Ilmamäärien muutokset ja LTO : Ilmamäärien muutosten vaikutus nestekiertoisen lämmöntalteenoton hyötysuhteeseen

Abstract

Tässä opinnäytetyössä tarkastellaan, miten ilmanvaihdon ilmamäärien vähentäminen vaikuttaa nestekiertoisen lämmöntalteenottojärjestelmän (LTO) hyötysuhteeseen erityisesti osatehokäytössä. Työ toteutettiin yhteistyössä Ika-Air Oy:n kanssa, ja se keskittyy yrityksen omaan Fas-Air-lämmöntalteenottojärjestelmään, jota käytetään muun muassa julkisissa rakennuksissa ja kerrostaloissa.

Tutkimuksen taustalla on tarve vähentää rakennusten energiankulutusta tilanteissa, joissa ilmanvaihtoa ei tarvita täydellä teholla – esimerkiksi öisin tai viikonloppuisin. Vaikka ilmanvaihdon tehoa voidaan tällöin pienentää, järjestelmät on usein mitoitettu toimimaan täyskuormalla. Tällöin syntyy haasteita hyötysuhteen ylläpitämisessä ja energiatehokkuuden säilyttämisessä.

Työssä verrattiin neljää eri mitoitustilannetta, joissa säädettiin ilmavirran, läm-mönsiirtonesteen virtausnopeuden ja lämmönsiirtopatterien koon suhteita. Tulokset osoittivat, että pelkkä ilmavirran pienentäminen heikentää selvästi järjestelmän hyötysuhdetta. Sen sijaan, kun kaikki keskeiset parametrit pienennettiin samassa suhteessa, järjestelmä toimi tasapainoisesti ja hyötysuhde säilyi lähes alkuperäisellä tasolla.

Tutkimus korostaa kokonaisvaltaisen suunnittelun merkitystä: energiatehokkuutta ei voida saavuttaa vain yksittäistä arvoa muuttamalla, vaan järjestelmän eri osien on toimittava yhdessä muuttuvissa olosuhteissa. Tulokset tarjoavat hyödyllistä tietoa niin laitevalmistajille, suunnittelijoille kuin kiinteistönomistajille, jotka etsivät keinoja ilmanvaihdon optimointiin energiankulutusta kasvattamatta.

Opinnäytetyö toimii lähtökohtana mahdolliselle jatkotutkimukselle, jossa voitaisiin selvittää esimerkiksi automaattisten säätöjärjestelmien vaikutuksia ja pitkän aikavälin energiankäyttöä osatehokäytössä. Lisäksi työ tukee Ika-Air Oy:n tuotekehitystä tarjoamalla laskennallisesti perusteltua tietoa järjestelmän säätömahdollisuuksien hyödyistä.

In many public buildings, ventilation systems operate at partial load outside of regular occupancy hours to reduce energy consumption. However, reducing the airflow alone can compromise the efficiency of heat recovery systems designed for full-capacity use. This study explored how such changes affect the performance of a liquid-coupled heat recovery system.

The purpose of the thesis was to investigate the impact of reduced air volume on the heat recovery efficiency of the Fas-Air system developed by Ika-Air Oy, and to find ways to maintain system performance during partial-load operation.

The research was carried out through simulated design scenarios. Four different system configurations were modelled by varying airflow, liquid circulation rates, and heat exchanger dimensions. The efficiency of each configuration was then compared using standard performance metrics.

The results showed that reducing only the airflow led to a clear drop in efficiency. However, when airflow, liquid flow, and heat exchanger surface area were reduced proportionally, the system retained much of its original efficiency, even at half capacity.

These findings suggest that energy savings can be achieved without compromising performance, provided that all system parameters are balanced. The results support product development and indicate that further research into automated control systems could improve adaptability in real-world applications.