Ulkotekojään energiajärjestelmä : Lämmönkeruujärjestelmän mitoitus

Abstract

Opinnäytetyön taustana on ulkoliikuntapaikkojen energiatehokas rakentaminen. Työn aiheena on ulkotekojään lämmönkeruujärjestelmän mitoitus. Työn tarkoituksena oli selvittää ulkotekojään mitoittavat olosuhteet ja sitä kautta järjestelmän teho.

Ulkotekojään höyrystintehoa määrittäessä on aiemmin turvauduttu kokemusperäisiin tunnuslukuihin. Työssä tutkittiin vaihtoehtoista mitoitustapaa, jonka avulla järjestelmä voidaan mitoittaa todellista tehontarvetta vastaavaksi.

Opinnäytetyön tutkimusmenetelmänä käytettiin dynaamista simulointia, joka suoritettiin IDA ICE – Ice Rinks And Pools sovellusta hyväksi käyttäen. Teoriaosuus työhön koostettiin kirjallisuuslähteiden ja asiantuntijakeskusteluiden avulla. Esimerkkikohteena käytettiin Kuopion Lippumäkeen rakenteilla olevaa ulkotekojäätä.

Simulointien tuloksena saatiin 150 W/m2 jäähdytysteho, kun tyypillisesti käytetty tunnusluku oli 200 W/m2. Simuloinnista saatiin lisäksi huomattava määrä tuloksia komponenttien käyntiajoista ja tehoprofiileista, joita voidaan hyödyntää järjestelmän suunnittelussa.

Tuloksista huomattiin, että jään ylläpitovaiheen tehontarve on huomattavasti pienempi kuin jäädytysvaiheessa vaadittu teho. Jatkotutkimuksessa voitaisiin selvittää, onko mahdollista pienentää jäädytysvaiheen aiheuttamaa tehopiikkiä. Näin ollen jäähdytysjärjestelmän investointikustannus saataisiin vieläkin edullisemmaksi.

The subject of the thesis was inspired by the construction of energy efficient outdoor sports facilities. The main target of the thesis was to measure the cooling power on outdoor ice rinks. The purpose of this work was to create a guide to help design similar systems.

Previous measuring methods were based on estimates of those with experience. In the thesis, an alternative method was used to measure the system to meet the required cooling power. Dynamic simulation was used as a research method, which was carried out using the IDA ICE-Ice Rinks and Pools application. The theoretical part of the work was conducted through literature sources and expert discussions.

The outdoor ice rink that is under construction in Kuopio was used as an example. As a result of the simulations, a cooling power of 150 W/m2 was obtained, while the typical value was 200 W/m2. In addition, more information about the running times of the components and the power profile was researched. It can be helpful for designing the refrigeration systems.

The results shows that the power requirement for maintaining the ice after freezing is much lower than the power required for the actual freezing period. Further study could tell whether it is possible to reduce the power peak even more. Dynamic simulation proved that there is a great potential to cut the investment cost of refrigeration system.