Energioptimeringsprogram för värmesystem

Abstract

Detta examensarbetes syfte var att skapa ett program som dels minskar en fastighets energiförbrukning, dels ger funktionalitet för efterfrågeflexibilitet på behovet av fjärrvärme. Slutmålet var att genom energioptimering kunna sänka mängden koldioxidutsläpp som uppvärmningen av fastigheten orsakar samt att minska belastningen på fjärrvärmenätet vid kritiska tillfällen. Man ville ta fram ett program som optimerar energiförbrukningen genom att sänka temperaturerna för vissa värmesystem i en fastighet. Sänkningen ska ske under de tider på dygnet som fastigheten inte används och således inte påverka komforten då fastigheten är i användning. Som komplement till energioptimeringen ville man även få funktionalitet för efterfrågeflexibilitet på fjärrvärmen i de fall då fastigheten är ansluten till ett fjärrvärmenät.

Arbetet utfördes åt Fidelix Oy som en del av ett projekt som Seinäjoki stad har med avsikt att sänka stadens koldioxidutsläpp. Projektet omfattar att utföra energioptimering i samtliga av stadens fastigheter som använder sig av Fidelix fastighetsautomationssystem. Detta arbete omfattar uppgörandet av ett program enligt slutkundens krav för en lågstadieskola i Seinäjoki.

I teorin ges information om hur ett fastighetsautomationssystem byggs upp och används för reglering av värmesystem. Relevanta värmesystems uppbyggnad och funktion beskrivs samt teori för hur efterfrågeflexibilitet kan implementeras.

Resultatet blev två programblock med tillhörande element för användargränssnittet som lätt kan implementeras i samtliga av slutkundens fastigheter där Fidelix fastighetsautomationssystem används. Ett exempel ges även som indikerar att man kan uppnå avsevärd energibesparing genom att optimera en fastighets automationssystem.

Tämän opinnäytetyön tarkoituksena oli luoda ohjelma, joka sekä vähentää kiinteistön energiankulutusta että tarjoaa kysynnänjoustavuutta kaukolämmön tarpeeseen. Lopullisena tavoitteena oli pystyä vähentämään kiinteistön lämmittämisestä aiheutuvia hiilidioksidipäästöjä energiaoptimoinnilla ja pienentämään kaukolämpöverkon kuormitusta kriittisinä aikoina. Haluttiin kehittää ohjelma, joka optimoi energiankulutusta vähentämällä tiettyjen kiinteistön lämmitysjärjestelmien lämpötiloja. Optimointi tulee tehdä sinä vuorokauden aikana, jolloin kiinteistö ei ole käytössä, jotta mukavuuteen ei vaikuteta kiinteistön ollessa käytössä. Täydennyksenä energiaoptimointiin haluttiin myös toimivuutta kaukolämmön kysyntäjoustavuuteen tilanteissa, joissa kiinteistö on liitetty kaukolämpöverkkoon.

Työ tehtiin Fidelix Oy:lle osana hanketta, jossa Seinäjoen kaupunki aikoo vähentää kaupungin hiilidioksidipäästöjä. Hankkeessa tehdään energianoptimointi kaikissa kaupungin kiinteistöissä, jotka käyttävät Fidelixin kiinteistöautomaatiojärjestelmää. Tämä työ käsittää ohjelman kehitystä, joka täyttää asiakkaan vaatimukset yhdelle peruskoululle Seinäjoella.

Teoria kertoo, miten kiinteistöautomaatiojärjestelmä rakennetaan ja miten sitä käytetään lämmitysjärjestelmien säätelyyn. Asiaankuuluvien lämmitysjärjestelmien rakenne ja toiminta kuvataan sekä annetaan teoriaa siitä, kuinka kysyntäjoustavuus voidaan toteuttaa.

Tuloksena syntyi kaksi ohjelmalohkoa ja niihin liittyvät elementit käyttöliittymälle. Nämä ohjelmalohkot ja käyttöliittymäelementit voidaan helposti toteuttaa kaikkiin loppuasiakkaan kiinteistöihin, joissa Fidelixin kiinteistöautomaatiojärjestelmää käytetään. Esimerkki annetaan myös, joka osoittaa, että kiinteistön automaatiojärjestelmän optimoinnilla voidaan saavuttaa merkittäviä energiansäästöjä.

The purpose of this thesis was to create a program that both reduces a building’s energy consumption as well as provides functionality for demand-side flexibility on district heating. The goal was to through energy optimization reduce the amount of carbon dioxide emissions caused by heating up the building and to reduce the load on the district heating network at critical times. A program that optimizes the energy consumption in a building by lowering the temperatures for certain heating systems was to be created. The heat reduction should take place during the times of the day when the building is unoccupied, and thus not affect the comfort when the building is in use. As a complement to the energy optimization, there should also be implemented functionality for demand-side flexibility on district heating in cases where the building is connected to a district heating network.

The work was conducted for Fidelix Oy as part of a project where the city of Seinäjoki intends to reduce the city's carbon dioxide emissions. The project includes performing energy optimization on all of the city's buildings that use Fidelix's building automation system. This work covers the creation of a program according to the end customer's requirements for an elementary school in Seinäjoki.

The theory provides information on how a building automation system is built and used for regulating heating systems. The structure and function of relevant heating systems are described as well as theory for how demand-side flexibility can be implemented.

The result was two program blocks with associated elements for the user interface that can easily be implemented in all of the end customer's buildings where Fidelix´s building automation systems are being used. An example is also given which indicates that significant energy savings can be achieved by optimizing a building's automation system.