Energiajäähallin energiatehokkuuden kehittäminen
Lautiainen, Katja (2018)
Diplomityö
2018
School of Energy Systems, Energiatekniikka
Kaikki oikeudet pidätetään.
Julkaisun pysyvä osoite on
https://urn.fi/URN:NBN:fi-fe2018080233321
https://urn.fi/URN:NBN:fi-fe2018080233321
Tiivistelmä
Tämän työn tavoitteena oli selvittää jäähallien ilmastointi- ja kylmäprosesseihin liittyviä, energiatehokkuuteen vaikuttavia kehittämisen kohteita. Jäähallit ovat merkittävän paljon energiaa kuluttavia rakennuksia. Jääkentän ylläpitämisen vuoksi olosuhdevaatimukset ovat tavanomaisiin asuin- ja toimitilarakennuksiin verraten varsin haastavat. Erityisesti lauhdelämmön ja sisäilman kosteuteen sitoutuneen energian regenerointi ovat potentiaalisia kehittämisen kohteita.
Työn alussa on kartoitettu tavanomaisen jäähallin olosuhde- ja järjestelmävaatimuksia. Käytännön vertailukohteena työssä on perehdytty myös vuonna 2015 valmistuneen Mäntän Jääareenan toimintaan, käytännön prosesseihin ja energiatehokkuuteen. Mäntän Jääareena on energiatehokkaaksi jäähalliksi suunniteltu rakennus, jonka toiminnallisia olosuhteita on optimoitu hallin hankesuunnitteluvaiheessa mm. Mäntän Jääareena Oy :n ja VTT :n tutkimus- ja kehitysyhteistyönä.
Työssä on keskitytty pääasiassa pohtimaan vaihtoehtoisia laiteteknisiä ratkaisuja energiatehokkuuden tehostamisen näkökulmasta. Työssä on pohdittu mm. lauhdelämpötilojen hyödyntämistä sähköntuotantoon sekä sisäilman entalpian tehokkaampaa talteenottoprosessia. Työssä sivutaan myös hieman jäähallien energiatehokkuuden määrittämistä.
Lopputuloksena työssä todettiin että jäähallien energiatehokkuuteen on mahdollista vaikuttaa varsin monella hallin eri osa-alueella tehtävin järjestelmä- ja laiteteknisin muutoksin. Laite- ja prosessitekniikka kehittyy nopeasti energiatehokkaampaan suuntaan. Tästä huolimatta työssä kuvatut vaihtoehdot eivät kaikki ole vielä riittävän kaupallisessa mittakaavassa siirtyäkseen osaksi jäähallien prosesseja ja energiatehokkuuden tehostamista. The aim of this thesis was to define the development objects of the air conditioning and cooling processes that affect the energy efficiency of ice rinks. Ice rinks are buildings that consume a significants amount of energy. Compared with conventional residential and commercial buildings, due to the maintenance of the skating ice, the condition requirements are very challenging. The regeneration of condensate heat and enthalpy of exhaust air are especially potential objects for development.
At the beginning, the conditions and system requirements of a conventional ice rink have been described. As a practical benchmark, this thesis has also studied the operations, prac- tical processes and energy efficiency of Mäntän Jääareena (Ice Arena of Mänttä) which was completed in 2015. Mäntän Jääareena is an energy-efficient ice rink, which operational conditions have been optimized during the project planning phase. Research and development project has been a joint venture of Mäntän Jääareena Oy and VTT.
The focus of the thesis is mainly considering alternative device technology solutions from an energy efficiency point of view. The discussion includes, among other things, the utilization of condensing heat for electricity generation and more efficient recovery process of exhaust air enthalpy. The methods of defining the energy efficiency of the ice rink are also considered in the thesis.
As a result, it was found that the energy efficiency of ice rinks can be influenced by system and equipment-specific changes in a number of different areas of the hall. Device and process technology develops relatively fast to be more energy efficient. Nevertheless, the alternatives described in this thesis are not all yet on a commercial scale sufficiently to become part of ice rinks processes and energy efficiency enhancement.
Työn alussa on kartoitettu tavanomaisen jäähallin olosuhde- ja järjestelmävaatimuksia. Käytännön vertailukohteena työssä on perehdytty myös vuonna 2015 valmistuneen Mäntän Jääareenan toimintaan, käytännön prosesseihin ja energiatehokkuuteen. Mäntän Jääareena on energiatehokkaaksi jäähalliksi suunniteltu rakennus, jonka toiminnallisia olosuhteita on optimoitu hallin hankesuunnitteluvaiheessa mm. Mäntän Jääareena Oy :n ja VTT :n tutkimus- ja kehitysyhteistyönä.
Työssä on keskitytty pääasiassa pohtimaan vaihtoehtoisia laiteteknisiä ratkaisuja energiatehokkuuden tehostamisen näkökulmasta. Työssä on pohdittu mm. lauhdelämpötilojen hyödyntämistä sähköntuotantoon sekä sisäilman entalpian tehokkaampaa talteenottoprosessia. Työssä sivutaan myös hieman jäähallien energiatehokkuuden määrittämistä.
Lopputuloksena työssä todettiin että jäähallien energiatehokkuuteen on mahdollista vaikuttaa varsin monella hallin eri osa-alueella tehtävin järjestelmä- ja laiteteknisin muutoksin. Laite- ja prosessitekniikka kehittyy nopeasti energiatehokkaampaan suuntaan. Tästä huolimatta työssä kuvatut vaihtoehdot eivät kaikki ole vielä riittävän kaupallisessa mittakaavassa siirtyäkseen osaksi jäähallien prosesseja ja energiatehokkuuden tehostamista.
At the beginning, the conditions and system requirements of a conventional ice rink have been described. As a practical benchmark, this thesis has also studied the operations, prac- tical processes and energy efficiency of Mäntän Jääareena (Ice Arena of Mänttä) which was completed in 2015. Mäntän Jääareena is an energy-efficient ice rink, which operational conditions have been optimized during the project planning phase. Research and development project has been a joint venture of Mäntän Jääareena Oy and VTT.
The focus of the thesis is mainly considering alternative device technology solutions from an energy efficiency point of view. The discussion includes, among other things, the utilization of condensing heat for electricity generation and more efficient recovery process of exhaust air enthalpy. The methods of defining the energy efficiency of the ice rink are also considered in the thesis.
As a result, it was found that the energy efficiency of ice rinks can be influenced by system and equipment-specific changes in a number of different areas of the hall. Device and process technology develops relatively fast to be more energy efficient. Nevertheless, the alternatives described in this thesis are not all yet on a commercial scale sufficiently to become part of ice rinks processes and energy efficiency enhancement.