Kuumalämpöpumpun käyttömahdollisuudet liikekiinteistössä
Lehikoinen, Mikko (2020)
Diplomityö
2020
School of Energy Systems, Energiatekniikka
Kaikki oikeudet pidätetään.
Julkaisun pysyvä osoite on
https://urn.fi/URN:NBN:fi-fe2020062345356
https://urn.fi/URN:NBN:fi-fe2020062345356
Tiivistelmä
Tämän työn tavoitteena oli tutkia kuumalämpöpumpun käyttömahdollisuuksia liikekiinteistön jätelämmön talteenotossa. Pyrkimyksenä oli selvittää hyödynnettävät jätelämmönlähteet liikekiinteistössä sekä käyttökohteet, joissa tuotettua lämpöenergiaa voisi hyödyntää. Lopullisena tavoitteena oli selvittää kuumalämpöpumppuinvestoinnin kannattavuus.
Työn materiaalina käytettiin olemassa olevan liikekiinteistön taloteknisiä suunnitelmia sekä kirjallisuudesta löytyvää aineistoa. Suunnitelmien mukaisesta liikekiinteistöstä etsittiin sopivat käyttökohteet ja niille selvitettiin käyttöpotentiaalit. Saatujen tietojen perusteella mitoitettiin käyttötarkoitukseen sopiva kuumalämpöpumppu. Kuumalämpöpumppuinvestoinnille tehtiin kannattavuuslaskelmat ja tutkittiin hintamuutosten vaikutuksia investoinnin takaisinmaksuaikaan.
Tutkittavasta kohteesta saatiin jätelämpöä kaupan kylmäjärjestelmän sekä tilojen jäähdytysjärjestelmän lauhteesta. Lauhteesta tuotettua lämpöä siirrettiin käyttöveden esilämmitykseen ja kaukolämpöverkostoon. Suurin osa lauhteesta oli käytettävissä lämmityskauden ulkopuolella, sillä nykyisessä järjestelmässä lauhdelämpöä hyödynnettiin jo ilmanvaihdon ja käyttöveden esilämmitykseen sekä sulanapitoon. Kannattavuuslaskelmissa saatu takaisinmaksuaika oli varsin pitkä. Tämä johtui todennäköisesti suurimmalta osin kuumalämpöpumpun rajallisesta käyttöajasta sekä korkeasta lämpötilannostotarpeesta. Jatkotutkimuksiin ehdotettiin selvitystä kuumalämpöpumppuinvestoinnin kannattavuuden parantamiseksi, esimerkiksi omalla aurinkosähkötuotannolla. The aim of this work was to study the possibilities of using a high temperature heat pump in the recovery of waste heat from a commercial building. The aim was to discover the waste heat sources to be utilized in a commercial building as well as the applications in which the thermal energy produced could be utilized. The ultimate goal was to determine the profitability of a high temperature heat pump investment.
The materials used in this work were the HVAC plans and blueprints of an existing commercial building and material found in the literature. Suitable uses were sought for the commercial property and the use potentials were determined for them. Based on the obtained data, a suitable high temperature heat pump was dimensioned. Profitability calculations were made for the high temperature heat pump investment and the effects of price changes were studied.
Waste heat was obtained from the condensate of the refrigeration system and the space cooling system. The heat generated from the condensate was transferred to domestic hot water preheater and the district heating network. Most of the condensate was available outside the heating season, as in the current system’s condensing heat was already utilized for ventilation and domestic hot water preheating and outdoor passage defrosting. The payback period obtained from the profitability calculations was quite long. This was probably due to the limited operating time of the high temperature heat pump as well as the high temperature lift needed. A study was proposed for further research to improve the profitability of the high temperature heat pump investment, for example with photovoltaic production.
Työn materiaalina käytettiin olemassa olevan liikekiinteistön taloteknisiä suunnitelmia sekä kirjallisuudesta löytyvää aineistoa. Suunnitelmien mukaisesta liikekiinteistöstä etsittiin sopivat käyttökohteet ja niille selvitettiin käyttöpotentiaalit. Saatujen tietojen perusteella mitoitettiin käyttötarkoitukseen sopiva kuumalämpöpumppu. Kuumalämpöpumppuinvestoinnille tehtiin kannattavuuslaskelmat ja tutkittiin hintamuutosten vaikutuksia investoinnin takaisinmaksuaikaan.
Tutkittavasta kohteesta saatiin jätelämpöä kaupan kylmäjärjestelmän sekä tilojen jäähdytysjärjestelmän lauhteesta. Lauhteesta tuotettua lämpöä siirrettiin käyttöveden esilämmitykseen ja kaukolämpöverkostoon. Suurin osa lauhteesta oli käytettävissä lämmityskauden ulkopuolella, sillä nykyisessä järjestelmässä lauhdelämpöä hyödynnettiin jo ilmanvaihdon ja käyttöveden esilämmitykseen sekä sulanapitoon. Kannattavuuslaskelmissa saatu takaisinmaksuaika oli varsin pitkä. Tämä johtui todennäköisesti suurimmalta osin kuumalämpöpumpun rajallisesta käyttöajasta sekä korkeasta lämpötilannostotarpeesta. Jatkotutkimuksiin ehdotettiin selvitystä kuumalämpöpumppuinvestoinnin kannattavuuden parantamiseksi, esimerkiksi omalla aurinkosähkötuotannolla.
The materials used in this work were the HVAC plans and blueprints of an existing commercial building and material found in the literature. Suitable uses were sought for the commercial property and the use potentials were determined for them. Based on the obtained data, a suitable high temperature heat pump was dimensioned. Profitability calculations were made for the high temperature heat pump investment and the effects of price changes were studied.
Waste heat was obtained from the condensate of the refrigeration system and the space cooling system. The heat generated from the condensate was transferred to domestic hot water preheater and the district heating network. Most of the condensate was available outside the heating season, as in the current system’s condensing heat was already utilized for ventilation and domestic hot water preheating and outdoor passage defrosting. The payback period obtained from the profitability calculations was quite long. This was probably due to the limited operating time of the high temperature heat pump as well as the high temperature lift needed. A study was proposed for further research to improve the profitability of the high temperature heat pump investment, for example with photovoltaic production.