Nykyaikaisen matalaenergiakoulun lämpimän kiertoveden energiatalouden optimointi

Abstract

Insinöörityössä pyritään selvittämään, miten lämpimän veden kierron energiataloutta voidaan parantaa. Työssä mallinnettiin perinteinen kuparinen runkoverkosto käyttövedelle. Tämä runko kopioitiin ja rungon materiaali vaihdettiin komposiitiksi. Kupariverkosto mallinnettiin myös standardin SFS 3977 mukaan lasketuilla lämpöhäviöillä.

Komposiittirunko mallinnettiin kahdella eri kiertoveden nopeudella 0,5 m/s ja 1,0 m/s. Lopputuloksena saadut putkiston painehäviöt olivat kuitenkin aika vähäiset, eikä niillä ole suurta merkitystä pumpun energiatalouteen.

Kiertovesipumpun valinnassa kuitenkin tuli esille, että kannattaa valita energia plus- merkinnällä varustettu pumppu. Pumpun hankintahinta on korkeampi kuin perinteisen pumpun, mutta modernimpi pumppu maksaa itsensä takaisin alentuneina käyttökustannuksina jo parissa vuodessa.

Lisäksi perinteiset linjasäätöventtiilit kannattaisi ehkä korvata Circon termostaattisilla linjasäätöventtiileillä. Tämä venttiili säätää putkiston virtaamaa lämpötilan perusteella.

Järjestelmän mallinnus tarkoilla putkiston lämpöhäviöillä pienensi putkiston virtausta tässä tapauksessa puoleen, millä on iso merkitys lämpimän käyttöveden kiertojohdon lämpöenergiahäviöissä.

The purpose of this Bachelor’s thesis was to improve the energy efficiency of a hot water circulation system. At first, a water system made of copper piping was designed and modeled by using a CAD program. The copper system was also simulated using heat loss equations according to the standard SFS 3977. Secondly, the water system was copied and the copper piping was replaced with composite piping. Even the copper system was simulated with SFS 3977 heat loss equations.

The modeling of the composite water system was done for several velocities of water. The results showed that velocity has only a minor effect on both the pressure loss of the system and the energy efficiency of a circulation water pump.

According to the results shown in the pumping cost calculation, the pumping costs are remarkably lower when a modern circulation water pump with a frequency converter is deployed. The higher investment cost of the modern pump pays itself back in two years.

The energy efficiency of the circulation water pump can be improved by replacing the traditional regulating valves with thermostatic regulating valves. The thermostatic valve regulates the flow automatically according to the temperature of the circulating water and eliminates the risk of Legionella bacteria in the system.

Using the SFS3977 standard for heat loss calculations has a significant effect on the energy consumption. When the standard is deployed, the heat loss was significantly smaller, and the circulation is halved