Ilman vaikutus nestekiertoisen lämmöntalteenottojärjestelmän hyötysuhteeseen

Abstract

Rakennusten energian kulutuksen vähentäminen on keskeinen osa ilmastonmuutoksen torjuntaa ja rakennusten ylläpitokustannuksien nousun hillintää. Tyypillisesti Suomessa tuloilman lämmittämisen osuus koko rakennuksen lämmitysenergian tarpeesta on 30–50 %. Tästä määrästä poistoilman lämmöntalteenottojärjestelmä voi kattaa laitetyypin mukaan noin 50–80 %. Lämmöntalteenottojärjestelmän mahdollisimman korkealla hyötysuhteella vähennetään tarvittavan ostoenergian määrää ja parannetaan rakennuksen energiatehokkuutta.

Opinnäytetyön tarkoituksena oli tutkia ilman vaikutuksia nestekiertoisen lämmöntalteenottojärjestelmän hyötysuhteeseen mittaamalla saman huolellisesti ilmatun ja ilmaa sisältävän järjestelmän hyötysuhteen mahdollisia muutoksia manipuloimalla ilman määrää nestekiertoisen lämmöntalteenottojärjestelmän nestekierron sisällä. Tavoitteena oli tuottaa tietoa nesteeseen sekoittuneen ilman vaikutuksesta järjestelmän hyötysuhteeseen, sen muista vaikutuksista lämmönsiirtoverkostoon sekä heikentyneen hyötysuhteen aiheuttamasta lisääntyneestä energiankäytöstä ja sen kustannuksista kiinteistön omistajalle. Mittaukset toteutettiin seuraamalla ilman määrää nesteessä sekä järjestelmän hyötysuhdetta pattereiden molemminpuolisin tulo- ja poistoilman lämpötilamittauksin.

Tutkimuksessa havaittiin hyötysuhteen eroavaisuuksia työssä tutkitun hyvin ilmatun ja ilmaa sisältävän nestekiertoisen lämmöntalteenottojärjestelmän välillä sekä esitetään laskelma kasvaneesta lämmitysenergian tarpeesta johtuvasta lisäkustannuksesta kiinteistön omistajalle lämmityskauden aikana. Nestekiertoisten järjestelmien ilmauksen merkitys on LVI-alalla yleisesti tiedossa, mutta aina sitä ei kuitenkaan ole suoritettu parhaalla mahdollisella tavalla. Tutkimuksen tulokset korostavat huolellisen ilmanpoiston merkitystä parhaan energia- ja kustannustehokkuuden saavuttamisessa nestekiertoisessa lämmöntalteenottojärjestelmässä.

Reducing the energy consumption of buildings is a key part in combating climate change and curbing the rise in building maintenance costs. Typically, in Finland, heating the supply air accounts for 30–50% of the entire building's heating energy needs. Of this amount, the exhaust air heat recovery system can cover approximately 50–80%, depending on the device type. With the highest possible efficiency of the heat recovery system, the amount of necessary purchased energy is reduced, and the energy efficiency of the building is improved.

The purpose of this thesis was to study the effects of air on the efficiency of a liquid-circulating heat recovery system by measuring possible changes in the efficiency of the same carefully bleeded and air-containing system by manipulating the amount of air inside the liquid circulation. The objective was to produce information about the effect of air mixed with liquid on the efficiency of a liquid-circulating heat recovery system, its other effects on the heat transfer system, increased energy use caused by the reduced efficiency and its costs for the property owner. The measurements were carried out by observing the amount of air in the liquid and evaluating the efficiency of the system by measuring the temperature of the inlet and outlet air on both sides of the heat exchangers.

The results showed differences in efficiency between carefully bleeded and air-containing liquid-circulating heat recovery system studied in this thesis. A calculation of the additional cost to the property owner during the heating season due to the increased need for heating energy was presented in the thesis. The importance of careful air removal in liquid-circulating systems is generally known in the HVAC industry, but it has not always been carried out in the best possible manner. The results of this study emphasized the importance of careful air removal in achieving the best energy and cost efficiency in a liquid-circulating heat recovery system.