Lämpöpumpputekniikan hyödyntäminen lypsykarjatilalla

Abstract

Opinnäytetyö tehtiin Kurkelan Putkityö Oy:n toimeksiantona. Opinnäytetyön tarkoituksena oli selvittää lypsykarjatilalla syntyvän hukkalämmön hyödyntämistä lämpöpumpputekniikan avulla. Opinnäytetyön tavoitteena oli selvittää laskentaperusteisesti navetan kattoon asennettavan keruuputkiston lämmön talteenottokykyä ja tehokkuutta toimeksiantajan valitsemien komponenttien perusteella. Hukkalämmölle pohdittiin myös käyttökohteita. Työssä hukkalämmön käyttökohteeksi valittiin asuinrakennus, joka sijaitsee samassa pihapiirissä tuotantotilan kanssa.

Opinnäytetyön tietoperusta koottiin kirjallisuudesta sekä rakennusta koskevista määräyksistä. Raportissa esiteellään lämpöpumpputekniikkaa, komponentteja sekä yleisimmät lämpöpumppuratkaisut. Opinnäytetyössä esitellään lämmön siirtymistavat konvektio, konduktio ja säteily sekä niiden laskenta. Lisäksi työssä esitellään vaihtoehtoisen lämmöntalteenottotavan laskenta ja tulokset.

Opinnäytteen merkittävin tulos on navetan kattoon asennettavan lämmöntalteenottotavan tehokkuuden ja kannattavuuden laskenta. Tulosten perusteella tuotantotilan huoneilmasta saatavan lämmön talteenottaminen ei ole laskennassa olleella kattoon asenettavalla menetelmällä kannattavaa. Opinnäytetyössä kokonaistehokkaimmaksi ja kannattavuudeltaan parhaaksi valikoitui maalämpöratkaisu, jossa keruuputkisto asennetaan vaakatasoon maaperään. Jatkoselvityskohteiksi valittiin lantakouruihin ja lietelanta-altaisiin asennettavat lämmöntalteenottoputkistot. Tulosten luotettavuuden parantamiseksi tulisi tehdä pitkäaikaisia mittauksia sisälämpötilasta ja kosteudesta ympäri vuoden

The thesis was made as an assignment for Kurkelan Putkityö Ltd. The main purpose of the thesis was to investigate utilizing the waste heat formed on a dairy cattle farm using heat pump technology. The aim of the thesis was to calculate the heat recovery ability and efficiency of a collecting pipeline installed on the roof of a barn based on the components chosen by the employer. Different applications using waste heat were also considered. In this thesis, the application chosen for the waste heat was a residence located in the same courtyard with the production facility.

The background information of the thesis is based on literature as well as the regulations concerning building. In the thesis, heat pump technology, components and general heat pump solutions are introduced. Heat transfer modes convection, conduction and radiation as well as calculating them are presented in this thesis. Additionally, alternative means of heat recovery are presented in the thesis with calculations and results.

The most significant outcome of the thesis are the calculations showing the efficiency and profitability of the alternative means of heat recovery. According to the results, heat recovery from the air in the production facility is not profitable using the alternative method. The geothermal heating solution where the collecting pipeline is installed horizontally in the ground was found most overall efficient and most profitable. Installing heat recovery pipelines in manure chutes and silt manure tanks were chosen as follow-up objectives. To improve the reliability of the results, long term measurements of the internal temperature and humidity should be made year-round