Pientalon luonnosvaiheen energialaskelmat ja järjestelmävertailut
Niemi, Otto (2018)
Niemi, Otto
Metropolia Ammattikorkeakoulu
2018
All rights reserved
Julkaisun pysyvä osoite on
https://urn.fi/URN:NBN:fi:amk-201805087129
https://urn.fi/URN:NBN:fi:amk-201805087129
Tiivistelmä
Insinöörityön tavoitteena oli mallintaa luonnossuunnitteluvaiheessa olevan pientalon vuotuinen energiatase tuntikohtaisesti käyttämällä hyväksi Vantaan energialaskennan normaalivuoden säätietoja, FINVAC ry:n sähkönkulutusprofiileja asuinrakennukselle sekä erilaisia excel-pohjaisia laskurityökaluja. Työssä tarkasteltiin myös tapoja vaikuttaa pientalon energiankulutukseen aikaisessa suunnitteluvaiheessa. Tilojen jäähdytysjärjestelmät rajattiin työn ulkopuolelle. Työ toteutettiin teoreettisena tutkielmana ilman konkreettisia mittauksia tai testauksia.
Tarkasteltavaan kohteeseen tehtiin laskelma vuotuisesta energiantarpeesta, sekä vertailtiin erilaisia lämmitystapoja. Lämmitystavaksi valittiin lämpöpumppu, jonka sähkönkulutus arvioitiin tuntikohtaisesti. Kohteeseen laskettiin vuoden joka tunnille kokonaissähkönkulutus taloteknisten laitteiden, valaistuksen sekä kuluttajalaitteiden sähkönkulutuksen summana. Lopuksi laskettiin kohteeseen suunniteltavan aurinkosähköjärjestelmän energiantuotto tuntikohtaisesti. Tuntikohtaista energiatasetta käytettiin aurinkosähköjärjestelmän kannattavuuden arviointiin. Työssä vertailtiin valitun toimittajan kolmea eri kokoista järjestelmää, ja lisäksi tarkasteltiin parasta niistä, kun koko paneelipinta-ala on suunnattu etelään tai puolet siitä itään ja puolet länteen. Kannattavuutta arvioitiin myös tilanteessa, jossa ladattiin sähköautoa säännöllisesti.
Olennaisina tuloksina selvisi, että aurinkoenergiaa hyödyntävän pientalon energiankulutukseen voidaan suunnitteluvaiheessa vaikuttaa esimerkiksi rakennuksen muodoilla, lämpimän käyttöveden varaajan logiikkaohjauksen suunnittelulla tai kuluttajalaitteiden käytön painottamisella aurinkosähkön tuotannon ajankohtiin. Logiikkaohjausta tai kuluttajalaitteiden käytön painotusta ei vielä sovellettu insinöörityön kohteessa. Valitun aurinkosähkötoimittajan optimaalisesti mitoitettu järjestelmä oli kohteessa heikosti kannattava. Etelään suunnattu järjestelmä oli kannattavampi kuin itä–länsi-suuntainen. Sähköauton säännöllinen lataus vähensi optimaalisen järjestelmän takaisinmaksuaikaa noin 5 vuotta. Kohteeseen alun perin liian iso järjestelmä muuttui alun perin sopivimman kokoista järjestelmää kannattavammaksi, kun sähköauton lataus huomioitiin. Ylijäämäsähkön myyntituottojen poistaminen laskelmasta teki aurinkosähköstä kannattamattoman investoinnin. Saatuja tuloksia voidaan hyödyntää jatkossa, kun tarkasteltavan kohteen suunnittelu etenee.
Tarkasteltavaan kohteeseen tehtiin laskelma vuotuisesta energiantarpeesta, sekä vertailtiin erilaisia lämmitystapoja. Lämmitystavaksi valittiin lämpöpumppu, jonka sähkönkulutus arvioitiin tuntikohtaisesti. Kohteeseen laskettiin vuoden joka tunnille kokonaissähkönkulutus taloteknisten laitteiden, valaistuksen sekä kuluttajalaitteiden sähkönkulutuksen summana. Lopuksi laskettiin kohteeseen suunniteltavan aurinkosähköjärjestelmän energiantuotto tuntikohtaisesti. Tuntikohtaista energiatasetta käytettiin aurinkosähköjärjestelmän kannattavuuden arviointiin. Työssä vertailtiin valitun toimittajan kolmea eri kokoista järjestelmää, ja lisäksi tarkasteltiin parasta niistä, kun koko paneelipinta-ala on suunnattu etelään tai puolet siitä itään ja puolet länteen. Kannattavuutta arvioitiin myös tilanteessa, jossa ladattiin sähköautoa säännöllisesti.
Olennaisina tuloksina selvisi, että aurinkoenergiaa hyödyntävän pientalon energiankulutukseen voidaan suunnitteluvaiheessa vaikuttaa esimerkiksi rakennuksen muodoilla, lämpimän käyttöveden varaajan logiikkaohjauksen suunnittelulla tai kuluttajalaitteiden käytön painottamisella aurinkosähkön tuotannon ajankohtiin. Logiikkaohjausta tai kuluttajalaitteiden käytön painotusta ei vielä sovellettu insinöörityön kohteessa. Valitun aurinkosähkötoimittajan optimaalisesti mitoitettu järjestelmä oli kohteessa heikosti kannattava. Etelään suunnattu järjestelmä oli kannattavampi kuin itä–länsi-suuntainen. Sähköauton säännöllinen lataus vähensi optimaalisen järjestelmän takaisinmaksuaikaa noin 5 vuotta. Kohteeseen alun perin liian iso järjestelmä muuttui alun perin sopivimman kokoista järjestelmää kannattavammaksi, kun sähköauton lataus huomioitiin. Ylijäämäsähkön myyntituottojen poistaminen laskelmasta teki aurinkosähköstä kannattamattoman investoinnin. Saatuja tuloksia voidaan hyödyntää jatkossa, kun tarkasteltavan kohteen suunnittelu etenee.