Toimistorakennuksen energiatehokas jäähdytys

Abstract

Rakennukset kuluttavat paljon energiaa ja kiinnostus niiden energiatehokkuutta kohtaan on viime vuosina noussut merkittävästi. Energiaa kuluu esimerkiksi rakennusten jäähdytykseen. Suomessa ja Euroopassa jäähdytysmarkkinat ovat melko kehittymättömät, mutta tulevat kasvamaan tulevaisuudessa merkittävästi. Erilaisia jäähdytysenergiantuotantotapoja ja jäähdytyslaitteita on olemassa ja niiden käyttökelpoisuus vaihtelee esimerkiksi rakennuksen sijainnin, jäähdytystehontarpeen ja käyttötavan mukaan. Jäähdytysjärjestelmä voi olla suora tai välillinen, paikallinen tai keskitetty. Hyvä jäähdytysjärjestelmä on muuntojoustava ja mitoitettu siten, että ulkoisten ja sisäisten lämpökuormien johdosta sisätilojen lämpötila ei nouse liian korkeaksi. Tämän diplomityön tavoitteena oli suunnitella olemassa olevaan toimistorakennukseen energiatehokas jäähdytysjärjestelmä. Jäähdytysjärjestelmään valittiin jäähdytyslaite sekä jäähdytysenergiantuotantotapa. Työssä käsiteltäviä ja vertailtavia jäähdytyslaitteita olivat: IV-koneen jäähdytyspatteri, puhallinkonvektori, jäähdytyspalkki sekä -paneeli ja lattiaviilennys. Työssä tutkittiin yleisimpiä jäähdytysenergiantuotantomuotoja, eli kaukojäähdytystä, maaviilennystä sekä vedenjäähdytyskonetta. Työn käytännönosassa tarkasteltiin Helsingin keskustassa olevaa rakennusta. Kyseistä rakennusta oli mahdollista jäähdyttää vedenjäähdytyskoneen tai kaukojäähdytyksen avulla. Jäähdytyslaitteeksi valittiin työn hypoteesia tukevan teoriaosan avulla jäähdytyspaneeli. Diplomityön tulokset tukevat vedenjäähdytyskoneen käyttöä. Sen ostoenergiantarve on pienempi kuin kaukojäähdytyksen. Se myös on edullisempi ja tuottaa vähemmän hiilidioksidipäästöjä. Herkkyysanalyysi tukee vedenjäähdytyskoneen käyttöä.

Buildings consume a lot of energy and the interest in energy efficiency regarding their position has increased significantly in recent years. Energy is consumed, for example, for cooling of buildings. In Finland and Europe, the cooling market is quite undeveloped, but will grow significantly in the future. There are various types of cooling energy production methods and refrigeration equipment. Their usefulness varies according to, for example, the location of the building, the cooling power requirement and the operating mode. The cooling system may be straight or indirect, local or centralized. A good cooling system is flexible and designed so that the indoor air temperature does not rise too high due to external and internal thermal loads. The objective of this Master’s Thesis was to design an energy-efficient cooling system for an existing office building. The cooling system was chosen as a refrigeration equipment and a cooling energy production method. The cooling equipment which was handled and compared in the Master’s Thesis were: cooling coil of ventilating unit, fan coil unit, chilled beam, refrigerator baffle and floor cooling. The most common types of cooling energy production were studied, i.e. district cooling, ground cooling and a water cooler. The practical part of the research was examined at the existing building in the center of Helsinki. It was possible to cool the building with a water cooler or district cooling. The cooling element was selected as a refrigerator baffle using the theoretical part supporting the work hypothesis. The results of the Master’s Thesis support the usage of a water cooler. Its demand for purchasing energy is less than district cooling. It is also more economical and produces less CO2-emissions. Sensitivity analysis supports the use of a water cooler.