Kaukokylmän simulointi eristämättömällä muoviputkella
Makkonen, Matias (2024)
Julkaisun pysyvä osoite on
https://urn.fi/URN:NBN:fi:amk-2024060722194
https://urn.fi/URN:NBN:fi:amk-2024060722194
Tiivistelmä
Tiukentuneet energiamääräykset ja asuinmukavuuden vaatimukset ovat lisänneet jäähdytyksen suosiota. Rakennusten jäähdytyksen käyttöaste on vuositasolla pieni, mikä tekee kaukolämmön tapaan rakennettavasta kaukokylmästä kallista. Ruotsissa, missä kaukokylmää tuotetaan kolme kertaa enemmän, hyödynnetään usein muoviputkea kustannustehokkaampana vaihtoehtona.
Mikäli verkoston rakenne ja kaukokylmän tuotantotapa sallivat, muovista tehtyä kaukokylmää ei välttämättä tarvitse eristää. Tällöin riskinä voi olla menoveden lämpeneminen ja suuret lämpöhäviöt. Tämän työn tavoitteena oli simuloida eristämättömiä muovisia kaukokylmäputkia ja selvittää miten eri asennustavat vaikuttavat niiden lämpöhäviöihin ja -kuormiin.
Lempäälän Saikkaan rakentuu vuonna 2026 asuntomessut. Eristämättömällä muoviputkella on tarkoitus hakea kilpailukykyä pientalojen jäähdytyksen järjestämiseksi. Vähäisten käyttökokemusten tueksi päätöksen tekoon kaivattiin dataa järjestelmän toimivuudesta.
Simulaatioissa tarkasteltiin putkikoon, maaperän lämpötilan ja sen lämmönjohtavuuden, asennussyvyyden, virtausnopeuden ja johtopituuden merkitystä. Simulaatiota validoitiin aikaisemmin todettujen teoreettisten arvojen perusteella. Simulointi perustuu elementtimenetelmään, jolla putkien ja maaperän välisiä lämmönjohtavuuksia saadaan mallinnettua.
Simulaatio osoitti, että lämpölinjan välittömässä läheisyydessä sijaitsevat kaukokylmäputket eivät lämpene kohtuuttomasti. Lämpölinjasta syntyvät lämpöhäviöt riittävät pitämään kaukokylmäveden sulana talvella. Jatkotutkimuksissa konseptia tulisi pilotoida ja verrata siitä saatavia mittauksia simulaation tuloksiin. Näin simulointia saataisiin validoitua ja se voisi vakiintua tavaksi mitoittaa uusia kaukokylmäverkkoja käyttäessä eristämätöntä muoviputkea.
Mikäli verkoston rakenne ja kaukokylmän tuotantotapa sallivat, muovista tehtyä kaukokylmää ei välttämättä tarvitse eristää. Tällöin riskinä voi olla menoveden lämpeneminen ja suuret lämpöhäviöt. Tämän työn tavoitteena oli simuloida eristämättömiä muovisia kaukokylmäputkia ja selvittää miten eri asennustavat vaikuttavat niiden lämpöhäviöihin ja -kuormiin.
Lempäälän Saikkaan rakentuu vuonna 2026 asuntomessut. Eristämättömällä muoviputkella on tarkoitus hakea kilpailukykyä pientalojen jäähdytyksen järjestämiseksi. Vähäisten käyttökokemusten tueksi päätöksen tekoon kaivattiin dataa järjestelmän toimivuudesta.
Simulaatioissa tarkasteltiin putkikoon, maaperän lämpötilan ja sen lämmönjohtavuuden, asennussyvyyden, virtausnopeuden ja johtopituuden merkitystä. Simulaatiota validoitiin aikaisemmin todettujen teoreettisten arvojen perusteella. Simulointi perustuu elementtimenetelmään, jolla putkien ja maaperän välisiä lämmönjohtavuuksia saadaan mallinnettua.
Simulaatio osoitti, että lämpölinjan välittömässä läheisyydessä sijaitsevat kaukokylmäputket eivät lämpene kohtuuttomasti. Lämpölinjasta syntyvät lämpöhäviöt riittävät pitämään kaukokylmäveden sulana talvella. Jatkotutkimuksissa konseptia tulisi pilotoida ja verrata siitä saatavia mittauksia simulaation tuloksiin. Näin simulointia saataisiin validoitua ja se voisi vakiintua tavaksi mitoittaa uusia kaukokylmäverkkoja käyttäessä eristämätöntä muoviputkea.