Toimistorakennuksen ilmanvaihto kysyntäjoustomarkkinoilla : tekninen toteutus
Markkanen, Elias (2018)
Diplomityö
Markkanen, Elias
2018
School of Energy Systems, Sähkötekniikka
Kaikki oikeudet pidätetään.
Julkaisun pysyvä osoite on
https://urn.fi/URN:NBN:fi-fe2018103147030
https://urn.fi/URN:NBN:fi-fe2018103147030
Tiivistelmä
Suomen sähköjärjestelmän ollessa osana Pohjoismaista sähkömarkkinaa tarjoaa sen sähkön hinnoittelumalli mahdollisuuden hyötyä taloudellisesti sähkön hinnan vaihteluista. Päästäkseen hyötymään tästä on loppukäyttäjän kyettävä siirtämään tai leikkaamaan omaa kulutustaan pois kaikkein kalleimmilta tunneilta. Kuormanohjaus voidaan toteuttaa joko manuaalisesti käyttäjän omin toimenpitein tai kuten tässä työssä täysin automaattisen kuormanohjausjärjestelmän avulla.
Tämän diplomityön tavoitteena oli selvittää tutkinnan kohteena olevan rakennuksen tarjoamat mahdollisuudet sähkökuormien markkinahintaperustaiseen ohjaukseen. Työn aikana selvitettiin mitä kuormia on mahdollista saattaa kuormanohjauksen piiriin ja millaisia uudistuksia se vaatii rakennuksen vanhaan automaatiojärjestelmään. Työn aikana perehdyttiin markkinoilla oleviin mittalaitteisiin ja niitä vertailtiin muun muassa niiden tukemien tiedonsiirtotekniikoiden perusteella. Lisäksi työssä tutkittiin millaiset kustannukset syntyvät kuormanohjauksen ja siihen liittyvien toimilaitteiden hankinnasta ja käyttöönotosta.
Työssä käytettiin kirjallisuuslähteitä tutkimuksen perustana, joista saatua tietoa sovellettiin case-kohteena toimivan Lappeenrannan teknillisen yliopiston kuormanohjausjärjestelmän suunnittelussa. Case-kohteeseen asennettujen hiilidioksidimittareiden avulla sen ilmanvaihtoa voidaan ohjata tarpeen mukaisesti ja tiputtaa sen tehoa korkeimman sähkön hinnan aikaan sisäilmaolosuhteiden sen salliessa. Case-kohteessa kuormanohjausinvestoinnin suuruus riippuu voimakkaasti asennettujen mittalaitteiden määrästä ja siten myös mittausalueen laajuudesta. Testijakson aikana havaittiin, että sisäilman hiilidioksidipitoisuuden huippuarvot eivät kohonneet kuormanohjausta suoritettaessa korkeammaksi kuin ilman kuormanohjausta, koska sisäilman hiilidioksidipitoisuuden huippuarvoon vaikutti enemmän tilan ihmismäärä kuin kuormanohjaus. Sen sijaan päiväkohtaisten sisäilman hiilidioksidipitoisuuksien keskiarvojen havaittiin kasvaneen mittausjaksolla verrattuna ennen testijaksoa mitattuihin päiväkeskiarvoihin. Finnish and Nordic electricity markets provide possibilities to get financial profit from demand response due to changes in electricity prices. To get benefits from this end users need move or cut their electricity consumption out from highest priced hours. Needed load control can be done manually by end user’s own actions or completely automatically with building automation and control systems like in this master’s thesis.
Purpose of this master’s thesis is to find load control possibilities, which can be exploited in pricing based load control in case-study building. During this master’s thesis, loads capable to take part in load management were studied. In addition, in this thesis was resolved what kind of reforms are needed in found loads and existing building automation control systems. During the thesis, research was made to find the suitable technological solutions to fulfill the needs of market price based load management system. Also costs incurred by acquisitions and installments of needed devices were resolved.
In this thesis literature was used to achieve information and apply it in the development of load control system for the case study building. Carbon dioxide meters installed to the case study building allows ventilation to be controlled in need basis way. And thus it is possible to reduce the power of ventilation when indoor climate conditions are in tolerable level. Cost of load control system installed in case study building is heavily depending from the amount of installed devices and hence the area meters are covering. During the test drives it was noticed that the impact of load control to peak levels of carbon dioxide is not as big as the impact of how many users the room has at the time of execution of the load control. Anyway it was noticed that use of ventilation load control affects in daily averages by making them bigger compared to values what have been measured before use of ventilation load control.
Tämän diplomityön tavoitteena oli selvittää tutkinnan kohteena olevan rakennuksen tarjoamat mahdollisuudet sähkökuormien markkinahintaperustaiseen ohjaukseen. Työn aikana selvitettiin mitä kuormia on mahdollista saattaa kuormanohjauksen piiriin ja millaisia uudistuksia se vaatii rakennuksen vanhaan automaatiojärjestelmään. Työn aikana perehdyttiin markkinoilla oleviin mittalaitteisiin ja niitä vertailtiin muun muassa niiden tukemien tiedonsiirtotekniikoiden perusteella. Lisäksi työssä tutkittiin millaiset kustannukset syntyvät kuormanohjauksen ja siihen liittyvien toimilaitteiden hankinnasta ja käyttöönotosta.
Työssä käytettiin kirjallisuuslähteitä tutkimuksen perustana, joista saatua tietoa sovellettiin case-kohteena toimivan Lappeenrannan teknillisen yliopiston kuormanohjausjärjestelmän suunnittelussa. Case-kohteeseen asennettujen hiilidioksidimittareiden avulla sen ilmanvaihtoa voidaan ohjata tarpeen mukaisesti ja tiputtaa sen tehoa korkeimman sähkön hinnan aikaan sisäilmaolosuhteiden sen salliessa. Case-kohteessa kuormanohjausinvestoinnin suuruus riippuu voimakkaasti asennettujen mittalaitteiden määrästä ja siten myös mittausalueen laajuudesta. Testijakson aikana havaittiin, että sisäilman hiilidioksidipitoisuuden huippuarvot eivät kohonneet kuormanohjausta suoritettaessa korkeammaksi kuin ilman kuormanohjausta, koska sisäilman hiilidioksidipitoisuuden huippuarvoon vaikutti enemmän tilan ihmismäärä kuin kuormanohjaus. Sen sijaan päiväkohtaisten sisäilman hiilidioksidipitoisuuksien keskiarvojen havaittiin kasvaneen mittausjaksolla verrattuna ennen testijaksoa mitattuihin päiväkeskiarvoihin.
Purpose of this master’s thesis is to find load control possibilities, which can be exploited in pricing based load control in case-study building. During this master’s thesis, loads capable to take part in load management were studied. In addition, in this thesis was resolved what kind of reforms are needed in found loads and existing building automation control systems. During the thesis, research was made to find the suitable technological solutions to fulfill the needs of market price based load management system. Also costs incurred by acquisitions and installments of needed devices were resolved.
In this thesis literature was used to achieve information and apply it in the development of load control system for the case study building. Carbon dioxide meters installed to the case study building allows ventilation to be controlled in need basis way. And thus it is possible to reduce the power of ventilation when indoor climate conditions are in tolerable level. Cost of load control system installed in case study building is heavily depending from the amount of installed devices and hence the area meters are covering. During the test drives it was noticed that the impact of load control to peak levels of carbon dioxide is not as big as the impact of how many users the room has at the time of execution of the load control. Anyway it was noticed that use of ventilation load control affects in daily averages by making them bigger compared to values what have been measured before use of ventilation load control.