Ilmaisenergian hyödyntäminen pientalojen lämmittämisessä : energiavaraajien kannattavuuden tarkastelu

Abstract

Tässä työssä selvitetään ilmaisenergian, sekä lämmönvarastoinnin hyötyjä omakotitalojen lämmityksessä. Työssä simuloidaan fiktiivisen rakennuksen energiankulutusta, jota käytetään referenssinä lämmityskustannusvertailussa eri lämmitysmuodoille sekä ilmaisenergiaa ja lämmönvarastointia hyödyntäville järjestelmille.

Ilmaisenergiaa tuotetaan työssä aurinkokeräinten avulla. Lämpöenergiaa varastoidaan rakennuksen alapohjaan integroituun lämpöenergiavaraajaan, jossa energia varataan hiekkaan tai veteen ja hyödynnetään rakennuksen lämmittämiseen.

Kustannusvertailua tehdään lämmitysjärjestelmien ostoenergialle sekä järjestelmien hankinta kustannuksille. Vertailussa on mukana maalämpö, vesi-ilmalämpöpumppu sekä sähkölämmitys. Järjestelmien kustannuksia tarkastellaan sellaisenaan sekä silloin, kun rinnalla toimii ilmaisenergian lähde ja energianvarastointijärjestelmä. Vertailu suoritetaan kuukausitason tarkastelulla, taulukkolaskimella.

Selvityksen perusteella voidaan ilmaisenergiaa sekä lämmönvarastointia hyödyntämällä saavuttaa kustannustehokkaampi lämmitysjärjestelmä, ostoenergia ja hankinta kustannuksiltaan kuin tavanomainen lämmitysjärjestelmä.

The purpose of this thesis was to study the use of free energy sources and energy storage systems in a single-family house. The energy consumption of a fictive building is simulated and compared to the energy consumptions and system costs of different heating solutions.

Solar collectors are used to create a free energy source. The solar energy is stored in two types of thermal energy storage systems that are integrated in the foundation of the building. The materials used in the energy storage systems are water and sand. The stored energy is then used to heat the building.

The cost comparisons are based on the systems assembly costs and energy usage. The heating solutions involved in the comparison are geothermal heating, air-source heat pump and electric heating. The comparisons are done between every heating solution when they are utilizing free energy and energy storage, versus when they are working as standalone units. The comparisons are based on average energy consumptions which are calculated via a spreadsheet calculator.

As a result of this research, it can be stated that it is possible to lower both the system and energy usage costs by utilizing free energy sources and energy storage systems compared to standalone heating systems.