Tuloilman lämpötilasäätötavan vaikutus toimistorakennuksen energiankulutukseen
Lehtinen, Jukka (2023)
2023
Automaatiotekniikan DI-ohjelma - Master's Programme in Automation Engineering
Tekniikan ja luonnontieteiden tiedekunta - Faculty of Engineering and Natural Sciences
This publication is copyrighted. Only for Your own personal use. Commercial use is prohibited.
Hyväksymispäivämäärä
2023-02-21
Julkaisun pysyvä osoite on
https://urn.fi/URN:NBN:fi:tuni-202301301833
https://urn.fi/URN:NBN:fi:tuni-202301301833
Tiivistelmä
Työn tarkoituksena oli tutkia Fläkt Woods Oy:n kehittämän tarpeenmukaisen ilmanvaihdon säätöjärjestelmän vaikutusta toimistorakennuksen energiankulutukseen ja vertailla sitä verrokkina toimivan säätöjärjestelmän energiankulutukseen. Uutuutena järjestelmässä on tuloilman lämpötilan säätötapa. Tutkimus kohdistui lämmitysenergian, jäähdytyksen ja ilmanvaihtolaitteiden ostoenergian kulutukseen. Lämmitystä ja jäähdytystä, sekä taloteknisten järjestelmien sähkönkulutusta tutkittiin IDA Indoor Climate and Energy -rakennussimulointiohjelmalla. Työssä mallinnettiin toimistorakennukseen saatujen määritelmien mukaisesti tutkittava säätöjärjestelmä, sekä vertailutapaukset. Järjestelmien simulointi tehtiin laskennallisena vuoden mittaisena dynaamisena simulointina viidessä eri sijainnissa ja ilmastotyypissä todellisilla säätiedoilla.
Tarpeenmukaisen ilmanvaihdon energiankulutus on toimistorakennuksissa aiempien tutkimusten perusteella vakioilmavirtajärjestelmiin verrattuna vähäisempää. Tarpeenmukaisuudella varmistetaan hyvät sisäilmasto-olosuhteet rakennuksen käyttäjille, mutta tilan ollessa käyttämätön voidaan ilmavirtaa pienentää. Tällä tavoin saavutetaan säästöjä energiankulutuksessa.
Tutkitut järjestelmät ovat tarpeenmukaisen ilmanvaihdon järjestelmiä, jotka säätävät tuloilman lämpötilaa huonelämpötiloihin perustuvan säätöalgoritmin avulla. Tässä diplomityössä on vertailtu tätä tuloilman lämpötilaa säätävää järjestelmää sellaisiin tarpeenmukaisen ilmanvaihdon järjestelmiin, joissa tuloilman lämpötilaa säädetään vallitsevan ulkolämpötilan perusteella.
Simulointimallista saatujen vuotuisten energiankulutustietojen perusteella tutkitulla järjestelmällä varustetun ilmanvaihtojärjestelmän aiheuttama energiankulutus toimistorakennuksessa on hieman pienempi verrokkijärjestelmään nähden. Parhaimmillaan tutkitulla järjestelmällä saavutettiin jopa 16 % säästö vuotuisessa kokonaisenergiankulutuksessa verrokkijärjestelmään verrattuna. Toisaalta osassa tutkituista tapauksista energiankulutus kasvoi yli 2 %.
Myös säätöjärjestelmän vaikutusta sisälämpötilaolosuhteisiin tutkittiin simulointien avulla. Niiden todettiin olevan hyvällä tasolla sekä tutkitun että verrokkijärjestelmän simuloinneissa.
Tarpeenmukaisen ilmanvaihdon energiankulutus on toimistorakennuksissa aiempien tutkimusten perusteella vakioilmavirtajärjestelmiin verrattuna vähäisempää. Tarpeenmukaisuudella varmistetaan hyvät sisäilmasto-olosuhteet rakennuksen käyttäjille, mutta tilan ollessa käyttämätön voidaan ilmavirtaa pienentää. Tällä tavoin saavutetaan säästöjä energiankulutuksessa.
Tutkitut järjestelmät ovat tarpeenmukaisen ilmanvaihdon järjestelmiä, jotka säätävät tuloilman lämpötilaa huonelämpötiloihin perustuvan säätöalgoritmin avulla. Tässä diplomityössä on vertailtu tätä tuloilman lämpötilaa säätävää järjestelmää sellaisiin tarpeenmukaisen ilmanvaihdon järjestelmiin, joissa tuloilman lämpötilaa säädetään vallitsevan ulkolämpötilan perusteella.
Simulointimallista saatujen vuotuisten energiankulutustietojen perusteella tutkitulla järjestelmällä varustetun ilmanvaihtojärjestelmän aiheuttama energiankulutus toimistorakennuksessa on hieman pienempi verrokkijärjestelmään nähden. Parhaimmillaan tutkitulla järjestelmällä saavutettiin jopa 16 % säästö vuotuisessa kokonaisenergiankulutuksessa verrokkijärjestelmään verrattuna. Toisaalta osassa tutkituista tapauksista energiankulutus kasvoi yli 2 %.
Myös säätöjärjestelmän vaikutusta sisälämpötilaolosuhteisiin tutkittiin simulointien avulla. Niiden todettiin olevan hyvällä tasolla sekä tutkitun että verrokkijärjestelmän simuloinneissa.