Esilämmitys ja viilennys kanavapatterilla : vaikutusten arviointi pientaloissa

Abstract

Tämän opinnäytetyön aiheena oli tutkia ulkoilmakanavapatterilla toteutettavia esilämmitys- ja viilennysjärjestelmiä pientaloissa. Tavoitteena oli selvittää järjestelmän vaikutuksia maalämpökaivon mitoittamiseen ja saada käsitys järjestelmän kannattavuudesta tutkimuskohteena olevan pientalon esilämmityspatterista tehtyjen mittaustuloksien avulla. Opinnäytetyössä apuna käytettiin CADMATIC 2023 -energialaskentatyökalua, IDA ICE -ohjelmaa tutkimuskohteen lämmitys- ja jäähdytysenergiantarpeen määrittämiseksi ja Earth Energy Designer -ohjelmaa maalämpökaivon mitoittamiseen. Opinnäytetyössä keskityttiin porakaivolla toteutettaviin maalämpökohteisiin. Perusajatuksena oli, että uudisrakennukseen olisi valittu lämmitysjärjestelmäksi maalämpö porakaivolla, jolloin esilämmitys- ja viilennysjärjestelmän hankintakustannukset olisivat maltilliset.

Opinnäytetyön tietoperustana käytettiin talotekniikka-alan kirjallisuutta, Ympäristöministeriön asetuksia ja ohjeita rakennuksen lämmityksen ja jäähdytyksen tehon- ja energiantarpeen laskennasta, Rakennustietosäätiön julkaisemia ohjekortteja ja valmistajien materiaaleja. Tietoperustaa hyödynnettiin laajasti ja monipuolisesti laadun varmistamiseksi. Lisäksi hyödynnettiin opinnäytetyön tekijän laajaa kokemusta LVI-alalta.

Ensimmäisessä vaiheessa opinnäytetyössä käsiteltiin pientalon ilmanvaihtojärjestelmää ja sen energiankulutusta, maalämpöjärjestelmän toimintaa, lämmönkeruutapoja ja lämpökaivon mitoittamiseen liittyviä tekijöitä ja lämpökaivon optimointia. Toisessa vaiheessa tutkittiin esilämmitys- ja viilennysjärjestelmää yleisesti, ilmanvaihdon jälkilämmityksen energiankulutuksen laskentaa ja lämmöntalteenoton hyötysuhteen vaikutusta siihen sekä viilennyksen ja jäähdytyksen tehon- ja energiatarpeen laskemista. Kolmannessa vaiheessa määritettiin tutkimuskohteen lämmityksen ja jäähdytyksen tehon- ja energiatarpeet sekä esilämmitysjärjestelmän mittausdatan perusteella määritettiin siitä tutkimuskohteeseen vuosittain saatava energia ja suurimmat tehot. Niiden perusteella tehtiin Earth Energy Designer -ohjelmalla simulointeja esilämmitysjärjestelmän vaikutuksista maalämpökaivon mitoittamiseen. Lopuksi laskennalla saatuja tietoja hyödyntämällä tutkittiin esilämmitysjärjestelmän kannattavuutta investointina.

Tutkimuksesta saatujen tuloksien perusteella todettiin esilämmitysjärjestelmän säästävän energiaa tutkimuskohteessa noin 1250 kWh. Järjestelmän hankintakustannuksiin nähden taloudellinen säästö jäi kuitenkin pieneksi ja tutkimuskohteen osalta takaisinmaksuajaksi saatiin noin 30 vuotta. Yhdistämällä järjestelmään jäähdytys puhallinkonvektorilla investoinnin kannattavuus luultavasti paranisi huomattavasti, mikäli sitä verrattaisiin kompressorikylmään.