Ulospuhallusilman hyödyntäminen uimahallin ilmanvaihdon esilämmitykseen lämpöpumpputekniikalla

Abstract

Rakennuksissa käytetään lähes 40 % kaikesta Suomessa kulutettavasta energiasta. Siten ne ovat myös suuria CO2-päästöjen aiheuttajia. Suurin vähennyspotentiaali liittyy jo olemassa olevan rakennuskannan energiatehokkuuden parantamiseen. Uimahallit ovat erityisen suuria energiankuluttajia, jolloin toimet energiatehokkuuden parantamiseksi tuovat vastaavasti suuria säästöjä. Uimahallit ovat myös ”lämmön tuottajia”, mikä tarkoittaa suurta hyödynnettävissä olevaa ylijäämälämmön määrää esimerkiksi ilmanvaihdon poistoilmasta. Opinnäytetyö käsittelee uimahallin ulospuhallusilman hyödyntämistä ilmanvaihdon esilämmitykseen lämpöpumpputekniikalla. Tavoitteena oli lisäksi tuoda esille koko prosessi Karhulan uimahallin lämmön talteenoton kehittämiseksi sekä todentaa saavutettu energiatehokkuus, säästöt ja kannattavuus.

Uimahallin energiankulutukset selvitettiin aiemmilta vuosilta 2015–2021. Kohteena olleen ilmanvaihtokoneen (PK3) mittauksilla laskettiin hyödynnettävissä oleva lämpöenergia. Lisäksi määritettiin uimahallin lämmöntarpeita, johon ylijäämälämpöä voisi hyödyntää. Saavutettava säästöpotentiaali määritettiin vertaamalla lämmitystarveluvulla sääkorjattuihin kuukausi- ja vuositason kulutuksiin tilannetta lämpöpumpun asennuksen jälkeen. Lopuksi järjestelmän kannattavuutta arvioitiin takaisinmaksumenetelmällä.

Lisälämmöntalteenottopatterin asennuksen jälkeen pesu- ja pukuhuoneiden kosteasta poistoilmasta saatiin keskimäärin noin 20 kW:n teho, jolloin lämpöpumpun lämmitysteho oli noin 32–35 kW ja kompressorin kuluttama sähkö noin 11,8 kW (ulkolämpötilan ollessa –10–+5 °C). Lämpöpumpun ja lisälämmöntalteenottopatterin käyttöönotto vaikutti PK3:n ulospuhalluslämpötilaan siten, että ulospuhallusilman lämpötila laski 8–10 °C:tta. Lämpöpumpulla voitiin tuottaa lämpötilaraja-arvojen sisällä mittausajanjakson mukaan noin 230 MWh/a. Sähkönkulutukseksi arvioitiin tällöin noin 70 MWh/a. Takaisinmaksuajaksi muodostui 17,5 vuotta nousseiden investointikustannusten ja arvioitua pienempitehoisen lämpöpumpun takia. Kannattavuutta on tarkoitus parantaa mm. pakkasajan oikeilla säädöillä, lisäämällä prosessiin säätö IV-verkon paluulämpötilan mukaan sekä parantamalla COP-arvoa. Esille on tullut myös lisälämmönjakoputket allasvesien lämmönsiirtimille allasveden lämmitykseen