Kaukolämmön kysyntäjoustopilotti suomalaisissa asuinrakennuksissa
Kaksonen, Juho (2022)
Diplomityö
Kaksonen, Juho
2022
School of Energy Systems, Energiatekniikka
Kaikki oikeudet pidätetään.
Julkaisun pysyvä osoite on
https://urn.fi/URN:NBN:fi-fe2022080252495
https://urn.fi/URN:NBN:fi-fe2022080252495
Tiivistelmä
Tämä energiatekniikan diplomityö käsittelee kaukolämmön kysyntäjoustoa teoriassa sekä suomalaisissa asuinkiinteistöissä toteutetun kysyntäjoustopilotin tuloksiin pohjautuen.
Teoriaosuudessa käsitellään kaukolämpötoiminnan periaatteet ja erityispiirteet sekä niiden vaikutus kaukolämmön kysyntäjoustojen toteuttamiseen. Teoriaosuus perehtyy myös tarkemmin kaukolämmön kysyntäjouston toimintaperiaatteeseen, jouston tarpeen muodostumiseen, hyötyihin ja haittoihin, mahdollisiin haasteisiin sekä erilaisiin käytännön ohjaustapoihin, joiden avulla kysyntäjoustoja voidaan suorittaa. Työn käytännön osuudessa kaukolämmön kysyntäjoustoja testataan alentamalla pilotin kiinteistöjen patteriverkoston kiertolämpötilaa aikaohjattuilla kysyntäjoustoilla. Testeillä selvitetään pilotin asuinkiinteistökohteiden joustopotentiaali, muutokset energiankulutuksessa, sisälämpötilojen vaihtelut joustojen aikana, sekä eri joustoparametrien ja jouston aikana vallitsevien olosuhteiden vaikutukset joustojen toteutumiseen. Saatujen tulosten perusteella tehdään myös arvio kaukolämpöverkon muiden asuinkiinteistökohteiden joustamisella saavutettavissa olevasta teoreettisestä joustopotentiaalista.
Tuloksiksi saatiin, että pilotissa mukana olleesta kahdeksasta asuinkiinteistöstä joustot toteutuivat parhaiten energiankäytöltään keskisuurissa sekä -suurissa kohteissa, ja heikoiten pärjäsivät pilotin pienimmät kohteet. Muutokset energiankäytössä olivat keskimäärin melko pieniä, ja huhtikuun normeeratut kulutusmäärät laskivat ja toukokuun osalta kasvoivat. Sisälämpötilamuutokset olivat myös todella vähäisiä, eikä joustoja tarvinnut rajoittaa sisälämpötilan alenemisen takia. Joustojen toteutuma heikkeni pyydettyjen tehonalenemien kasvaessa sekä joustojen keston pidentyessä. Kaukolämpöverkon muiden asuinrakennusten joustopotentiaalin todettiin olevan kaukolämpöyhtiön kannalta merkittävän suuruinen. This thesis covers district heating demand-side management in theory and based on the results of the demand flexibility pilot implemented in Finnish residential buildings.
The theory part focuses on the principles related to district heating and their effect on the implementation of district heating demand-side management. The theory part also considers operating principles, reasons behind the need for demand-side management, benefits and disadvantages, possible challenges, and different control methods for implementation. In the practical part district heating demand-side flexibility is tested by lowering the radiator network circulation temperature of the buildings using time-based control method. Tests are used to gather information about the flexibility potential, changes in energy consumption, indoor temperature fluctuations and the impacts caused by different parameters and conditions during the tests. Theoretical potential of the other residential properties of the district heating network is also estimated based on the results.
The results showed that the best response to demand side flexibility tests were delivered by energy use wise medium- and large-sized buildings, unlike the smallest buildings which did the worst out of the eight test buildings. The changes in energy use were small on average. Weather corrected consumption decreased in April and increased in May. Indoor temperature changes were also minor. Results weakened as power reduction values increased and as the durations of test periods lengthened. The demand side flexibility potential of the other residential buildings in district heating network was found to be of significant volume for the district heating company.
Teoriaosuudessa käsitellään kaukolämpötoiminnan periaatteet ja erityispiirteet sekä niiden vaikutus kaukolämmön kysyntäjoustojen toteuttamiseen. Teoriaosuus perehtyy myös tarkemmin kaukolämmön kysyntäjouston toimintaperiaatteeseen, jouston tarpeen muodostumiseen, hyötyihin ja haittoihin, mahdollisiin haasteisiin sekä erilaisiin käytännön ohjaustapoihin, joiden avulla kysyntäjoustoja voidaan suorittaa. Työn käytännön osuudessa kaukolämmön kysyntäjoustoja testataan alentamalla pilotin kiinteistöjen patteriverkoston kiertolämpötilaa aikaohjattuilla kysyntäjoustoilla. Testeillä selvitetään pilotin asuinkiinteistökohteiden joustopotentiaali, muutokset energiankulutuksessa, sisälämpötilojen vaihtelut joustojen aikana, sekä eri joustoparametrien ja jouston aikana vallitsevien olosuhteiden vaikutukset joustojen toteutumiseen. Saatujen tulosten perusteella tehdään myös arvio kaukolämpöverkon muiden asuinkiinteistökohteiden joustamisella saavutettavissa olevasta teoreettisestä joustopotentiaalista.
Tuloksiksi saatiin, että pilotissa mukana olleesta kahdeksasta asuinkiinteistöstä joustot toteutuivat parhaiten energiankäytöltään keskisuurissa sekä -suurissa kohteissa, ja heikoiten pärjäsivät pilotin pienimmät kohteet. Muutokset energiankäytössä olivat keskimäärin melko pieniä, ja huhtikuun normeeratut kulutusmäärät laskivat ja toukokuun osalta kasvoivat. Sisälämpötilamuutokset olivat myös todella vähäisiä, eikä joustoja tarvinnut rajoittaa sisälämpötilan alenemisen takia. Joustojen toteutuma heikkeni pyydettyjen tehonalenemien kasvaessa sekä joustojen keston pidentyessä. Kaukolämpöverkon muiden asuinrakennusten joustopotentiaalin todettiin olevan kaukolämpöyhtiön kannalta merkittävän suuruinen.
The theory part focuses on the principles related to district heating and their effect on the implementation of district heating demand-side management. The theory part also considers operating principles, reasons behind the need for demand-side management, benefits and disadvantages, possible challenges, and different control methods for implementation. In the practical part district heating demand-side flexibility is tested by lowering the radiator network circulation temperature of the buildings using time-based control method. Tests are used to gather information about the flexibility potential, changes in energy consumption, indoor temperature fluctuations and the impacts caused by different parameters and conditions during the tests. Theoretical potential of the other residential properties of the district heating network is also estimated based on the results.
The results showed that the best response to demand side flexibility tests were delivered by energy use wise medium- and large-sized buildings, unlike the smallest buildings which did the worst out of the eight test buildings. The changes in energy use were small on average. Weather corrected consumption decreased in April and increased in May. Indoor temperature changes were also minor. Results weakened as power reduction values increased and as the durations of test periods lengthened. The demand side flexibility potential of the other residential buildings in district heating network was found to be of significant volume for the district heating company.