CiteExportLink to record
Permanent link

Direct link
Cite
Citation style
  • apa
  • harvard1
  • ieee
  • modern-language-association-8th-edition
  • vancouver
  • Other style
More styles
Language
  • de-DE
  • en-GB
  • en-US
  • fi-FI
  • nn-NO
  • nn-NB
  • sv-SE
  • Other locale
More languages
Output format
  • html
  • text
  • asciidoc
  • rtf
Modelling the performance of heat pump systems for single-family house applications
KTH, School of Industrial Engineering and Management (ITM).
2019 (English)Independent thesis Advanced level (degree of Master (Two Years)), 20 credits / 30 HE creditsStudent thesis
Abstract [en]

Ground source heat pumps (GSHP) extracting the heat through borehole heat exchangers (BHEs) are an extremely efficient way to provide heating. Their performance is affected by the temperature of the thermal source: the ground; the higher it is the temperature of the ground, the higher their performance. As the demand of this heating technology increases, the amount of GSHP in densely populated areas is at risk of escalating notably. Consequently the study of thermal influence between neighbouring GSHPs is of paramount importance to properly design these systems in such areas.

A comparison is made between the performance of an isolated house, and the same house as part of an area with high density of houses using identical GSHPs. The aim of the project is to study the long term consequences of exploiting the ground thermal source in an extensive manner, to analyse how the GSHP operation is affected in this specific case study, and present a methodology general enough to be implemented for different conditions.

It is presented a methodology based on a parameter calibration model for the HP to analyse the performance along the years of a ground source heat pump system located in an area where there is a high density of identical installations. The model was tested to verify its accuracy when simulating the performance of the HP and was implemented for two case studies that emulate the conditions found in Sweden for residential heating. For the first case study, where a 6kW HP unit is simulated, the COP of the system decreased around 15% for the 25 studied years. In good agreement with this decline of the COP, an electricity consumption increase above 10% is faced. For the second case study, a heat pump unit double the size of the one employed for the first case is modelled. In this case, the drop for the COP is 16% and the electricity consumption growth is above 20%.

Abstract [sv]

Markvärmepumpar (GSHP) som utvinner värmen genom borrhålvärmeväxlare (BHE) är ett extremt effektivt sätt att tillhandahålla värme. Deras prestanda påverkas av temperaturen på den termiska källan: marken; ju högre det är temperaturen på marken, desto högre är deras prestanda. När efterfrågan på denna uppvärmningsteknologi ökar riskerar mängden GSHP i tätbefolkade områden att öka särskilt. Följaktligen är studien av termiskt inflytande mellan angränsande GSHP: er av yttersta vikt för att korrekt utforma dessa system i sådana områden.

En jämförelse görs mellan prestanda för ett isolerat hus, och samma hus som en del av ett område med hög täthet av hus med identiska GSHP. Syftet med projektet är att studera de långsiktiga konsekvenserna av att utnyttja den termiska jordkällan på ett omfattande sätt, analysera hur GSHP-operationen påverkas i denna specifika fallstudie och presentera en metod som är tillräckligt generell för att kunna implementeras för olika förhållanden.

Det presenteras en metodik baserad på en parameterkalibreringsmodell för HP för att analysera prestandan under åren för ett jordvärmepumpsystem som ligger i ett område där det finns en hög densitet av identiska installationer. Modellen testades för att verifiera dess noggrannhet vid simulering av HP: s prestanda och implementerades för två fallstudier som emulerar de förhållanden som finns i Sverige för uppvärmning av bostäder. För den första fallstudien, där en 6kW HP-enhet simuleras, minskade systemets COP cirka 15% under de 25 studerade åren. I god överensstämmelse med denna nedgång i COP står en ökad elförbrukning över 10% inför. För den andra fallstudien modelleras en värmepumpsenhet som är dubbelt så stor som den som används för det första fallet. I detta fall är fallet för COP 16% och elförbrukningstillväxten över 20%.

Place, publisher, year, edition, pages
2019.
Series
TRITA-ITM-EX ; 2019:623
National Category
Engineering and Technology
Identifiers
URN: urn:nbn:se:kth:diva-261601OAI: oai:DiVA.org:kth-261601DiVA, id: diva2:1358704
Supervisors
Examiners
Available from: 2019-10-08 Created: 2019-10-08 Last updated: 2019-10-08Bibliographically approved

Open Access in DiVA

fulltext(4361 kB)6 downloads
File information
File name FULLTEXT01.pdfFile size 4361 kBChecksum SHA-512
60ba6ab26684ed9b494e923a1bcde09c031f3ce24fbeb5520d134eb2dd153565e9fe974562ac2dc55f0afed7744768980b8de55a7bd4d69f72c29f7962a1ab1f
Type fulltextMimetype application/pdf

By organisation
School of Industrial Engineering and Management (ITM)
Engineering and Technology

Search outside of DiVA

GoogleGoogle Scholar
Total: 6 downloads
The number of downloads is the sum of all downloads of full texts. It may include eg previous versions that are now no longer available

urn-nbn

Altmetric score

urn-nbn
Total: 51 hits
CiteExportLink to record
Permanent link

Direct link
Cite
Citation style
  • apa
  • harvard1
  • ieee
  • modern-language-association-8th-edition
  • vancouver
  • Other style
More styles
Language
  • de-DE
  • en-GB
  • en-US
  • fi-FI
  • nn-NO
  • nn-NB
  • sv-SE
  • Other locale
More languages
Output format
  • html
  • text
  • asciidoc
  • rtf