Lämmityksen ja jäähdytyksen kulutusjousto

Abstract

Rakennukset ovat suurin yksittäinen energian kuluttaja. Lämmitys- ja jäähdytysenergian kysyntä on riippuvainen rakennuskannan ja ulkolämpötilojen lisäksi muun muassa rakennusten energiatehokkuudesta, kulutustottumuksista, lämpökuormista ja käyttötarkoituksesta. Kulutusjousto on keino ohjata kuluttajapuolen energiankulutusta. Sen avulla voidaan leikata tai siirtää hetkellistä tehon tarvetta lämmitys- ja jäähdytysjärjestelmissä. Huipputehon pienentämisellä voidaan vähentää tuotantopuolen huipputehoyksiköiden käyttöä, mikä tehostaa energiantuotantoa samalla pienentäen kustannuksia ja vaikutuksia ympäristöön.

Opinnäytetyö käsitteli kulutusjouston tarvetta, hyötyjä ja haasteita. Tämän työn tavoitteena oli selvittää, miten kulutusjousto voidaan toteuttaa. Pääpaino oli sen vaikutuksissa sisäilmaolosuhteisiin. Kirjallisuusselvityksen tueksi työssä teetettiin tutkimus, jossa arvioitiin kulutusjouston toteuttamista yksittäiseen opetustilaan. Tutkimus suoritettiin vanhemman opetusrakennuksen luokkahuoneeseen, jolloin tutkittavasta tilasta katkaistiin hetkellisesti tilalämmitys kulutusjouston simuloimiseksi. Lähtökohtina olivat kahdessa eri mittauksessa vallinneet olosuhteet, kuten ulkolämpötila ja sisäinen lämpökuorma. Tuloksista koottiin analyysi, jossa tarkasteltiin kahden erilaisen mittausolosuhteen sekä kulutusjouston toteuttamisen vaikutuksia opetustilan lämpötilaolosuhteisiin ja arvioitiin tilan kulutusjoustopotentiaalia.

Opinnäytetyön tuloksena syntyi kokonaiskuva kulutusjouston merkityksestä energiataloudessa. Työssä arvioitiin lämmitys- ja jäähdytystuotannon kapasiteetin käyttöä, kulutusjoustopotentiaalia erilaisissa kohteissa sekä sen erilaisia toteuttamistapoja. Kirjallisuusselvityksessä hyödynnettiin aiempia tutkimuksia aiheesta ja niitä tukemaan toteutettiin myös tutkimus olemassa olevaan kohteeseen. Työn tavoitteena on herättää kiinnostusta niin tuotanto-, kulutus- kuin konsulttipuolella

Buildings are the largest single consumer of energy. The energy demand for heating and cooling depends on a variety of factors. The factors can be buildings technical features, energy efficiency and purpose of the spaces. Outdoor temperature and internal heat loads play a significant role also. Demand response as a method to control and optimize energy consumption in a building. By reducing peak demand, the use of peak power production units can be minimized, thus enhancing energy production while simultaneously reducing costs and emissions.

The aim of this work was to explore how demand response can be implemented. The focus was on its impact on indoor environmental conditions. In addition, the examined the issue from the perspective of energy production, considering how flexible consumption could support the balance between energy supply and demand. The research involved both theoretical analysis and practical considerations, offering insights into potential benefits, challenges, and solutions related to the implementation of demand-side flexibility in buildings.

To support the theoretical framework, a study was conducted to assess the implementation of demand response in a classroom. The studied classroom is in an older educational building and during the study the space heating was cut off to simulate demand response. The study was conducted in two different measurement conditions considering factors like outdoor temperature and internal heat load. An analysis was made to evaluate the effects on these conditions and the implementation of demand response on the room’s temperature conditions. The potential for demand response was also assessed. The study was made to support existing research.

As a result, the thesis developed a comprehensive understanding of the role of demand response in energy economics. The work evaluated the utilization of heating and cooling production capacity, demand response potential and different implementation methods. This work is aimed at energy producers, consumers, property owners and consultants.