Economical and environmental sustainability are key considerations in the development of modern energy systems. In sports facilities, there are significant opportunities to efficiently redistribute thermal energy between areas with cooling demands and areas with heating demands. This creates potential for more energy-efficient and integrated solutions. The objective of this project is to develop a heat pump system for Heimdal Football's new sport facility, which consists of an artificial ice rink, an artificial turf field, and an associated arena building. To achieve this, calculations are carried out, along with analysis of relevant refrigerants and cooling- and heating medium. The result of this work is used to develop a system solution with focus on high energy-efficiency, while also minimizing operational and installation costs. The demand calculations resulted in a cooling demand of 358 kW for the artificial ice rink and a heating demand of 1050 kW for the artificial turf field. Simulations conducted in SIMIEN estimated the room heating demand at 28.4 kW, and the cooling demand at 19.3 kW. For domestic water heating, the required domestic hot water tank volume was calculated to be 465 L, with an associated heating demand of 15.9 kW. The analysis of the relevant refrigerants showed that carbon dioxide does not provide the highest coefficient of performance for refrigeration compared to the alternatives, but it has advantageous properties in terms of heat recovery and safety. Based on this, carbon dioxide was chosen as refrigerant for the heat pump. The cooling- and heating mediums were evaluated with respect to operational characteristics, material compatibility, and environmental impact. Aqua-ammonia and ethylene glycol were selected as the cooling- and heating mediums, respectively. For these, the supply and return temperatures were set to -11/-9 °C for the cooling medium, and 35/30 °C for the heating medium. An indirect system configuration with dry evaporation was selected for the heat pump. Heat recovery for both the arena building's heating system and the artificial turf field is achieved via plate heat exchangers. The inclusion of supplementary energy sources was considered to enable heat pump operation independent of the ice rink's cooling demand, but district heating was chosen as the most suitable solution. The work carried out in this project has demonstrated that a shared heat pump system for sports facilities with simultaneous heating and cooling demands can provide high overall efficiency and reduced energy consumption.

Økonomisk og miljømessig bærekraft er sentrale hensyn i utviklingen av moderne energisystemer. I idrettsanlegg er det gode muligheter for å effektivt omfordele varmeenergi mellom områder med kjølebehov og områder med varmebehov. Dette skaper et potensial for mer energieffektive og integrerte løsninger. Målet med oppgaven er å utvikle et varmepumpesystem for Heimdal Fotballs nye idrettsanlegg, som består av en kunstisbane, en kunstgressbane og en tilknyttet arenabygning. For å oppnå dette gjennomføres effektberegninger, samt analyser av aktuelle kuldemedier og kulde- og varmebærere. Resultatene av dette arbeidet benyttes til å utarbeide en overordnet systemløsning med fokus på høy energieffektivitet, samtidig som drifts- og installasjonskostnader begrenses. Effektberegningene resulterte i et kjøleeffektbehov for kunstisbanen på 358 kW, og et varmeeffektbehov for kunstgressbanen på 1050 kW. Ved simulering i SIMIEN ble effektbehovet for romoppvarming i arenabygningen beregnet til 28,4 kW, mens kjølebehovet ble estimert til 19,3 kW. For tappevannsoppvarming ble det nødvendige beredervolumet beregnet til 465 L, med et tilhørende effektbehov på 15,9 kW. Analysen av de aktuelle kuldemediene viste at karbondioksid ikke gir den høyeste kjølevirkningsgraden sammenlignet med alternativene, men har fordelaktige egenskaper når det gjelder varmegjenvinning og sikkerhet. På bakgrunn av dette ble karbondioksid valgt som kuldemedium i varmepumpen. Kulde- og varmebæreren ble vurdert med hensyn til driftsegenskaper, materialkompatibilitet og miljøpåvirkning. Ammoniakkvann og etylenglykol ble valgt som henholdsvis kulde- og varmebærer. For disse ble tur- og returtemperaturen satt til -11/-9 °C for kuldebæreren, og 35/30 °C for varmebæreren. For varmepumpen ble det valgt en indirekte systemløsning med tørr fordampning. Gjenvinning av varme til både arenabygningens varmesystem og kunstgressbanen skjer via platevarmevekslere. Det ble vurdert å inkludere supplerende energikilder for å muliggjøre drift av varmepumpen uavhengig av kunstisbanens kjølebehov, men fjernvarme ble valgt som den mest hensiktsmessige løsningen. Arbeidet med oppgaven har vist at et felles varmepumpesystem for idrettsanlegg med samtidige varme- og kjølebehov kan oppnå høy samlet virkningsgrad og redusert energiforbruk.