Suitability of Thermosyphon as a Ground Freezing Technology in Longyearbyen
Nedkjøling av grunnen er i mange tilfeller nødvendig ved bygging av infrastruktur i arktiske områder for å unngå tining av permafrost. Tining av løsmasser og berg reduserer materialets trykkfasthet, som igjen kan gi setninger og skader på konstruksjoner. I avsidesliggende områder som Longyearbyen er...
Main Authors: | , |
---|---|
Other Authors: | , , , |
Format: | Master Thesis |
Language: | English |
Published: |
NTNU
2022
|
Subjects: | |
Online Access: | https://hdl.handle.net/11250/3019953 |
id |
ftntnutrondheimi:oai:ntnuopen.ntnu.no:11250/3019953 |
---|---|
record_format |
openpolar |
spelling |
ftntnutrondheimi:oai:ntnuopen.ntnu.no:11250/3019953 2023-05-15T15:25:09+02:00 Suitability of Thermosyphon as a Ground Freezing Technology in Longyearbyen Daleng, Vetle Martnes Aftret, Håkon Myhre Ramstad, Randi Kalskin Jochmann, Malte Shestov, Aleksey Holmberg, Henrik 2022 application/pdf https://hdl.handle.net/11250/3019953 eng eng NTNU no.ntnu:inspera:114862279:21621593 https://hdl.handle.net/11250/3019953 Master thesis 2022 ftntnutrondheimi 2022-09-21T22:41:39Z Nedkjøling av grunnen er i mange tilfeller nødvendig ved bygging av infrastruktur i arktiske områder for å unngå tining av permafrost. Tining av løsmasser og berg reduserer materialets trykkfasthet, som igjen kan gi setninger og skader på konstruksjoner. I avsidesliggende områder som Longyearbyen er energi kostbart og har høye CO2-utslipp. Det er derfor viktig å sikre at energien utnyttes så effektivt som mulig. Termosifonger er tofasede varmevekslere som kan utnytte kald luft til å kjøle ned bakken uten behov for ekstra energi. Målet med denne oppgaven er å vurdere termosifongers egnethet for nedkjøling av grunnen i Longyearbyen. Det er flere potensielle bruksområder, inkludert kjøling for vindmøllefundamenter, bygninger, geotermiske brønner og annen infrastruktur. Egnethet for kjøling ved bruk av termosifong i dagens og fremtidig klima er vurdert ut fra beregninger i programvaren COMSOL. For fremtidig klima er det vurdert to CO2-utslippsscenarier, RCP45 og RCP85. RCP45 er et middels utslippsscenario med moderat økning i lufttemperatur, RCP85 er scenarioet med størst utslipp og høyest temperaturøkning. Den numeriske modellen inkluderer en simulering med et bygningsfundament på permafrost. Modellering viser reduserte temperaturer i grunnen ved installasjon av termosifonger. Effekten reduseres for høyere lufttemperaturer med fremtidige klimaendringer. Høye utslipp, RCP85, vil føre til omfattende tining av permafrost, og termosifonger blir ikke sett på som egnet for slike temperaturer. For dagens klima- og moderate utslipp, RCP45, kan termosifonger gi passiv kjøling og effekten er tilstede gjennom vinteren. Om sommeren vil ikke termosifonger gi kjøling på grunn av høye lufttemperaturer. På grunn av dette anses en hybrid termosifongløsning, med mulighet for å for å gi aktiv kjøling, i tillegg til passiv kjøling, som en gunstigere løsning. Denne studien antyder at termosifonger har potensial til å bli brukt for nedkjøling av grunnen i Longyearbyen. Ground cooling is necessary in many cases when constructing ... Master Thesis Arktis* Longyearbyen permafrost NTNU Open Archive (Norwegian University of Science and Technology) Bakken ENVELOPE(13.400,13.400,65.585,65.585) Føre ENVELOPE(14.465,14.465,68.663,68.663) Longyearbyen |
institution |
Open Polar |
collection |
NTNU Open Archive (Norwegian University of Science and Technology) |
op_collection_id |
ftntnutrondheimi |
language |
English |
description |
Nedkjøling av grunnen er i mange tilfeller nødvendig ved bygging av infrastruktur i arktiske områder for å unngå tining av permafrost. Tining av løsmasser og berg reduserer materialets trykkfasthet, som igjen kan gi setninger og skader på konstruksjoner. I avsidesliggende områder som Longyearbyen er energi kostbart og har høye CO2-utslipp. Det er derfor viktig å sikre at energien utnyttes så effektivt som mulig. Termosifonger er tofasede varmevekslere som kan utnytte kald luft til å kjøle ned bakken uten behov for ekstra energi. Målet med denne oppgaven er å vurdere termosifongers egnethet for nedkjøling av grunnen i Longyearbyen. Det er flere potensielle bruksområder, inkludert kjøling for vindmøllefundamenter, bygninger, geotermiske brønner og annen infrastruktur. Egnethet for kjøling ved bruk av termosifong i dagens og fremtidig klima er vurdert ut fra beregninger i programvaren COMSOL. For fremtidig klima er det vurdert to CO2-utslippsscenarier, RCP45 og RCP85. RCP45 er et middels utslippsscenario med moderat økning i lufttemperatur, RCP85 er scenarioet med størst utslipp og høyest temperaturøkning. Den numeriske modellen inkluderer en simulering med et bygningsfundament på permafrost. Modellering viser reduserte temperaturer i grunnen ved installasjon av termosifonger. Effekten reduseres for høyere lufttemperaturer med fremtidige klimaendringer. Høye utslipp, RCP85, vil føre til omfattende tining av permafrost, og termosifonger blir ikke sett på som egnet for slike temperaturer. For dagens klima- og moderate utslipp, RCP45, kan termosifonger gi passiv kjøling og effekten er tilstede gjennom vinteren. Om sommeren vil ikke termosifonger gi kjøling på grunn av høye lufttemperaturer. På grunn av dette anses en hybrid termosifongløsning, med mulighet for å for å gi aktiv kjøling, i tillegg til passiv kjøling, som en gunstigere løsning. Denne studien antyder at termosifonger har potensial til å bli brukt for nedkjøling av grunnen i Longyearbyen. Ground cooling is necessary in many cases when constructing ... |
author2 |
Ramstad, Randi Kalskin Jochmann, Malte Shestov, Aleksey Holmberg, Henrik |
format |
Master Thesis |
author |
Daleng, Vetle Martnes Aftret, Håkon Myhre |
spellingShingle |
Daleng, Vetle Martnes Aftret, Håkon Myhre Suitability of Thermosyphon as a Ground Freezing Technology in Longyearbyen |
author_facet |
Daleng, Vetle Martnes Aftret, Håkon Myhre |
author_sort |
Daleng, Vetle Martnes |
title |
Suitability of Thermosyphon as a Ground Freezing Technology in Longyearbyen |
title_short |
Suitability of Thermosyphon as a Ground Freezing Technology in Longyearbyen |
title_full |
Suitability of Thermosyphon as a Ground Freezing Technology in Longyearbyen |
title_fullStr |
Suitability of Thermosyphon as a Ground Freezing Technology in Longyearbyen |
title_full_unstemmed |
Suitability of Thermosyphon as a Ground Freezing Technology in Longyearbyen |
title_sort |
suitability of thermosyphon as a ground freezing technology in longyearbyen |
publisher |
NTNU |
publishDate |
2022 |
url |
https://hdl.handle.net/11250/3019953 |
long_lat |
ENVELOPE(13.400,13.400,65.585,65.585) ENVELOPE(14.465,14.465,68.663,68.663) |
geographic |
Bakken Føre Longyearbyen |
geographic_facet |
Bakken Føre Longyearbyen |
genre |
Arktis* Longyearbyen permafrost |
genre_facet |
Arktis* Longyearbyen permafrost |
op_relation |
no.ntnu:inspera:114862279:21621593 https://hdl.handle.net/11250/3019953 |
_version_ |
1766355827102318592 |