Käyttövesijärjestelmät ja niiden elinkaarikustannukset korkeassa rakennuksessa

Abstract

Korkean rakentamisen yleistyessä Suomessa lisääntyy myös tarve tutkittuun tietoon perustuville standardisoiduille ratkaisumalleille LVI-tekniikan osalta. Rakennushankkeet tulisi yhtä aikaa suorittaa tehokkaasti sekä kustannusten että energiankulutuksen kannalta, mikä edellyttää toimintatapojen ja suunnitteluratkaisujen vakiintumista ja ratkaisujen tarkastelua koko elinkaaren ajalta.

Tässä opinnäytetyössä keskitytään korkeiden rakennusten käyttövesijärjestelmien erityispiirteisiin. Työn alussa käsitellään kylmän veden järjestelmiä ja erilaisia tapoja hallita verkoston painetasoja. Kylmän veden järjestelmien jälkeen työssä esitellään erilaiset lämpimän käyttöveden tuotantotavat sekä kiertovesijärjestelmät ja niiden vaihtoehtoiset ratkaisut, joilla varmistetaan riittävän lämpötilan säilyminen verkostossa. Käyttövesijärjestelmien toteutustapojen lisäksi työssä käsitellään korotetun paineen käyttövesijärjestelmille tyypillisiä riskejä ja kuinka niitä voidaan ehkäistä järjestelmien suunnitteluvaiheessa.

Lisäksi työssä tutkittiin rakennuksen käyttövesijärjestelmän vyöhykejaon vaikutuksia järjestelmän energiankulutukseen ja elinkaarikustannuksiin. Vyöhykejako on keskeinen keino hallita käyttövesijärjestelmien painetasoja rakennuksen kor-keuden kasvaessa, joten järjestelmiä suunnitellessa on oleellista tiedostaa erilaisten ratkaisujen vaikutukset järjestelmän elinkaareen.

Tutkimus toteutettiin Helsingissä sijaitsevassa 35-kerroksisessa asuinkerrostalossa. Tutkittavaksi järjestelmäksi valittiin rinnan kytketty vyöhykejakoinen paineenkorotusjärjestelmä, jossa on keskitetty lämpimän käyttöveden tuotanto ja lämpimän veden kierto. Tutkimuksen toteuttamiseksi työssä arvioitiin paineenkorotusasemilta vaadittavat paineenkorotukset, käyttöveden kulutusprofiili sekä järjestelmän investointi-, käyttö- ja huoltokustannukset eri tilanteissa.

Työn tuloksena saatiin selville, että käyttövesijärjestelmien energiankulutus pienenee jaettaessa rakennus useampaan käyttövesivyöhykkeeseen, mutta samalla elinkaarikustannukset kuitenkin kasvavat. Tutkimuksen tuloksien pohjalta työssä arvioitiin käytettyjen muuttujien ja lähtöarvojen luotettavuutta ja niiden vaikutuksia tutkimuksen tuloksiin.

As high-rise construction becomes more common in Finland, the need for standardized design guidelines and regulations based on research data is increasing. Currently there is a lack of research regarding high-rise domestic water systems and the effects they have on the lifecycle costs of the building in Finland. In order to increase the efficiency of high-rise construction projects, it is necessary to form standard solutions for basic scenarios.

The purpose of this thesis is to provide the reader with a comprehensive understanding of the specific features of high-rise domestic water systems and study how different pressure-zone divisions affect the systems energy consumption and lifecycle costs.

The research was conducted on a 31-storey residential building located in Helsinki, Finland. The selected system for the research was a zone-divided booster system with centralized domestic hot water production with a hot water recirculation. The research methods included estimating the pressure boost needed from the booster stations, the load profile of the pressure booster units, investment and maintenance costs and the energy consumption of the system in different scenarios.

The results suggest that by increasing the amount of pressure zones it is possible to decrease the energy consumption of the system, but the lifecycle costs increase significantly.