| dc.description.abstract | I et område i Trondheim, Tungavegen 1, vil en gammel nedslitt veddeløpsbane snart bli omgjort til et nytt og fremtidsrettet boligområde. Området vil blant annet bestå av rekkehus, leiligheter, fellesområder og kontorbygg. Målet er at området skal være ferdig utbygd innen 2050. Disse bygningene vil ha et enormt energibehov for oppvarming og nedkjøling, samt oppvarming av springvann. Denne masteroppgaven har evaluert forskjellige metoder for å levere den nødvendige energien på en mest mulig effektiv måte.
Området skal bygges i etapper og deles inn i 13 soner. For å få en forståelse av hvor mye energi som trengs i Tungavegen 1, ble en av disse sonene, B1, simulert i simuleringsverktøyet SIMIEN. Energiprofilen ble basert på krav til konstruksjon og utstyr for et lavenergibygg, hentet fra TEK17-standarden. Energibehovet for romoppvarming, varmtvann og kjøling, er her henholdsvis 29.5kWh/m2, 30.0kWh/m2 og 10.4kWh/m2.
Hver sone vil ha en energisentral som tilfører og distribuerer energi til alle bygningene i den spesifikke sonen. En energisentral vil bestå av varmepumper, lagringstanker for termisk energi, gråvannstanker, rørsystem og sirkulasjonspumper. Ulike metoder og mulige oppsett for systemet ble presentert og evaluert i oppgaven.
Energiforsyningen for oppvarming av rom, vil i hovedsak bli levert gjennom et lokalt lav-temperatur distribusjonssystem. Det lokale nettet vil bestå av vann som er oppvarmet av overskuddsvarme fra den lokale skøytebanen i området. Det oppvarmede vannet vil distribueres gjennom rørsystemet for hele området og de 13 energisentralene. Sammen med en varmepumpe vil dette oppvarmede vannet gi nok energi til å varme opp den enkelte sonen.
I tillegg til dette, vil man samle gråvann fra bygningene i en gråvannstank. Spillvarmen fra gråvannet vil benyttes som varmekilde for å varme opp varmtvann til husholdningene. Dette vil gjøres på samme måte som ved romoppvarming, ved hjelp av en varmepumpe. Temperaturløftet for varmtvann er mye høyere en for romoppvarming, og det må derfor benyttes en annen type varmepumpe for å få til dette.
For å skape et optimalt energieffektivt område, ble varmepumper evaluert for de delene der det var nødvendig med høyere temperaturer enn det som kunne bli levert av et lav-temperatur distribusjonssystem. Både CO2 og ammoniakk varmepumper ble vurdert, men bare ammoniakk varmepumper ble evaluert i detalj. Videre ble det beregnet at en varmepumpe for oppvarming og kjøling vil trenge en pumpe som kan levere henholdsvis 140kW og 112kW.
Et annet hovedtema som ble sett på i denne oppgaven, var å integrere en romkjølingskrets med en gråvannstank. Implementering av en romkjølingskrets vil kreve en egen varmepumpe og vil produsere energi i form av varme på samme måte som den lokale skøytebanen. Det ble derfor sett på en integrering av rør inne i veggene på gråvannstanken for å se om dette ville være et egnet varmesluk i romkjølingskretsen.
Oppgaven har sett på en gråvannstank av betong, og siden dette materialet har lav varmeledningsevne, var varmeoverføringshastigheten lav. Det ble funnet at tankene bare kunne gi mellom 10kW og 25kW, noe som er lavt i forhold til potensialet på 112kW. Andre løsninger ble vurdert, og det ble funnet ut at en ekstern varmeveksler eller å dumpe varmen i returkretsen til den lokale termiske sentralen, ville være mer effektivt.
Denne masteroppgaven har fokusert på potensialet rundt spillvarme. En av de største utfordringene jorden står overfor, er det enorme energiforbruket vi mennesker har. Med smarte løsninger der man gjenbruker energien i spillvarme til oppvarming, har man gjort mye for å redde planeten vår. | |
| dc.description.abstract | At Tungavegen 1 in Trondheim, an old, rundown racecourse will soon be transformed into a new, future-oriented residential area. The area will consist of apartment buildings, common areas, office buildings, and more. The goal is for it to be completed by 2050. These buildings are going to have a massive energy demand for space heating and cooling, as well as for heating of tap water. This thesis will evaluate different methods of providing this energy, in the most efficient manner.
The area will be built into 13 zones, and to get an understanding of how much energy Tungavegen 1 will need, one of these zones has been simulated in the simulation tool SIMIEN. The energy profile is a result of construction and equipment requirements of a low energy consuming building, taken from the TEK17 standard. The energy demands for space heating, domestic hot water heating and space cooling, are 29.5kWh/m2, 30.0kWh/m2 and 10.4kWh/m2, respectively.
Every zone will contain an energy central, providing and distributing energy to all the buildings within the specific zone. An energy central will consist of heat pumps, thermal energy storage tanks, gray water tanks, and general pipes and circulation pumps. Different methods of integrating the appliances have been presented and evaluated.
The energy supply for heating of space, will primarily be delivered through a local low-temperature thermal distribution system. This local grid will contain water that has been heated up by excess heat from a local ice rink, and will pass through all the 13 energy centrals. Together with a heat pump, this will be used to provide enough heat the heat up the entirety of the zones.
In addition to this, gray water produced by the buildings will be gathered in a tank, and used as a heat source for the heating of domestic hot water. This will be done in the same manner as for space heating, with the help of a heat pump. The temperature elevation of domestic hot water is much larger than for space heating, and therefor will require a different heat pump.
In order to create an optimized energy efficient building area, heat pumps were evaluated in order to deliver hot water to the facilities requiring higher temperatures than what can be delivered by the low-temperature distribution system. Both CO2 and ammonia heat pumps were discussed, but only the ammonia heat pump was evaluated in detail. It was evaluated that space heating and cooling will need a heat pump able to deliver 140kW and 112kW, respectively.
Another major topic that has been inspected in this theses, is the integration of a space cooling circuit and the gray water tank. The implementation of a space cooling circuit, will require a separate heat pump, and will produce energy in form of heat in the same way as the ice rink. Therefore, an integration of pipes within the walls of the gray water tank was looked at, to see if this could be a viable heat sink for the space cooling circuit.
The gray water tank was of concrete, and since this material has a very low conductivity, there was not a high heat transfer rate. It was found that the tank could only provide between 10kW and 25kW, which is not much compared to the potential of 112kW. Instead, other solutions, like having an external heat exchanger or dumping the heat in the return circuit of the local thermal grid, were evaluated as more efficient.
This thesis has kept in focus the enormous potential of waste heat. Some of the biggest challenges facing our earth, is how much energy humans are consuming. If smarter solutions are chosen, where spilled energy gets new life as a heat source, our planet might be saved. | |
