Details

Seasonal snow storage for space and process cooling

by Skogsberg, Kjell, PhD

Abstract (Summary)
Kylanvändningen i världen har ökat markant de senaste decennierna. Detta beror bl.a. på ökande befolkningsmängd, industrialisering och komfortkrav samt fler elektriska apparater. De senaste decenniernas byggnadsutformning har dessutom i många fall lett till ökade kylbehov. Konventionella kylmaskiner drivs vanligen av el. En alternativ kylteknik är att använda lagrad vinterkyla, t.ex. genom att utnyttja kyla som lagrats i snö- och is. Detta är möjligt i stora delar av världen. Snö/is kan lagras både inomhus, på mark, i mark och under mark. Den här studien fokuserar på lagring i mark, i öppna dammar, där kylan utvinns genom att vatten cirkuleras genom snön. I öppna lager är det nödvändigt att isolera snön för att minska smältförlusterna. Olika isoleringsalternativ diskuteras och laboratorieexperiment och numerisk modellering har genomförts på kutterspån. Smältförlusten ökade med ökande solstrålning, vindhastighet och lufttemperatur, samt då lagertjockleken minskade. Smälthastigheten var ungefär lika stor för torra och blöta spån. Avdunstningen från spånlagret bidrar markant till träspånets goda värmeisolerande egenskaper på snö. Smältningen p.g.a. värmeflöde från mark och regn befanns vara liten för de flesta förhållanden. Snökylanläggningen vid Regionsjukhuset i Sundsvall har varit i framgångsrik drift sen 1999/2000. Naturlig och konstgjord snö lagras i en grund, svagt sluttande bassäng av vattentät asfalt. Anläggningen har sedan dess levererat 77-93% av det totala kylbehovet under somrarna (655-1345 MWh). Snön har isolerats med 0.1-0.2 m tjockt lager av träflis. Anläggningens årliga totala kylfaktor (COP), som inkluderade energin för att bygga anläggningen, var 2.0-6.6 gånger bättre än den för ett konventionellt kylmaskinsystem. Miljöpåverkan av en snökylanläggning och ett kylmaskinsystem jämfördes, både för det existerande systemet och för ett ”miljöoptimerat” system. Av de existerande systemen hade kylmaskinsystemet störst påverkan på kategorierna klimat, försurning och övergödning, medan snökylan påverkade kategorin ozonemissioner mest. Den största föroreningskällan från snökylanläggningen var motorbränsle och driftelektricitet, medan markisoleringen gav störst negativ påverkan från själva anläggningen. I nya snökylanläggningar bör man sträva efter att göra lagret mer kompakt, d.v.s. djupare, för att minska smältningen och underlätta driften. Kylkostnaden för en ny anläggning av samma typ som i Sundsvall uppskattas till 0.29-0.47 SEK kWh-1, vilket är lägre än motsvarande (erhållna) priser för fjärrkyla. I arbetet ingick också en studie av de anmärkningsvärda massförluster som uppkommer då vatten fryser till is. Vid varje frystillfälle försvinner vatten motsvarande 2.5-10% av ismängden. Fenomenet studerades eftersom stora mängder vatten försvinner på detta sätt vid upprepad tining/frysning. Frysförlusterna bedömdes ha liten effekt på snölagers funktion under svenska förhållanden, men på andra platser kan det medföra stora förluster.
Bibliographical Information:

Advisor:

School:Luleå tekniska universitet

School Location:Sweden

Source Type:Doctoral Dissertation

Keywords:

ISBN:

Date of Publication:01/01/2005

© 2009 OpenThesis.org. All Rights Reserved.