Suitability of Thermosyphon as a Ground Freezing Technology in Longyearbyen

• Main Authors: Daleng, Vetle Martnes, Aftret, Håkon Myhre
• Other Authors: Ramstad, Randi Kalskin, Jochmann, Malte, Shestov, Aleksey, Holmberg, Henrik
• Format: Master Thesis
• Language: English
• Published: NTNU 2022
• Subjects: Bakken; Føre; Longyearbyen; Arktis*; permafrost
• Online Access: https://hdl.handle.net/11250/3019953

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 ...