Supermarkets account for a major share of energy use in modern society. Due to the use of refrigerants that can have harmful effects on the environment and the large energy use of refrigeration systems, developments are needed to reduce the environmental impacts and improve energy efficiency. CO2 is a natural refrigerant that has no ozone depletion potential and global warming potential of 1 and is thus a good alternative to conventional refrigerants. Modern refrigeration systems using CO2 as refrigerant can utilize booster systems to provide cooling at all needed temperature levels. Using additional components, efficiency measures such as heat recovery and geothermal integration can boost the system’s efficiency. This study explores the potential of such solutions through a field study analysis of a supermarket utilizing a CO2 booster system with geothermal integration for subcooling. The geothermal system is the heat source for a ground source heat pump supplying heat to a residential building. A baseline performance analysis was performed based on field data to evaluate the viability of current control strategies. By way of computer modeling additional control strategies were implemented to assess the potential for improvement. The benefits of floating condensation were evaluated, as well as the potential for heat recovery and the impact on the performance of removing the geothermal integration. The current control strategy was found to not prioritize the performance of the refrigeration system itself but indicated optimized energy discharge to the shared geothermal storage, by keeping discharge pressure constant and thus increasing the energy consumption of the compressors. There was a big unrealized potential for heat recovery where it was found that the complete heating demand for the study period could be covered by heat recovery. While the long-term effects of the geothermal integration were not investigated in this study, it was found that the additional subcooling provides performance benefits. To evaluate the benefits of this kind of integration long-term simulations and field measurements are needed as well as new field measurements when the planned heat recovery is activated. Using the results from this study the performance of the system can evaluated compared to the simulations.

Livsmedelsbutiker står för en stor del av energiförbrukningen i det moderna samhället. På grund av användningen av köldmedier med stor miljöpåverkan och den höga energiförbrukningen hos kylsystem är det nödvändigt att utveckla lösningar för att minska miljöpåverkan och förbättra energieffektiviteten. CO2 är ett naturligt köldmedium som inte har någon ozonnedbrytande potential och ett globalt uppvärmningspotential (GWP) på 1, vilket gör det till ett bra alternativ till konventionella köldmedier. Moderna kylsystem som använder CO2 som köldmedium kan utnyttja boostersystem för att tillhandahålla kylning på alla nödvändiga temperaturnivåer. Genom att använda ytterligare komponenter kan effektivitetsåtgärder som värmeåtervinning och geotermisk integration öka systemets effektivitet. Denna studie undersöker potentialen för sådana lösningar genom en fältstudie av en livsmedelsbutik som använder ett CO2-boostersystem med geotermisk integration för underkylning. Det geotermiska systemet fungerar som värmekälla för en bergvärmepump som levererar värme till en bostadsbyggnad. En grundläggande prestationsanalys utfördes baserat på fältdata för att utvärdera prestandan av nuvarande kontrollstrategier. Genom datormodellering implementerades ytterligare kontrollstrategier för att bedöma potentialen för förbättring. Fördelarna med flytande kondensering utvärderades, liksom potentialen för värmeåtervinning och effekten på prestanda av att ta bort den geotermiska integrationen. Den nuvarande kontrollstrategin visade sig inte prioritera prestandan för kylsystemet i sig utan indikerade optimerad energiförbrukning till den delade geotermiska lagringen, genom att hålla urladdningstrycket konstant och därigenom öka kompressorns energiförbrukning. Det fanns en stor outnyttjad potential för värmeåtervinning där det visade sig att hela värmebehovet under studieperioden kunde täckas av värmeåtervinning. Även om de långsiktiga effekterna av den geotermiska integrationen inte undersöktes i denna studie, visade det sig att den ytterligare underkylningen ger prestandafördelar. För att utvärdera fördelarna med denna typ av integration behövs långsiktiga simuleringar och fältmätningar samt nya fältmätningar när den planerade värmeåtervinningen aktiveras. Med hjälp av resultaten från dennastudie kan systemets prestanda utvärderas i jämförelse med simuleringarna.