Projektbenämning

Geotermisk förvärmning - Inventering, analys av mätdata vinter och sommar samt dimensioneringsråd

Ansvarig

Per Kempe

Projekttid

2021-05-01 - 2021-10-31

Bakgrund

GeoFTX (även benämnt HSB FTX) är en geotermisk förvärmning som utnyttjar jordvärme, främst från borrhål, för att minska FTX-ventilationens behov av värmeeffekt och -energi genom att undvika avfrostning.

Det finns fler än 30 geoFTX-installationer hos BeBo-medlemmar. Ca en fjärdedel av dessa har driftproblem genom att avfrostningen går in för ofta, vilket ger ett ökat behov av värmeenergi och värmeeffekt. Avfrostning innebär ofta en halverad värmeåtervinning under avfrostningscykeln och då erfordras betydligt mer eftervärme för att få önskad tilluftstemperatur. Den energi som då behöver tillföras är dyr och produceras inte alltid på hållbart sätt. Det är detta som man vill undvika med geotermisk förvärmning.

Mål och Syfte

Förstudien syftade till att

  • Samla in information om vad som är installerat från cirka 15 geo-FTX-installationer från några orter.
  • Hämta mätdata från ca hälften av dessa geoFTX-installationer under kall vinterperiod samt varma sommarmånader för att analysera funktionen för förvärmning och förkylning (återladdning).
  • Ta fram mer detaljerade råd om dimensionering av förvärmning så avfrostning inte inträffar eller ytterst sällan, för att undvika värmeeffektspikar.
  • Ta fram underlag om vad ett större projekt bör omfatta för att bättre kunna ta hänsyn till luftfuktigheten i frånluften och luftflödesbalansen, för att bättre kunna minimera avfrostningen.

Målet med förstudien var att ta fram information om hur system för geoFTX är dimensionerade som undvikit problem med påfrysning och sparat värmeeffekt. Men även information om geoFTX-installationer som har haft problem med avfrostning och ökat behov av värmeeffekt och värmeenergi. Detta för att kunna underlätta för konsulter att dimensionera geoFTX på ett optimalt sätt.

Sammanfattning

Förstudien har hämtat in information från ca 40 GeoFTX-aggregat och mätdata från 28 av dessa GeoFTX-aggregat samt fyra FTX-aggregat försedda med elförvärmning till -2°C. Dessutom har mätdata från fyra FTX-aggregat utan förvärmning samt mätdata från åtta HSB-FTX-system som ingick i en utvärdering som genomfördes 2016/2017 analyserats. Den mätdata som redovisas i rapporten är den mätdata som har erhållits från respektive fastighetsägare. I vissa fall saknas en temperaturgivare eller en tryckgivare som skulle ha bidragit till att ge en bättre bild av hur ventilationsaggregatet fungerar.

Förstudien visar att fyra GeoFTX-aggregat är underdimensionerade och några av de analyserade GeoFTX-installationerna har en konstig styrning. I förstudien har det inte funnits tid att analysera konstigheter/avvikelser i mätdata eller på plats kontrollera hur installation ser ut.

För att minska risken för behov av avfrostning (brukarberoende) och ”spikar” på värmeeffektbehovet bör inkommande uteluft till ventilationsaggregatet förvärmas till minst -4°C vid dimensionerande utetemperatur. I Stockholm blir detta -16°C (DVUT (1 dygn)), vilket ger förvärmningseffekten 14,4kW/(m3/s) tilluftsflöde. Förvärmningen bör vara i drift när Tute <+3°C med konstant köldbärarflöde och -effektivitet, för att klara mellanliggande driftfall och att kondens lättare avdunstar i värmeväxlaren.

GeoFTX belastar borrhålen med 30 - 40 W/löpmeter vid DVUT och behöver en inkommande köldbärartemperatur till förvärmaren på 3 - 4°C vid DVUT samt har ett temperaturfall på 3 - 4°C på förvärmaren. Under sommaren ger GeoFTX sval tilluftstemperatur (18 - 20°C) vid aggregatet om systemet är rätt dimensionerat och -styrt. Detta motsvarar några hundra Watt kyla per lägenhet, eftersom luftflödena är för små för att distribuera kyla. Det ger ändå ca 2°C svalare i lägenheter under värmebölja. Förkylningen sommartid innebär samtidigt att borrhålen återladdas med värme.

Råd och rekommendationer för GeoFTX

Nedanstående råd och rekommendationer för GeoFTX utgår från det underlag som har inhämtats (insamlade data) i förstudien.

Tabell 7: Utifrån Tabell 1 och Figur 6 bör man vid 80 % verkningsgrad minst förvärma till Tefv vid Tute

För att minska risken för avfrostning (brukarberoende) och ”spikar” på värmeeffektbehovet bör inkommande uteluft till ventilationsaggregatet förvärmas till temperaturer enligt tabell 7. Detta innebär för Stockholm, som har DVUT (1 dygn) = -16°C, ett behov på förvärmning från -16°C till -4°C.

Det ger ett dimensionerande förvärmningseffektbehov per kubikmeter tilluftsflöde på minst 12°C * 1,2 * 1,0 = 14,4 kW/m3 tilluftsflöde.

Förvärmningen bör vara i drift när Tute<+3°C med konstant KB-flöde och effektivitet. Detta för att förvärmningen ska klara mellanliggande driftfall och att kondens lättare ska avdunsta i VVX.

För att ha god kontroll på GeoFTX bör följande loggas:

  • Utomhustemperaturen (Tute)
  • FrånluftsRF
  • Tryckfall över VVX
  • Temperaturen efter förvärmningen (Tefv)

Det går att ta ut 30 - 40 W/löpmeter aktivt borrhål med en 40 mm U-rörskollektor. Detta innebär att man behöver minst 14 400 / (30 - 40) = 360 - 480 löpmeter aktivt borrhål per m3 tilluftsflöde. Detta fördelas lämpligen på två borrhål på 180 – 240 m.

Förvärmningsbatteriet bör placeras i ventilationsaggregatet mellan uteluftsfiltret och värmeväxlaren samt bör ha fronthastigheten 1,0 - 1,5 m/s.

Temperaturfallet på köldbärarvätskan i förvärmningsbatteriet bör vara runt 3,5°C (3 - 4°C), vilket ger ett köldbärarflöde per kubikmeter tilluftsflöde på i storleksordningen 14 400 / (0,96 * 4 300 * 3,5) = 1,0 liter/sek, m3 luft.

Detta innebär att i fallet med tilluftsflöde 1 m3/s erfordras två borrhål på 180 – 240 m, vilket ger köldbärarflödet 0,5 liter/sek, borrhål (30 liter/min).

Det är möjlighet att med förkylning sänka uteluftstemperaturen från ca 30°C till 20°C, så att man erhåller en sval tilluft i ventilationsaggregatet. Vilken temperatur som erhålls i lägenheterna beror på vilken isolering tilluftssystemet har mellan ventilationsaggregatet och lägenheterna.

Förstudierapporten finns nedan