dc.contributor.advisor | Madessa, Habtami | |
dc.contributor.advisor | Rabani, Mehrdad | |
dc.contributor.author | Torgersen, Jørgen | |
dc.date.accessioned | 2020-05-25T11:53:14Z | |
dc.date.available | 2020-05-25T11:53:14Z | |
dc.date.issued | 2019 | |
dc.identifier.uri | https://hdl.handle.net/10642/8628 | |
dc.description | Master i energi og miljø i bygg | en |
dc.description.abstract | Grunnvarme er en mye anvendt ressurs for oppvarming av bygninger. Bygningssimulering viser
seg stadig mer gjeldende for gode systemløsninger og problemløsning tilknyttet prosjektering.
I den sammenheng er data fra Powerhouse Kjørbos grunnvarmesystem benyttet for validering
av resultater fra simuleringsprogrammet IDA ICE. Powerhouse Kjørbo består av flere bygninger
i Kjørboparken i Sandvika, Bærum. De to første bygningene i Powerhouse Kjørbo er rehabiliterte
kontorbygg fra 1980-tallet. Til sammen har disse et bruksareal på omtrent 5200 m2 og
er miljøklassifisert til høyeste sertifisering i BREEAM-NOR: Outstanding. Grunnvarmesystemet
ved Powerhouse Kjørbo brukes som referansesystem gjennom denne oppgaven. IDA ICE med
tillegg for borehull brukes for å simulere temperatur i varmebærer ut fra borehullet og termisk
effekt i grunnen. Simulerte verdier sammenliknes med målte verdier ved Powerhouse Kjørbo.
Resultater for validering med hensyn på temperatur viser tilfredsstillende sammenfall i målte
og simulerte verdier, med R2 = 0, 96 og CVRMSE = 0, 07. For validering med hensyn på termisk
effekt gjøres en rekke forenklinger og antakelser som medfører større avvik, R2 = 0,8 og
CVRMSE = 2,44.
Sensitivitetsanalyser utføres for et referansebygg av passivhusstandard. Analysen innebærer endring
av en rekke parametere for grunnvarmesystemet for å undersøke i hvilken grad de ulike
parameterendringene
påvirker energiopptak i grunnen samt energikonsum i topplast og grunnlast. Parameterne
som undersøkes er borehullenes radius, lengde og antall, varmebærerens massestrøm,
samt konduktivitet i grunn og fyllmasse. Parameterne endres prosentvis like mye i positiv og
negativ retning for samtlige undersøkte uavhengige variabler. Sensitivitetsanalyse gjennomføres
for tre ulike klimasteder i Norge: Oslo, Stavanger og Tromsø. Stavanger representerer et varmere
klima enn de øvrige lokasjonene og Tromsø er noe kaldere. Resultater viser at blant de undersøkte
parameterne påvirker antall borehull og deres lengder de undersøkte energipostene i størst grad,
etterfulgt av massestrøm på varmebærer. Resultatene for Oslo- og Tromsøklima viser betydelig
endring i undersøkte energiposter i forhold til referansesystemet ved sensitivitetsanalyse. For
Stavangerklima er endring i energiposter nesten fraværende ved endring av referansesystemets
parametere. Differanse i undersøkte energiposter er størst ved variende borehullslengde. De største
forskjellene i energiposter ved parameterendring finnes ved kaldest klima. Ved 20% endring i
borehullslengde for Tromsøklima viser resultater at netto energiopptak i grunnen øker med 5%
ved 20% dypere borehull. Ved tilsvarende reduksjon i borehullslengde minker energiopptaket med
8%. Energikonsum i kompressoren øker med 8% ved dypere borehull, og reduseres med 10% ved
grunnere hull. Topplastbidraget utvikler seg motsatt av energiopptak og -konsum i kompressor.
Ved 20% økning i borehullslengde reduseres topplastbidraget med 22% og øker med 31% ved
tilsvarende reduksjon i borehullslengde.
Referansebygg og -system optimaliseres ved hjelp av GenOpt kombinert med IDA ICE. Grenseverdier
for inndata implementeres i simuleringsmodellen, som programvaren skal finne optimale
verdier blant for å minimere energibruk. Betraktede parametere er borehullenes lengde og antall,
varmebærerens massestrøm, akkumuleringstankens størrelse og vinduers U-verdi. Grenseverdier
settes til rimelige verdier for passivhus og energibrønner forøvrig. Optimalisering gjennomføres
for tilsvarende klimasteder som ved sensitivitetsanalyse. En økonomisk betraktning
viser at investeringskostnader og energikonsum har en eksponentiell korrelasjon, hvilket fremmer
forslag om en avveining mellom bespart energikonsum og investeringskostnader. Ved å tillate
0, 3 kWh/(m2 · år) økning i energikonsum ved Osloklima, 0, 4 kWh/(m2 · år) i ved Stavangerklima
og 0, 8 kWh/(m2 · år) for Tromsøklima kan investeringskostandene halveres for samtlige
klimasteder. | en |
dc.description.abstract | Ground source heat systems are widely used for building heating purposes. Simulation of building
performance gets more applicable for achieving better systems and problem solving associated
with engineering. Data from the ground source heat system at Powerhouse Kjørbo is applied for
validation purposes of results from the simulation software IDA ICE. Powerhouse Kjørbo consist
of several buildings located in Kjørboparken in Sandvika, Bærum. The two first buildings of
Powerhouse Kjørbo is rehabilitated office buildings from the 1980’s. Together, these two buildings
have a floor area of approximately 5200 m2 and are ranked to the highest sertification in
BREEAM-NOR: Outstanding. The ground source heat system at Powerhouse Kjørbo is considered
as a reference system throughout this thesis. IDA ICE with Borehole Extension is used to
simulate outlet brine temperature from the borehole module and the thermal effect in the ground.
Simulated values are compared to measured values at Powerhouse Kjørbo. Validation results regarding
temperature show satisfactory correlation between measured and simulated values, with
R2 = 0, 96 and CVRMSE = 0, 07. For validation regarding thermal effect, several simplifacations
and assumptions are made which causes greater error, R2 = 0, 8 and CVRMSE = 2, 44.
Sensitivity analysis is performed using a referance building of passive house standard. The analysis
involve changing the values for several parameters in the ground source heat system to assess
impact the changes has on energy withdrawn from the ground and the energy consumption for
both top heating and base heating. The investigated parameters are borehole radius, length and
numbers, the mass flow rate of brine and thermal conductivity of both ground and grout. The
parameters are changed with the same relative amount in both positive and negative directions
for all investigated independant variables. Sensitivity analysis is carried out for three different
climate locations in Norway: Oslo, Stavanger and Tromsø. Stavanger represents a warmer climate
than the other locations and Tromsø is colder. Results show that among the investigated paramteres,
the number of boreholes and their depth has the most impact on the energy posts, followed
by the mass flow rate of brine. Results for Oslo and Tromsø climate show relative change compared
to the referance system. For Stavanger climate, the relative changes are small. Difference
in the investigated energy posts is greatest with varying bore hole depth at the location with the
coldest climate. By varying the borehole depth by 20% in Tromsø climate, the results show that
net energy withdrawn from the ground increase by 5% with deeper holes. With corresponding
reduction of borehole depth, the energy withdrawal is reduced by 8%. Energy consumption in the
compressor increases by 8% with deeper boreholes and is reduced by 10% for shallower holes. The
top heating contribution has an opposite development when varyin the parameteres, compared
to the other energy posts. By increasing borehole depth by 20%, top load contribution decreases
by 22% and increases by 31% with corresponding reduction of borehole depth.
Referance building and system are optimized by using the software GenOpt combined with IDA
ICE. This involves setting intervals for input data in the simulation model, for the software
to find optimal values among. The parameters considered are the number of boreholes, their
length, masseflow of brine, the size of the accumulation tank and U-values of the windows in the
reference building. Upper and lower limits for the parameters are set according to reasonable
values for passive house and ground source heat systems in general. Optimization is carried
out for the same climate locations as for sensitivity analysis. An economic consideration shows
that investment costs and energy consumption has an exponential correlation, which promotes
the suggestion of a trade-off between energy consumption and investment cost. By accepting
0, 3kWh /(m2 ·°ar) increase in energy consume for Oslo climate, 0, 4kWh /(m2 ·°ar) in Stavanger
climate and 0, 8kWh /(m2 ·°ar) in Tromsø climate, investment cost can be halved for all climate
locations. | en |
dc.language.iso | nb | en |
dc.publisher | OsloMet - Storbyuniversitetet | en |
dc.subject | VDP::Teknologi: 500::Bygningsfag: 530::Arkitektur og bygningsteknologi: 531 | en |
dc.subject | VDP::Teknologi: 500::Bygningsfag: 530::Geoteknologi: 537 | en |
dc.subject | IDA ICE | en |
dc.subject | Indoor Climate and Energy | en |
dc.subject | Programvarer | en |
dc.subject | Energi | en |
dc.subject | Optimaliseringer | en |
dc.title | Analyse av energibrønn for oppvarming av kontorbygg | en |
dc.type | Master thesis | en |
dc.description.version | publishedVersion | en |