Hybridilämpöpumppujärjestelmän toimintavarmuuden kehittäminen rakennusautomaation avulla

Abstract

Hybridilämpöpumppujärjestelmiä rakennetaan Suomessa runsaasti vuosittain. Järjestelmien toimintavarmuus on tärkeää energiatehokkuuden sekä kustannusten kannalta. Järjestelmissä havaitaan ongelmia huomattavan paljon ja ongelmien korjaaminen on hankalaa.

Opinnäytetyö toteutettiin Ramboll Finland Oy:n toimeksiannosta. Työssä esitellään hybridilämpöpumppujärjestelmän keskeiset komponentit ja niiden toiminta. Työssä selvitettiin hybridilämpöpumppujärjestelmien toimintavarmuuden tilanne tällä hetkellä sekä mahdolliset ongelmakohdat. Työn avulla pyritään korjaamaan ongelmakohtia rakennusautomaation avulla ja parantamaan siten järjestelmien toimintavarmuutta. Opinnäytetyössä suoritettiin kysely suurille kiinteistönomistajille, joiden kiinteistöissä on lämpöpumppujärjestelmiä. Kyselyssä selvitettiin lämpöpumppujen määrä, ongelmallisten järjestelmien määrä sekä mahdolliset ongelmakohdat. Työssä haastateltiin Ramboll Finland Oy:n kokenutta rakennusautomaation asiantuntijaa toimintavarmuuden kehittämisestä. Haastattelussa selvitettiin mahdolliset tavat parantaa järjestelmien toimintavarmuutta.

Hybridilämpöpumppujärjestelmät ovat suuria kokonaisuuksia, joten niiden suunnittelu tulee olla tarkkaa ja keskittyä koko järjestelmään. Ongelmakohtia ovat esimerkiksi mitoitusvirheet, suunnitteluvirheet sekä muut järjestelmään liittyvät tarkkaavaisuutta vaativat toimenpiteet. Tarkastukset ja mittaukset on tärkeä tehdä järjestelmän lämmityskaudella, jolloin ongelmakohdat tulevat esille välittömästi. Mahdolliset lisäykset mittauksiin parantavat myös reagoimisnopeutta järjestelmien ongelmiin. Pilvipalvelun tai etäkäytön soveltaminen järjestelmiin nopeuttaa ongelmakohtien tunnistamista ja reagoimista.

Hybridilämpöpumppujärjestelmät ovat monimutkaisia järjestelmiä, joiden toteutus vaatii tarkkaa suunnittelua, yhteistyötä, yhteensovitusta sekä tarkkaa tietoa järjestelmän kokonaisuudesta. Toimintavarmuutta on mahdollista kehittää, mutta järjestelmän toimintavarmuus vaatii muidenkin osien toimintaa, joihin ei voi vaikuttaa rakennusautomaatiolla.

Kehitysehdotuksena on tutkia järjestelmän toimintavarmuuden kehittämistä koko järjestelmän kannalta ja kaikkien toimijoiden kanssa, jolloin mahdolliset automaation ulkopuoliset ongelmat saataisiin ratkaistua.

A significant number of heat pump systems are installed in Finland every year. Reliability of systems is important in terms of energy efficiency and cost. Many problems are detected in the systems and fixing them is difficult.

This thesis was commissioned by Ramboll Finland Oy. The purpose of the thesis was to present heat pump components and operation. The reliability of hybrid heat pumps and the main reasons of problems were clarified in this study. The objective was to provide solutions to problems in heat pump systems and improve reliability of hybrid heat pump systems. A survey and an interview were used to gather data on the main problems and ways to improve reliability.

Hybrid heat pump systems are large and complex, and planning requires accuracy and good understanding of the whole system. Errors in planning and dimensioning are the main problem source. It is important to do inspections and measurements during heating seasons, when the system is running at full power. This way the faults will be noticed immediately. Application of remote access in the system is important in the development of operational reliability and rapid response to problems.

It is possible to improve reliability of hybrid heat pump systems, but it is complicated, and planning requires focus, collaboration, and combination of plans. Hybrid heat pump systems also include technology that cannot be influenced by building automation. It is suggested in this study that further research should be done from the perspective of the whole system, and everybody involved in its operation.