then the TLCC of this system can be lower than the TLCC of 2.13 MSEK for a GSHP system. / Prestandan hos ytjordvärmepump (GSHP) kan påverkas negativt över tid av försämrad marktemperatur i borrhål (BH) i klimat som domineras av uppvärmning. I täta stadsmiljöer med flerfamiljshus (MFH) är markytan knapp, vilket kan leda till accelererad nedbrytning i trånga BH-fält. Värme som utvinns från solfångare (PVT) kan bidra till regenerering av BH, vilket begränsar nedbrytningen. Dessutom föreslås frikyla (FC) i denna studie för att hantera den förväntade ökningen av kylbehovet i Sverige, samtidigt som man löser de listade utmaningarna med GSHP-system. Ett nytt multikällsystem (MS) som integrerar FC, PVT och GSHP tillsammans ska undersökas i denna studie. För det första gav implementeringen av FC i ett GSHP-system för det aktuella scenariot endast marginell regenerering av BH på lång sikt. Både SPF4+ och den totala livscykelkostnaden (TLCC) för ett FC+GSHP och GSHP-system förblev praktiskt taget konstant. Dessutom kan driftstörningar från FC och PVT i MS-systemet minskas genom att ta hänsyn till deras relativa placering i systemet. I denna studie prioriteras kylning, och därför rekommenderas att FC-systemet placeras efter BH-fältet men före PVT-systemet i brineslingan. Endast 0.56% av den årliga kylningen levereras inte på grund av störningar i FC-driften och PVT:s värmeutbyte minskar i genomsnitt med 3.52%. Genom att minska BH-avståndet från 15 till 5 m är en liten ökning av SPF4+ till 3.22 möjlig i ett system med FC och 48 PVT-kollektorer. En känslighetsanalys visade att om elpriserna minskar med 15% kan TLCC för detta system bli lägre än TLCC på 2.13 MSEK för ett GSHP-system.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:UPSALLA1/oai:DiVA.org:kth-341410 |
| Date | January 2023 |
| Creators | Pourier, Christopher |
| Publisher | KTH, Skolan för industriell teknik och management (ITM) |
| Source Sets | DiVA Archive at Upsalla University |
| Language | English |
| 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 ; 2023:627 |
Page generated in 0.0024 seconds