Optimalt flöde för maximal prestanda av bergvärmepumpar
Optimalt flöde i bergvärmepumpar kan ge upp till 40 procent bättre prestanda och motsvarande energibesparingar. Projektet ska undersöka optimeringen av köldbärarflödet i bergvärmeanläggningar genom modellering och studier av statistiska parametrar. Validering sker genom experiment i KTH Live-in Lab och data från befintliga anläggningar.
Bakgrund
Bergvärmepumpar redan har god prestanda idag, men den skulle kunna vara 10 till 40 procent högre om det optimala flödet användes i borrhålskretsen. För bergvärmepumpar i synnerhet är det okänt vad det optimala flödet är och hur det påverkas av olika förutsättningar, som exempelvis djup, antal borrhål och termisk kortslutning.
Projektbeskrivning
Inom projektet kommer vi att undersöka ett antal centrala frågor som idag inte har fullständiga svar:
- Hur förändras det optimala flödet med olika djup och termisk kortslutning i borrhålsvärmeväxlare?
- Hur förändras det optimala flödet med exempelvis två 500 meter djupa borrhål istället för fem 200 meter djupa borrhål?
- Är det optimala flödet skiftat (och hur i så fall hur mycket) när temperaturen sjunker, exempelvis på grund av växlingen mellan laminär- och turbulentflöde?
- Ändras det optimala flödet när koaxiala värmeväxlare används istället för U-rör i borrhålen?
För att fylla kunskapsluckorna föreslår projektet upprättandet av en borrhål-till-värmepump-modell från vilken analytiska uttryck kan härledas för optimala flöde. Modellen kommer att valideras med en testrigg på KTH Live-in Lab och med data från riktiga anläggningar. Ett enkelt webbaserat verktyg ska utvecklas så att installationsanpassade optimala flöde kan enkelt tas fram.
Dessutom kommer en omfattande statistisk parametrisk studie att utföras. Studien ska hjälpa till att hitta heuristiska flöden, som inte nödvändigtvis är exakt optimala men robusta över ett stort antal förutsättningar. Detta kommer i sin tur att leda till en enklare och snabbare implementering i riktiga anläggningar.
Samarbetsmodell för projektet
