Lindab Solo -ilmastointipalkkiratkaisu : Soveltuvuus matalaenergiatoimistoihin Suomessa

Abstract

Opinnäytetyön tavoitteena oli tutkia Lindab Solo ilmastointipalkkiratkaisun soveltuvuutta toimistoon matalaenergiarakennuksessa Suomessa. Solo-ilmastointipalkilla jäähdytetään ja lämmitetään rakennuksen sisätiloja ja tuodaan tiloihin tarvittava ilmamäärä. Erikoista järjestelmässä on se, että palkin jäähdytys- ja lämmitysvaikutuksen saa aikaan samassa putkistossa kiertävä matalalämpöinen vesi. Suurimmat haasteet järjestelmän soveltuvuudelle asettivat oletetusti jäähdytyksen ja lämmityksen mitoitustilanteet ja -lämpötilat.

Ennen tarkastelua selvitettiin matalaenergiatoimiston tyypilliset rakennustekniset ominaisuudet. Näiden pohjalta luotiin toimistomallit, joihin laskettiin jäähdytys- ja lämmitystehon tarpeet. Tehontarve laskettiin kaikissa tilanteissa jäähdytys- ja lämmitysteknisesti haasteellisimpien olosuhteiden mukaan. Solo-järjestelmän laskentatyökaluja käyttäen laskettiin tapauskohtaisesti tiloihin vaikuttava jäähdytys- ja lämmitysteho ja tarkasteltiin niiden riittävyyttä. Sisäilmastoon vaikuttavia tekijät, kuten tuloilmavirtaus ja ilman liikenopeus olivat myös mukana ilmastointipalkkien soveltuvuuden tarkastelussa.

Tarkastelun laskelmien mukaan matalaenergiatoimiston lämmitystehon tarve Etelä-Suomen avokonttorissa on noin 27W/m² ja toimistohuoneessa noin 32W/m². Pohjois-Suomessa lämmitystehon tarve on suurempi. Esimerkiksi avokonttorissa lämmitystehoa tarvitaan noin 34W/m². Jäähdytystehon tarve Etelä-Suomen avokonttoreissa ja toimistohuoneissa on noin 54W/m². Neuvotteluhuoneissa jäähdytystehon tarve vaihtelee paljon. Pienimmillään se on noin 76W/m² ja suurimmillaan 118W/m². Ilmastointipalkin jäähdytys- ja lämmitystehot vaihtelivat veden tilavuusvirran, tuloilmavirtauksen sekä palkin lämmönsiirtopinta-alan muutoksissa.

Solo-ilmastointipalkin toimintaa tarkasteltiin teoreettisissa ääriolosuhteissa. Tarkastelujen pohjalta tehtiin havaintoja siitä miten ratkaisu soveltuu Suomeen. Matalaenergiarakentamisessa pyritään suosimaan yksinkertaistettujen matalalämpöjärjestelmien, kuten Solo-järjestelmän käyttöä. Hallittaessa kokonaisvaltaisesti sisäilmastoa Solo-ilmastointipalkkiratkaisulla saatetaan tarpeenmukaisessa ilmanvaihdossa ja lämmitystilanteessa joutua tekemään kompromisseja, mutta muuten järjestelmä soveltuu varsin hyvin suomalaiseen matalaenergiatoimistoon.

The aim of this Bachelor’s thesis was to examine the suitability of the Lindab Solo- chilled beam solution in a low-energy office building in Finland. The Solo system is used to cool and heat buildings as well as to bring in the required amount of air. The special feature of the system is that the low-temperature water circulating in one continuous piping produces the cooling and heating effect. The design situations and design temperatures brought up the biggest challenges for the compatibility of the system.

The typical structural specifications of the low-energy office building were researched prior to the examination. Based on these specifications, the office models were created, for which the cooling and heating demands were calculated. In all occasions, the power demands were calculated based on the most challenging cooling and heating technical conditions. The cooling and heating powers of the chilled beam were calculated case specifically using the calculation tools of the Solo system. The adequacies of the results were examined. The suitability of the chilled beam was examined also by other factors that affect the indoor climate, such as the supply airflow and air speed.

According to the calculations in the examination, the heating power of a low-energy office building in southern Finland is approximately 27W/m² in an open-plan office and approximately 32W/m² in a single office room. In northern Finland, the heating power demand is greater. For example, the heating power is approximately 34W/m² in an open-plan office. In southern Finland, the cooling power needed in both types of offices is approximately 54W/m². The cooling power demand varies considerably in conference rooms. At the lowest it is approximately 76W/m², and at the highest, it is approximately 118W/m². The cooling and heating power varied due to the changes in the volume of the water flow, the supply airflow and area of the heat transfer surface.

The functions of the Solo chilled beam have been examined in theoretical extreme conditions. Observations about the suitability of the system in Finland have been made based on the examinations. Low-energy construction aims to favour the use of simple low-temperature systems such as the Solo-system. Managing the overall indoor climate with the Solo chilled beam solution, compromises might be needed for demand controlled ventilation and heating situation. Otherwise the system is very well suited to the low-energy office building in Finland.