Vasikkakasvattamon lämmitysjärjestelmän suunnittelu uusiutuvia energioita hyödyntäen

Abstract

Tässä opinnäytetyössä tehtiin lämmitysjärjestelmien suunnittelua ja mitoitusta pohjoiskarjalaiselle vasikoiden välikasvattamolle. Vertailemalla erilaisia lämmitysratkaisuja ja laskemalla niiden kustannuksia ja takaisinmaksuaikoja, oli tarkoitus vähentää maatilan energiankustannuksia ja parantaa kannattavuutta. Maatilan energiankulutus on vuodessa 54 MWh, josta suurin osa kuluu rakennuksien lämmitykseen, sillä pienille vasikoille on lämpötilasuositus vähintään +12 °C-astetta.

Työn alussa käsitellään erilaisia energiavaihtoehtoja ja käydään aiheeseen liittyvää teoriaa. Maatilan kokonaisenergiankulutuksesta lasketaan lämmitysenergian kulutus ja sen jakautuminen eri kohteille. Työssä mitoitettiin, suunniteltiin ja tehtiin kannattavuusarviot maalämpöratkaisulle sekä puu- ja hakekattilajärjestelmälle sekä vertailtiin niiden hyötyjä keskenään. Maatilat saavat myös 35 % investointitukea uusiutuvia energioita koskeviin energiaratkaisuihin, ja tuen määrä otetaan laskelmissa huomioon.

Hakelämmitysjärjestelmä osoittautui kannattavimmaksi vaihtoehdoksi kohdemaatilalle, vaikka sen investointikustannukset olivat kaikkein kalleimmat. Hakkeen edullinen hinta vaikutti järjestelmän kannattavuuteen eniten. Ilmanvaihto osoittautui suurimmaksi lämpöhäviötekijäksi, joten jatkotutkimuksissa voisi keskittyä ilmanvaihdon lämmöntalteenoton kehittämiseen navettaolosuhteisiin.

The main object in this thesis was to make a plan and size for a suitable heating system in North Karelian calf rearing unit farm. This work gives information about the different heating systems, compares heating fuels, and tries to have an impact on farm’s profitability. In the farm there are two calf rearing unit and one detached house. There are altogether 150 calves in three part breeding system and the total energy consumption in the whole farm is 54 MWh. The biggest part of that is heating. Calves need good air conditioning and at least + 12 °C.

In the beginning, the first step was to share parts the total energy consumption. The biggest part is ventilation heat loss. Ventilation takes a lot of warm air in the calf rearing unit. Without heat recovery all the warm air leaches out. Calves also produce heat and when there are 150 calves heat production is quite a big part. Bigger calf rearing unit need heating when outside is under -5 °C degrees. Smaller building needs heating when outside temperature is below -10 °C.

In this project several different possible heating systems were compared with each other, and three of these options were chosen. Those three systems were geothermal heating, wood boiler heating and wood chip heating. The three main objectives in the thesis were research investment costs, fuel and operation costs and suitability of different heating systems in this farm. Fuel costs were compared in today’s energy prices and calculated payback time for energy investments. Farms can get assistance 35 % of total renewable energy investment costs. This assistance was calculated in profitability calculations.