Change search
CiteExportLink to record
Permanent link

Direct link
Cite
Citation style
  • apa
  • ieee
  • modern-language-association-8th-edition
  • vancouver
  • Other style
More styles
Language
  • de-DE
  • en-GB
  • en-US
  • fi-FI
  • nn-NO
  • nn-NB
  • sv-SE
  • Other locale
More languages
Output format
  • html
  • text
  • asciidoc
  • rtf
Evaluation of CO2 Ice rink heat recovery system performance
KTH, School of Industrial Engineering and Management (ITM), Energy Technology.
2018 (English)Independent thesis Advanced level (degree of Master (Two Years)), 20 credits / 30 HE creditsStudent thesis
Abstract [en]

Ice rinks are the largest energy consumers in terms of public buildings due to their simultaneous need of cooling, heating, ventilation, and lighting for different parts of the building which means that these facilities also have a lot of potential for energy saving. Due to the size of the cooling unit in an ice rink the refrigerant charge can become quite high, which potentially has a big impact on the environment.

CO2 refrigeration units could cover all these challenges that are linked to ice rink operation. CO2 as a refrigerant has a very low impact on the environment and at the same time it could provide enough energy to cover the heating demands of an ice rink.

CO2-based systems should operate in trans-critical mode which affects the performance of the refrigeration system, but by using the released heat that otherwise would be rejected to the ambience the total energy consumption becomes lower. The process of heat recovery is therefore vital for an efficient system. The refrigeration unit can produce enough energy to cover all the heating demands of an ice rink, but only when the heat recovery is controlled properly.

The energy recovery method is very important, but it should also be tailored in order to cover all demands. This is because all the subsystems, i.e. demands, have different temperature and load requirements. The energy could be recovered in one or two stages from the refrigeration system. However, hardware is not enough in order to achieve proper operation, the system should also operate in the best conditions (discharge pressure and subcooling) in order to be efficient. The more proper operation, the less energy consumption. 

This energy recovery method could also be used as subcooling in climates where the ambient temperature is very high, making CO2 a very efficient solution. Regular refrigerants are still often used in warm countries despite their high environmental impact. A refrigeration system using natural refrigerants and more specific CO2 does not have constraints, however. The only limitation is the wrong operation.

Abstract [sv]

Isrinkar är de största energikonsumenterna när det gäller offentliga byggnader på grund av deras ständiga behov av nedkylning, uppvärmning, ventilation och belysning. Detta innebär också att anläggningarna har en stor potential att effektivisera sin energibesparing. Isrinkar konsumerar stora mängder kylmedel på grund av deras storlekar, vilket potentiellt har en stor negativ inverkan på miljön.

CO2 kylenheter skulle kunna klara av alla dessa utmaningar som är kopplade till isrinkens drift. Att använda CO2 som en kylarvätska har en ytterst liten inverkan på miljön och kan dessutom bidra med tillräckligt mycket energi för att täcka uppvärmningsbehovet för en isrink.

CO2 baserade system bör köras i ett transkritiskt läge vilket påverkar kylsystemets prestanda, men genom att återanvända den utsläppta värmen som annars skulle gå förlorad till omgivningen så blir den totala energiförbrukningen lägre. Värmeåtervinningsprocessen  är därför avgörande för ett effektivt energisystem. Kylaggregatet kan producera tillräckligt med energi för att täcka alla värmebehov för en isrink, men endast när värmeåtervinningen behärskas ordentligt.

Energiåtervinningsmetoden är också väldigt viktig, men den bör skräddarsys för att täcka alla krav. Detta beror på att alla delsystem, dvs krav, har olika temperatur- och belastningskrav. Energin kan återvinnas i ett eller två stadier från kylsystemet. Tyvärr så räcker dock inte hårdvaran till för att uppnå en önskad drift, men systemet bör även fungera under de bästa förutsättningarna (utloppstryck och underkylning) för att vara effektiv. Ju bättre drift, desto mindre är energiförbrukningen.

Denna energiåtervinningsmetod kan också användas som underkylning i varma klimat vilket gör CO2 till en mycket effektiv lösning. Vanliga typer av kylmedel används fortfarande ofta i varma länder trots att deras negativa miljöpåverkan. Ett kylsystem med ett naturligt kylmedel som till exempel koldioxid har emellertid inga begränsningar. Den enda begränsningen är den felaktiga hanteringen av driften.

Place, publisher, year, edition, pages
2018. , p. 88
Series
TRITA-ITM-EX 2018 ; 618
Keywords [en]
Ice rinks, CO2 as refrigerant, Heat recovery, Efficient systems, Operation control, Warm climate
Keywords [sv]
Isrinkar, Koldioxid som kylmedel, Värmeåtervinning, Effektiva system, Driftstyrning, Varmt klimat
National Category
Mechanical Engineering
Identifiers
URN: urn:nbn:se:kth:diva-245233OAI: oai:DiVA.org:kth-245233DiVA, id: diva2:1294523
Supervisors
Examiners
Available from: 2019-03-07 Created: 2019-03-07 Last updated: 2019-03-07Bibliographically approved

Open Access in DiVA

fulltext(3859 kB)37 downloads
File information
File name FULLTEXT01.pdfFile size 3859 kBChecksum SHA-512
babe4b6dd7a36f20f8bb94dde8d196c5a0798c01f5f692c69af70c2f8d0578f73fdec5bb0bd2b0709a7ed9511763f4d801392a293097528b740b0de40a86b45b
Type fulltextMimetype application/pdf

By organisation
Energy Technology
Mechanical Engineering

Search outside of DiVA

GoogleGoogle Scholar
Total: 37 downloads
The number of downloads is the sum of all downloads of full texts. It may include eg previous versions that are now no longer available

urn-nbn

Altmetric score

urn-nbn
Total: 67 hits
CiteExportLink to record
Permanent link

Direct link
Cite
Citation style
  • apa
  • ieee
  • modern-language-association-8th-edition
  • vancouver
  • Other style
More styles
Language
  • de-DE
  • en-GB
  • en-US
  • fi-FI
  • nn-NO
  • nn-NB
  • sv-SE
  • Other locale
More languages
Output format
  • html
  • text
  • asciidoc
  • rtf