Rakennusten energiaratkaisujen optimointi
Nurmi, Jyri (2022)
2022
All rights reserved. This publication is copyrighted. You may download, display and print it for Your own personal use. Commercial use is prohibited.
Julkaisun pysyvä osoite on
https://urn.fi/URN:NBN:fi:amk-202205047214
https://urn.fi/URN:NBN:fi:amk-202205047214
Tiivistelmä
Ilmastonmuutoksen ehkäisemiseksi nykypäivän ja tulevaisuuden rakentaminen tulee olla entistä energiatehokkaampaa huomioiden eri kulutustekijät sekä pyrkien päästöjen vähenemiseen. Rakennusten lämmitysenergiaratkaisujen optimoinnilla pystytään vastaamaan tulevaisuuden rakentamisen haasteisiin energia- ja kasvihuonepäästömääräysten kiristyessä.
Työn tarkoituksena oli tutkia kohderakennusten lämmitysenergianlähteiden optimointia ja energialaskentaa sekä luoda pohja työn tilaajan energiakonsultointipalveluun. Opinnäytetyö rajattiin kahden kohderakennuksen lämmitysenergia-lähteiden optimointiin. Tavoitteena oli selvittää rakennuksen lämmityksen huipputehontarve ja optimaalisin teho rakennuksen maalämpöpumpulle. Toisen kohderakennuksen osalta tavoitteena oli verrata kauko- ja maalämmön elinkaarikustannuksia ostoenergiankulutuksen ja käyttökustannusten osalta. Lisäksi tavoitteena oli rakentaa rakennusten lämmitysenergianlähteiden optimointiin soveltuvia IDA ICE -laskenta- ja optimointimalleja, joita voidaan hyödyntää IFC-tietomallin kanssa.
Tutkimus suoritettiin dynaamisen laskennan IDA ICE -ohjelmistolla ja ohjelmiston Graphical Script- ja Parametric Run -työkaluilla. Rakennusten IFC-mallien tutkintaan hyödynnettiin ArchiCAD- ja Simplebim-ohjelmia. Elinkaaren laskentaan käytettiin energiayhtiöiden hinnastoja sekä Microsoft Excel -ohjelmistoa.
Tuloksena syntyi laskelmat toimistorakennuksen lämmityksen huipputehontarpeesta ja maalämpöenergiantarpeesta sekä selvitys optimaalisimmasta maa-lämpöpumpun tehosta. Koulurakennuksen osalta tuloksena saatiin laskelma kaukolämmön ja maalämmön ostoenergiantarpeesta yhden vuoden ajalle. Verrattaessa kaukolämmön ja maalämmön ostoenergiankulutusta todettiin maa-lämmön ostoenergiantarpeen olevan noin kolme kertaa pienempi kuin kauko-lämmön. Lisäksi maalämmön todettiin olevan edullisempi 20 vuoden elinkaaren käyttökustannuksiltaan verrattuna kaukolämpöön. Tuloksena rakennettiin myös IDA ICE -laskenta- ja optimointimallit, joita voi hyödyntää IFC-tietomallin kanssa.
IDA ICE -ohjelmisto soveltuu tutkimuksen kohderakennusten energiaselvityksiin ja se mahdollistaa yksityiskohtaisen tarkastelun rakennuksen taloteknisistä järjestelmistä etsittäessä optimaalisinta ratkaisua. Maalämpö on energiatehokkaampi lämmitysjärjestelmä useimmissa kohteissa kaukolämpöön verrattaessa. Tuloksia ja malleja voidaan hyödyntää rakennuksen taloteknisten järjestelmien tarkasteluun sekä markkinointiin tilaajaorganisaatiossa.
Työn tarkoituksena oli tutkia kohderakennusten lämmitysenergianlähteiden optimointia ja energialaskentaa sekä luoda pohja työn tilaajan energiakonsultointipalveluun. Opinnäytetyö rajattiin kahden kohderakennuksen lämmitysenergia-lähteiden optimointiin. Tavoitteena oli selvittää rakennuksen lämmityksen huipputehontarve ja optimaalisin teho rakennuksen maalämpöpumpulle. Toisen kohderakennuksen osalta tavoitteena oli verrata kauko- ja maalämmön elinkaarikustannuksia ostoenergiankulutuksen ja käyttökustannusten osalta. Lisäksi tavoitteena oli rakentaa rakennusten lämmitysenergianlähteiden optimointiin soveltuvia IDA ICE -laskenta- ja optimointimalleja, joita voidaan hyödyntää IFC-tietomallin kanssa.
Tutkimus suoritettiin dynaamisen laskennan IDA ICE -ohjelmistolla ja ohjelmiston Graphical Script- ja Parametric Run -työkaluilla. Rakennusten IFC-mallien tutkintaan hyödynnettiin ArchiCAD- ja Simplebim-ohjelmia. Elinkaaren laskentaan käytettiin energiayhtiöiden hinnastoja sekä Microsoft Excel -ohjelmistoa.
Tuloksena syntyi laskelmat toimistorakennuksen lämmityksen huipputehontarpeesta ja maalämpöenergiantarpeesta sekä selvitys optimaalisimmasta maa-lämpöpumpun tehosta. Koulurakennuksen osalta tuloksena saatiin laskelma kaukolämmön ja maalämmön ostoenergiantarpeesta yhden vuoden ajalle. Verrattaessa kaukolämmön ja maalämmön ostoenergiankulutusta todettiin maa-lämmön ostoenergiantarpeen olevan noin kolme kertaa pienempi kuin kauko-lämmön. Lisäksi maalämmön todettiin olevan edullisempi 20 vuoden elinkaaren käyttökustannuksiltaan verrattuna kaukolämpöön. Tuloksena rakennettiin myös IDA ICE -laskenta- ja optimointimallit, joita voi hyödyntää IFC-tietomallin kanssa.
IDA ICE -ohjelmisto soveltuu tutkimuksen kohderakennusten energiaselvityksiin ja se mahdollistaa yksityiskohtaisen tarkastelun rakennuksen taloteknisistä järjestelmistä etsittäessä optimaalisinta ratkaisua. Maalämpö on energiatehokkaampi lämmitysjärjestelmä useimmissa kohteissa kaukolämpöön verrattaessa. Tuloksia ja malleja voidaan hyödyntää rakennuksen taloteknisten järjestelmien tarkasteluun sekä markkinointiin tilaajaorganisaatiossa.