Effektivitet av primärenergianvändning hos värmelagringssystem : En beräkningsmodell i Simulink

En stor del av samhällets miljöpåverkan har ursprung hos bostaden, p.g.a. ineffektiva byggnader/energisystem och de boendes attityd mot energianvändningen. PEF är en förkortning för primärenergifaktor, vilket berättar hur mycket primära energiresurser som används för en källa. Examensarbetet undersökte uppvärmningssystem kombinerat med värmelagringssystem till en villa, med fokusering att finna den högsta verkningsgraden av primärenergianvändning samt uppfylla komforttemperatur och varmvattenbehov. Syftet med arbetet var att utöka kunskapen om bostäders uppvärmning integrerad med värmelagring, för att kunna minska användningen av primärenergi till framtida byggnader. Målet med arbetet var att besvara två frågeställningar: Frågeställning 1: Vilken systemlösning ger den högsta verkningsgraden av primärenergianvändning och samtidigt uppfyller värmebehovet? Frågeställning 2: Hur mycket reducering av miljöpåverkan ger det optimerade systemet jämfört med en vanlig villas uppvärmningssystem? De studerande uppvärmningssystemen var solfångare och värmepump. Värmelagringssystemen var fasomvandlingsmaterial, ackumulatortank och borrhålslagring. En vanlig villas uppvärmningssystem bestämdes till en luftvärmepump, en mindre ackumulatortank och ett kompletterande el-element. Arbetet genomfördes i en litteraturstudie där information hämtades via akademiska böcker, vetenskapliga rapporter, myndigheter och lämpliga webbplatser. För att besvara frågeställningarna byggdes en teoretisk beräkningsmodell i Simulink. Resultatet av undersökningen redovisade att systemkombinationen solfångare, ackumulatortank (med el-patron) och fasomvandlingsmaterial gav den högsta verkningsgraden av primärenergianvändning. Med en beslutsamhet att systemlösningen kan tillämpas på alla geografiska platser där uppvärmningsbehov förekommer och solinstrålningen är minst lika hög som Mellansverige, övrig geografi bör också tillämpa ackumulatortank och fasomvandlingsmaterial, men ersätta solfångaren. A large part of society's environmental impact originates from the housing, due to inefficient buildings/energy systems and the attitude of the residents energy use. PEF is an abbreviation for primary energy factor, which tells you how much primary energy resources are used for a source. This degree project investigated heating systems combined with heat storage system for a villa, focusing on finding the highest efficiency of primary energy and simultaneously fulfill comfort temperature and hot water needs. The purpose of the work was to expand the knowledge of heating systems integrated with heat storage, in order to reduce the use of primary energy for future buildings. The aim of the work was to answer two questions: Question 1: Which system solution gives the highest efficiency of primary energy use and simultaneously satisfy the heating needs? Question 2: How much reduction of environmental impact provides the optimized system compared to a standard villa heating system? The investigative heating systems were solar collectors and heat pumps. The heat storage systems were phase change materials, storage tank and borehole storage. A common villa heating system was determined as an air heat pump, a smaller storage tank and a supplementary electrical element. The work was conducted in a literature study where information was obtained through academic books, scientific reports, authorities and appropriate websites. To answer the questions a theoretical calculation model was built in Simulink. The result showed that the system combination solar collector, storage tank (with electric cartridge) and phase change materials gave the highest efficiency of primary energy use. With determination the system solution can be applied to all geographic locations where heating needs are present and solar radiation is at least as high as Central Sweden, other geography should also apply storage tank and phase change materials, but replace the solar collector.