Maalämpökaivon simulointi ja maaviileän vaikutus maaperään
Ignatius, Mikael (2023)
Diplomityö
2023
School of Energy Systems, Energiatekniikka
Kaikki oikeudet pidätetään.
Julkaisun pysyvä osoite on
https://urn.fi/URN:NBN:fi-fe2023053150854
https://urn.fi/URN:NBN:fi-fe2023053150854
Tiivistelmä
Suomessa maalämmön hyödyntäminen on yleistynyt viimeisten vuosien aikana. Maalämmöllä hyödynnetään uusiutuvaa maahan varastoitunutta energiaa kallioperästä. Maalämpöjärjestelmällä voidaa myös kesäisin saada passiivista tai aktiivista jäähdytysenergiaa.
Diplomityössä perehdyttiin maalämpöjärjestelmän eri osiin ja miten maalämpöjärjestelmät toimivat. Työssä perehdyttiin suomen kallioperään ja miten mahdolliset pohjavesivirtaukset vaikuttavat maalämpökaivon toimintaan. Työssä tutkittiin myös maalämpöjärjestelmän toimintaa jäähdytyksen näkökulmasta, jossa selvisi jäähdytyksellä olevan merkittävä hyöty kallion lataukselle. Työssä selvisi, kuinka kallion lämmönjohtavuus ja lämpötila vaikuttavat maalämmöstä saatavaan lämpöenergiaan. Työssä tutkittiin kirjallisuutta pohjavesivirtauksien vaikutuksesta maalämpöön ja selvisi pohjaveden virtauksen edesauttavan maalämpökaivon jäätymisen estoa. Kirjallisuustutkimuksen tukena oli Comsol multiphysics- ohjelmistolla tehtyjä simulaatioita, joten työssä on esitetty Comsol multiphysics -ohjelmiston toimintaa. Diplomityö on tehty yhteistyössä asiantuntijakonsernin Granlund Oy:n kanssa. The utilization of geothermal heating has become more common in Finland in recent years. Geothermal heating utilizes renewable energy stored in the ground from the bedrock. Geothermal systems can also provide passive or active cooling energy during the summer.
In this master’s thesis we study the different components in a geothermal heating system and how these systems operate. This thesis we also studied Finland’s bedrock and how potential groundwater flows affect the operation of a geothermal heating system. The thesis also explored the operation of the system from a cooling perspective, where it was found that cooling has a significant benefit for the recharging of the energy in the bedrock. The thesis conducted a literature review on the impact of groundwater flows on geothermal heating and found that groundwater flow helps the prevention of geothermal well freezing. Comsol multiphysics software simulations were used to support the literature review, and the thesis presents the workings of Comsol multiphysics software. The thesis was conducted in collaboration with Granlund Oy.
Diplomityössä perehdyttiin maalämpöjärjestelmän eri osiin ja miten maalämpöjärjestelmät toimivat. Työssä perehdyttiin suomen kallioperään ja miten mahdolliset pohjavesivirtaukset vaikuttavat maalämpökaivon toimintaan. Työssä tutkittiin myös maalämpöjärjestelmän toimintaa jäähdytyksen näkökulmasta, jossa selvisi jäähdytyksellä olevan merkittävä hyöty kallion lataukselle. Työssä selvisi, kuinka kallion lämmönjohtavuus ja lämpötila vaikuttavat maalämmöstä saatavaan lämpöenergiaan. Työssä tutkittiin kirjallisuutta pohjavesivirtauksien vaikutuksesta maalämpöön ja selvisi pohjaveden virtauksen edesauttavan maalämpökaivon jäätymisen estoa. Kirjallisuustutkimuksen tukena oli Comsol multiphysics- ohjelmistolla tehtyjä simulaatioita, joten työssä on esitetty Comsol multiphysics -ohjelmiston toimintaa. Diplomityö on tehty yhteistyössä asiantuntijakonsernin Granlund Oy:n kanssa.
In this master’s thesis we study the different components in a geothermal heating system and how these systems operate. This thesis we also studied Finland’s bedrock and how potential groundwater flows affect the operation of a geothermal heating system. The thesis also explored the operation of the system from a cooling perspective, where it was found that cooling has a significant benefit for the recharging of the energy in the bedrock. The thesis conducted a literature review on the impact of groundwater flows on geothermal heating and found that groundwater flow helps the prevention of geothermal well freezing. Comsol multiphysics software simulations were used to support the literature review, and the thesis presents the workings of Comsol multiphysics software. The thesis was conducted in collaboration with Granlund Oy.