Energiankierrätys ja -varastointi : Case: Vähittäiskaupan energiajärjestelmä
Kultti, Juuso (2024-03-25)
Lataukset:
25.03.2024
Julkaisun pysyvä osoite on
https://urn.fi/URN:NBN:fi-fe2024032512938
https://urn.fi/URN:NBN:fi-fe2024032512938
Tiivistelmä
Tämän diplomityön tarkoituksena on perehtyä lämpöenergian varastointimenetelmiin sekä energiankierrätysjärjestelmiin, joita voidaan hyödyntää osana energiatehokkuuden parantamista erityisesti ikääntyneissä rakennuksissa. Tutkimuksen case-kohteeksi valikoitui Seinäjoella sijaitseva vähittäiskaupparakennus. Tutkittava rakennus on alkuaan rakennettu tehtaaksi 1970-luvulla ja vuonna 2012 rakennus on laajennettu vastaamaan nykyistä käyttötarkoitusta.
Diplomityön kirjallisuusosiossa kartoitetaan perinteisiä ja vielä kehitteillä olevia lämpöenergianvarastointimenetelmiä. Tutkittavat varastointimenetelmät jaotellaan kolmeen pääkategoriaan: tuntuvaan lämpöön, faasimuutokseen ja termokemialliseen reaktioon perustuviin lämpövarastoihin. Lisäksi kirjallisuusosiossa käsitellään energiankierrätysjärjestelmän periaatteita sekä perusteita rakennusten energiakustannusten muodostumiselle. Energiankierrätysjärjestelmän keskiössä olevan lämpöpumpun avulla on mahdollista kerätä tehokkaasti talteen rakennuksen käytöstä syntyvät hukkaenergiavirrat sekä hyödyntää energia uudelleen rakennuksen lämmitykseen ja käyttövedentuotantoon. Tarkastelluista lämpöenergian varastointimenetelmistä valikoitiin tutkimuksen laskentatapauksia varten tuntuvaan lämpöön perustuvat lämpövarastot.
Työn tutkimusosiossa kiinteistön energia- ja kustannussäästöpotentiaalia on tarkasteltu neljän laskentatapauksen muodossa. Energiankulutuksen tarkastelua varten rakennuksesta tehtiin myös simulointimalli, jolla voitiin luoda energiantarvetta kuvaavat tuntisarjat taulukkolaskentatyökalulle. Laskentatapauksissa energia- ja kustannussäästöjä haettiin pelkän energian varastoinnin lisäksi ratkaisuilla, joissa hyödynnetään kaupan kylmäjärjestelmän lauhdelämpöpotentiaalia lämpöpumpun sekä lämpövaraston avulla. Lämpövarastojen tarkastelua on tehty lämpöenergian kausivarastointiin sekä vuorokausitason varastointiin soveltuvien lämpövarastojen osalta. Laskentatapauksissa saatuja tuloksia verrataan rakennuksen nykytilaan, jossa rakennusta lämmitetään ainoastaan kaukolämmöllä.
Laskentatapauksista saatujen tulosten perusteella kannattavimmiksi vaihtoehdoiksi muodostuivat ratkaisut, jotka sisälsivät lämpöpumpun avulla kaupan kylmäjärjestelmästä saatavan lauhdelämpöenergia talteenoton. Investoinneille saatiin lisäarvoa myös tilanteessa, jossa energiankierrätysjärjestelmään liitettiin lämpövarasto. Suurimmat elinkaarikustannussäästöt saavutettiin laskentatapauksella, jossa energiakierrätysjärjestelmä yhdistettiin päivätason energianvarastointiin soveltuvaan säiliölämpövarastoon.
Diplomityön kirjallisuusosiossa kartoitetaan perinteisiä ja vielä kehitteillä olevia lämpöenergianvarastointimenetelmiä. Tutkittavat varastointimenetelmät jaotellaan kolmeen pääkategoriaan: tuntuvaan lämpöön, faasimuutokseen ja termokemialliseen reaktioon perustuviin lämpövarastoihin. Lisäksi kirjallisuusosiossa käsitellään energiankierrätysjärjestelmän periaatteita sekä perusteita rakennusten energiakustannusten muodostumiselle. Energiankierrätysjärjestelmän keskiössä olevan lämpöpumpun avulla on mahdollista kerätä tehokkaasti talteen rakennuksen käytöstä syntyvät hukkaenergiavirrat sekä hyödyntää energia uudelleen rakennuksen lämmitykseen ja käyttövedentuotantoon. Tarkastelluista lämpöenergian varastointimenetelmistä valikoitiin tutkimuksen laskentatapauksia varten tuntuvaan lämpöön perustuvat lämpövarastot.
Työn tutkimusosiossa kiinteistön energia- ja kustannussäästöpotentiaalia on tarkasteltu neljän laskentatapauksen muodossa. Energiankulutuksen tarkastelua varten rakennuksesta tehtiin myös simulointimalli, jolla voitiin luoda energiantarvetta kuvaavat tuntisarjat taulukkolaskentatyökalulle. Laskentatapauksissa energia- ja kustannussäästöjä haettiin pelkän energian varastoinnin lisäksi ratkaisuilla, joissa hyödynnetään kaupan kylmäjärjestelmän lauhdelämpöpotentiaalia lämpöpumpun sekä lämpövaraston avulla. Lämpövarastojen tarkastelua on tehty lämpöenergian kausivarastointiin sekä vuorokausitason varastointiin soveltuvien lämpövarastojen osalta. Laskentatapauksissa saatuja tuloksia verrataan rakennuksen nykytilaan, jossa rakennusta lämmitetään ainoastaan kaukolämmöllä.
Laskentatapauksista saatujen tulosten perusteella kannattavimmiksi vaihtoehdoiksi muodostuivat ratkaisut, jotka sisälsivät lämpöpumpun avulla kaupan kylmäjärjestelmästä saatavan lauhdelämpöenergia talteenoton. Investoinneille saatiin lisäarvoa myös tilanteessa, jossa energiankierrätysjärjestelmään liitettiin lämpövarasto. Suurimmat elinkaarikustannussäästöt saavutettiin laskentatapauksella, jossa energiakierrätysjärjestelmä yhdistettiin päivätason energianvarastointiin soveltuvaan säiliölämpövarastoon.