Geothermal heating with and without using a heat pump

Detta examensarbete utfördes på uppdrag av Umeå Kommun. Uppgiften bestod av att utvärdera dagens användning av en borrhålsbrunn samt undersöka vad som är det optimala användningsområdet för borrhålsbrunnen. Borrhålsbrunnen används i dagsläget för att förvärma samt kyla utomhusluft in till kontorsbyggnaden Kubens ventilationsaggregat. Ventilationens förvärmning består av två delar, en markkanal och ett geoenergibatteri. Viktiga parametrar hos förvärmningen analyserades med hjälp av mätvärden för temperatur och flöde. Resultaten jämfördes därefter med alternativet att använda borrhålsbrunnen tillsammans med en värmepump. Då borrhålsbrunnens kapacitet inte var tillräcklig för att klara byggnadens hela uppvärmningsbehov, undersöktes det hur en värmepump skulle kunna köras i kombination med fjärrvärme. Två driftstrategier, Bas och Kapatoppar, undersöktes. Bas leverar en basproduktion under hela vinterperioden medan Kapatoppar startar vid -6°C för att sänka effekttoppar. Utvärderingen av förvärmningen visade att geoenergibatteriet är mer kompatibelt med ventilationsaggregat av VAV-typ (Variable Air Volume) än vad markkanalen är. Däremot är inte förvärmning i kombination med roterande värmeväxlare ett bra koncept för byggnaden som den används idag. På grund av att förvärmningen är placerad före den roterande värmeväxlaren så är bara 15-20 % av förvärmningseffekterna energibesparande. Detta kombinerat med en optimerad drift av aggregatet sett till tidsstyrning och behovsstyrning av flöde gör att förvärmningen har en liten påverkan både på byggnadens maximala effektbehov och totala energibehov. Att köra värmepump i kombination med fjärrvärme för uppvärmning var ekonomiskt lönsamt främst på grund av att värmepumpen kunde kapa byggnadens effektoppar. Kostnaden för storleken på den abonnerade effekten uppgår idag till drygt 40 % av den totala fjärrvärmekostnaden. Dagens relation mellan el- och fjärrvärmepriser bidrog naturligtvis också till att värmepumpsalternativet var lönsamt. För de undersökta förutsättningarna så blev paybacktiden för en värmepump med den lönsammaste driftstrategin, Bas, 4,4 år