Lämpöpumppu konesalin jäähdytyksessä ja lämmöntalteenotossa
Kupiainen, Mirva (2014)
Kupiainen, Mirva
Mikkelin ammattikorkeakoulu
2014
All rights reserved
Julkaisun pysyvä osoite on
https://urn.fi/URN:NBN:fi:amk-2014120818840
https://urn.fi/URN:NBN:fi:amk-2014120818840
Tiivistelmä
Opinnäytetyössä tutkitaan Itä-Suomen Yliopiston Futura-opetusrakennuksen energiankäyttöä. Poikkeuksellista energian käytöstä tekee rakennuksessa sijaitsevan konesalin palvelinlaitteisto, joka vaatii suurta jäähdytystehoa ympäri vuoden.
Tutkimuksessa selvitettiin ero elinkaarikustannuksissa kahden jäähdytyksen tuotantojärjestelmän tapauksessa; joko jäähdytys tuotetaan vapaajäähdytyksellä ja jäähdytyskoneella, jolloin tavoitteena on tuottaa jäähdytys mahdollisimman vähäisellä sähkön kulutuksella, tai vaihtoehtoisesti jäähdytys tuotetaan vapaajäähdytyksen ja jäähdytyskoneen lisäksi lämpöpumpulla aina kun lämmitystarvetta ilmenee ja korvataan lauhdutuslämmöllä osa rakennuksen lämmityskuluista.
Vertailutapausten energiakustannukset muodostuvat lämmityskustannuksista ja jäähdytyksen tuotannon energiakustannuksista. Rakennuksen vuotuisen lämmitystarpeen selvittämiseen käytettiin RIUSKATM-energiasimulointiohjelmaa, jolla saatiin tuntikohtainen lämmitystarpeen määritys säätietoihin perustuen. Säätietoja käytettiin myös taulukkolaskennassa, jolla jäähdytyksentuotannon vuotuinen energiankulutus laskettiin. Energiakustannusten lisäksi työssä selvitettiin ero järjestelmien vaatimissa investoinneissa ja huoltokustannuksissa.
Lauhdutuslämmön käyttö yli kaksinkertaistaa vuotuisen sähkön kulutuksen, mutta tekee energian kokonaiskustannuksista noin 20 % edullisemmat. Lämmöntalteenoton vaatimat lisäinvestoinnit maksavat itsensä takaisin jo kahdessa vuodessa. Koko elinkaaren aikana kahdessakymmenessä vuodessa ovat järjestelmän kustannukset nykyarvoltaan liki 280 000 € edullisemmat.
Elinkaarikustannusten laskennan ja energiasimuloinnin yhteydessä saatujen energiankulutustietojen perusteella työssä laskettiin konesalin energiatehokkuutta mittaavat PUE- ja NPUE-arvot. Tulosten perusteella lämmöntalteenotto ei heikennä konesalin energiatehokkuutta, kun käytetään tapauskohtaisesti parhaiten soveltuvaa mittausarvoa.
Tutkimuksessa selvitettiin ero elinkaarikustannuksissa kahden jäähdytyksen tuotantojärjestelmän tapauksessa; joko jäähdytys tuotetaan vapaajäähdytyksellä ja jäähdytyskoneella, jolloin tavoitteena on tuottaa jäähdytys mahdollisimman vähäisellä sähkön kulutuksella, tai vaihtoehtoisesti jäähdytys tuotetaan vapaajäähdytyksen ja jäähdytyskoneen lisäksi lämpöpumpulla aina kun lämmitystarvetta ilmenee ja korvataan lauhdutuslämmöllä osa rakennuksen lämmityskuluista.
Vertailutapausten energiakustannukset muodostuvat lämmityskustannuksista ja jäähdytyksen tuotannon energiakustannuksista. Rakennuksen vuotuisen lämmitystarpeen selvittämiseen käytettiin RIUSKATM-energiasimulointiohjelmaa, jolla saatiin tuntikohtainen lämmitystarpeen määritys säätietoihin perustuen. Säätietoja käytettiin myös taulukkolaskennassa, jolla jäähdytyksentuotannon vuotuinen energiankulutus laskettiin. Energiakustannusten lisäksi työssä selvitettiin ero järjestelmien vaatimissa investoinneissa ja huoltokustannuksissa.
Lauhdutuslämmön käyttö yli kaksinkertaistaa vuotuisen sähkön kulutuksen, mutta tekee energian kokonaiskustannuksista noin 20 % edullisemmat. Lämmöntalteenoton vaatimat lisäinvestoinnit maksavat itsensä takaisin jo kahdessa vuodessa. Koko elinkaaren aikana kahdessakymmenessä vuodessa ovat järjestelmän kustannukset nykyarvoltaan liki 280 000 € edullisemmat.
Elinkaarikustannusten laskennan ja energiasimuloinnin yhteydessä saatujen energiankulutustietojen perusteella työssä laskettiin konesalin energiatehokkuutta mittaavat PUE- ja NPUE-arvot. Tulosten perusteella lämmöntalteenotto ei heikennä konesalin energiatehokkuutta, kun käytetään tapauskohtaisesti parhaiten soveltuvaa mittausarvoa.