undefined

Dynamic simulation and techno-economic optimization of deep coaxial borehole heat exchangers in a building energy system

Julkaisuvuosi

2022

Tekijät

Thomasson, Tomi; Abdurafikov, Rinat

Tiivistelmä

<p>Deep coaxial borehole heat exchangers (CBHEs) have been considered to enable cost and energy savings in building energy systems. However, achieving improved performance requires optimal design and operation of the CBHE. This work presents a case study for a building energy system in Finland, for which a hydraulic diagram was developed to incorporate a number of deep CBHEs (800 m to 2400 m) with multiple operating modes. To evaluate the techno-economic feasibility with optimized operating strategies, a four-step methodology is introduced, combining steady-state modelling, dynamic simulation and system optimization. The systems with a CBHE were found economically feasible compared to a district heating connection, enabling lower annualized total system cost (18.3–26.3%) and operating costs (49.1–53.5%). With deeper CBHEs, the main cost reductions originated from improved heat pump performance, increased operating flexibility and decreased capacity requirements of process components. However, the benefits partly decreased non-linearly with increased CBHE depth. Economic feasibility displayed the highest sensitivity to the price of electricity, with a relatively smaller impact for deeper CBHEs. Furthermore, maximizing the heat pump performance was found economically more significant than achieving a high borehole heat extraction rate.</p>
Näytä enemmän

Organisaatiot ja tekijät

Teknologian tutkimuskeskus VTT Oy

Abdurafikov Rinat

Thomasson Tomi Orcid -palvelun logo

Julkaisutyyppi

Julkaisumuoto

Artikkeli

Emojulkaisun tyyppi

Lehti

Artikkelin tyyppi

Alkuperäisartikkeli

Yleisö

Tieteellinen

Vertaisarvioitu

Vertaisarvioitu

OKM:n julkaisutyyppiluokitus

A1 Alkuperäisartikkeli tieteellisessä aikakauslehdessä

Julkaisukanavan tiedot

Volyymi

275

Artikkelinumero

112457

Julkaisu­foorumi

55248

Julkaisufoorumitaso

2

Avoin saatavuus

Avoin saatavuus kustantajan palvelussa

Kyllä

Julkaisukanavan avoin saatavuus

Osittain avoin julkaisukanava

Kustantajan version lisenssi

CC BY

Rinnakkaistallennettu

Ei

Muut tiedot

Tieteenalat

Rakennus- ja yhdyskuntatekniikka

Avainsanat

[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object]

Kieli

englanti

Kansainvälinen yhteisjulkaisu

Ei

Yhteisjulkaisu yrityksen kanssa

Ei

DOI

10.1016/j.enbuild.2022.112457

Julkaisu kuuluu opetus- ja kulttuuriministeriön tiedonkeruuseen

Kyllä