Lämpöpumppulämmitysjärjestelmän mitoitus ja laitevalinnat

Abstract

Insinöörityön tavoitteena oli selvittää lämpöpumppulämmitysjärjestelmän osatehomitoituksessa suoritettavien laitevalintojen perusteet ja vaikutus järjestelmän toimintaan ja hankkeen kannattavuuteen.

Selvitys laadittiin perehtymällä laitetoimittajien mitoitustyökaluihin ja suunnittelu- ja asennusoppaisiin sekä haastattelemalla kokeneita LVI- ja lämpöpumppusuunnittelijoita.

Haastatteluiden perusteella todetaan että suunnittelutoimeksiantoja on erityyppisiä, sen johdosta myös suunnittelun tarkkuus vaihtelee. Samalla todetaan että laitevalmistajien aineistot on suunnattu asennus- ja käyttövaiheisiin, eivätkä ne palvele suunnittelua kovin hyvin. Laitevalmistajien ohjeet ja laskentaohjelmat eivät perustele laitevalintoja eivätkä laskentatapoja.

Selvityksen yhteydessä todetaan että suurien energiakenttien ja lämpöpumppuhankkeiden yhteydessä on tärkeää suorittaa tarkempi maaperän lämmönjohtavuuden mittaus, sen perusteella tehtävä energiakentän simulaatio sekä lämpöpumppujärjestelmän yksityiskohtainen suunnittelu ja elinkaarikustannuslaskelma. Suomessa maaperän lämmönjohtavuuden mittaustulosten vaihteluväli on 2…6 W/Km. Maaperän lämmönjohtavuuden vaihtelun johdosta taulukkomitoituksella alimitoitetaan energiakenttä. Energiakentän alimitoitus johtaa heikentyneen lämpökertoimen kautta ennakoitua suurempiin elinkaarikustannuksiin, jolloin kannattavuus ei toteudu suunnitellusti.

Tutkimuksessa todettiin, että hankkeen kannattavuus riippuu suuresti lämpöpumpun ja koko järjestelmän tarkasta mitoituksesta. Tutkimuksessa todettiin myös, että suunnittelutoimeksiannosta riippuen aina ei kuulu mitoittaa järjestelmiä ja kaikkia komponentteja. Joskus toimeksianto on vain jo ennalta valitun laitteen sovittaminen kiinteistöön puuttumatta lämpöpumpun tai energiakentän mitoituksen perusteisiin.

The purpose of this Bachelor’s thesis was to investigate the partial load dimensioning and device choices of heat pump heating systems, and establish their importance and impact on both the operation of the system and the profitability of the project. For the final year project, the design tools, and design and installation guides of various vendors were studied, and experienced HVAC and heat pump designers were interviewed.

As a result it was established that the profitability of a project is highly dependent on the heat pump partial dimensioning and device choices. The study also established that the main focus when dimensioning a heat pump system should be on the geoenergy field since heat pumps do not work with good efficiency if collectors do not work perfectly.

The study also found that design assignments vary. In some cases it is not necessary to intervene wiht the heat pump or energy field dimensioning since the assignment is about fitting a pre-selected device in a building.

The study showed that the dimensioning of a geoenergy field is most important since it is the largest investment. Failure in energy field dimensioning causes the lifecycle to end before the return of investment.