José Acuña, Energiteknik KTH/Menu/general… · 1 Kollektorer för framtiden José Acuña,...
23
1 Kollektorer för framtiden José Acuña, Energiteknik KTH Seminarium om bergvärme och värmepumpar 2011-09-20
Transcript of José Acuña, Energiteknik KTH/Menu/general… · 1 Kollektorer för framtiden José Acuña,...
1
Kollektorer för framtiden
José Acuña, Energiteknik KTH
Seminarium om bergvärme och värmepumpar 2011-09-20
2
Temperaturer i marken
0
20
40
60
80
100
120
140
160
180
200
220
240
260
8 9 10 11
Dep
th [m
]Temperature [°C]
0
20
40
60
80
100
120
140
160
180
200
220
6 7 8 9
Dep
th [m
]
Temperature [ C]
0
20
40
60
80
100
120
140
160
180
6,5 7,5 8,5 9,5
Dep
th [m
]
Temperature [ C]
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
6 7 8 9
Depth
[m
]
Temperature [°C]
3
www.svepinfo.se
Hur utnyttjar vi källan idag?
• U-rörets (Trock>> t2)
• ΔT mellan berget och förångningen i VP
måste minimeras
Epump
Ecompressor
Q1
Trock
4
U-rör, VP drift
0
20
40
60
80
100
120
140
160
180
200
220
240
-1 -0,5 0 0,5 1 1,5 2 2,5 3 3,5 4
De
pth
[m
]
Temperature [⁰C]
Fiberoptics
Groundwater
TC Down
TC Up
6,6 W/mK 4,4 W/mK
0,36 l/s Effekt = 5,7 kW, 12,9 W/m Re = 2780
0
20
40
60
80
100
120
140
160
180
200
220
240
-1 -0,5 0 0,5 1 1,5 2 2,5 3 3,5 4 4,5
De
pth
[m
]
Temperature [⁰C]
Fiberoptics
Groundwater
TC down
TC up
7,5 W/mK 8 W/mK
0,81 l/s Effekt = 11,4 kW, 25,9 W/m Re = 6003
13,1 W/m
20,1 W/m
18,7 W/m
39,2 W/m
6,7 W/m
8 W/m
12 W/m
13,7 W/m
5
Termiska motstånd
www.svepinfo.se
2
'
21 TTT
q
TTR
f
bhwf
b
R rock
T bhw
T 1 T 2
T rock
R b
6
Termisk Responstest (TRT)
www.svepinfo.se
7
Distributed Thermal Response Test (DTRT)
• Rb och λrock
längs borrhålet
8
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130 140 150 160
Tem
per
atu
re [°
C]
Time [h]
15m down 55m down 220m down bottom
220m up 130m up 55m up 15m up
Distributed Thermal Response Test (DTRT)
9
Distributed Thermal Response Test (DTRT)
11
Pipes
apart
Pipes together
aside
Pipes together
aside 2 Pipes together
centered
13 mm spacers
centered
13 mm spacers
aside 38 mm spacers
centered 38 mm spacers
aside
°C
°C
U-röret
12
U-röret
13
13
Koaxial borrhålsvärmeväxlare
Boreholewall
Central pipe
140
External chambers
14
www.svepinfo.se
www.pemtec.se
Koaxial BHE med Energikapsel
15
Centrumrörets position
16
10
30
50
70
90
110
130
150
170
190
11 12 13 14 15 16d
jup
[m]
Temperatur [°C]
upp 0,5 ner 0,5 borrhålsvägg 0,5 ner 0,6 upp 0,6 borrhålsvägg 0,6
Koaxial med Energikapsel
• Rb ≈ 0,03 Km/W
17
Multi-pipe BHE (TIL)
18
Numeriska modeller (TIL)
19
• Laminär flöde; Rb ≈ 0,04 Km/W
TIL kollektor
0,15 l/s 0,5 l/s
20
Termosifon
• Pumpeffekten kan elimineras
• Värmepump med R404A
• CO2 som köldbäraren
21
www.svepinfo.se
Slutsats: Kollektorer för framtiden
• Rb för U-röret ligger mellan 0.06-0.09 Km/W.
• Koaxialkollektorer: borrhålsmotstånd ligger runt
0.03 Km/W
ΔT mellan köldbäraren (Tf) och borrhålsväggen (Tbhw) blir
ca 1.5 K (vs. U-rör = 3 - 4.5 K)
• COP kan ökas upp till cirka 10 %
• Med termosifon kan man eliminera pumparbetet
(ca 5-10% högre COP)
Trock
Tf
Tbhw
'q
TTR
bhwf
b50 W/m
22
Forskning på KTH
Aska Rör
Brage Broberg
Cooly
ETM Kylteknik
Manil Bygg och Förvaltning
NOWAB
Nordahl Fastigheter
PMAB
Thorén VP
Tommy Nilsson
LOWTE
Mateve OY
Merinova Oy
Muovitech
Alfalaval
AVANTI
COMSOL
Ekofektiv
GEOTEC
Grundfos
Hydroresearch
IVT
LAFOR EnergiEntreprenader
NIBE
OSU
PEMTEC AB
SEEC AB
Stures Brunnsborrning
THERMIA
UPONOR
Viessmann
WILO
• Industriparter
23
Tack!
Inst. För energiteknik - Avd. För tillämpad termodynamik och kylteknik
KTH Brinellvägen 68,
Tel: 08-790 89 41
Mob: 076 232 00 08 Email: [email protected]
Vår hemsida:
www.energy.kth.se/energibrunnar
