Lämpöpumppuinvestoinnin kannattavuus suurien ilmamäärien lämmöntalteenotossa
Tiilinen, Joona (2023)
Diplomityö
2023
School of Energy Systems, Energiatekniikka
Kaikki oikeudet pidätetään.
Julkaisun pysyvä osoite on
https://urn.fi/URN:NBN:fi-fe20230904116133
https://urn.fi/URN:NBN:fi-fe20230904116133
Tiivistelmä
Diplomityö käsittelee kompressoritoimisilla lämpöpumpuilla toteutettua energiankierrätysjärjestelmää ja niihin liittyvää tekniikkaa, tukia sekä lainsäädäntöä. Työssä käsitellään lämpöpumppujen kompressoritekniikkaa, lämmönsiirtoa sekä siirtonesteiden aineominaisuuksia, joita sovelletaan case-esimerkin avulla käytäntöön.
Case-esimerkkikohteessa suunnitellaan ja analysoidaan poistoilmasta ja jäähdytysjärjestelmästä energiaa keräävää lämpöpumppujärjestelmää, jolla tuotetaan pääosa esimerkkikohteen lämmitysenergiatarpeesta. Lämpöpumpulla on myös mahdollista tuottaa jäähdytysenergiaa rakennuksen tarpeisiin, jolloin järjestelmän ohjausperiaate muuttuu lauhdepiiristä höyrystinpiirin tuottovaatimuksiin. Kaksitoimisuuden takia järjestelmä täytyy mitoittaa toimimaan kummassakin käyntitilassa.
Esimerkkikohteen energiankierrätysjärjestelmän kannattavuutta arvioidaan suoran ja korollisen takaisinmaksuajan laskelmilla sekä sisäisen korkokannan avulla. Investoinnin kannattavuuteen vaikuttavia tekijöitä arvioitiin osittaisherkkyystarkastelu-metodilla. Yksinomaa sähköenergian markkinahinta on lämpöpumppujärjestelmien kannalta vaikuttavin nettonykyarvoon vaikuttava tekijä.
Case-esimerkkikohteen lämpöpumppujärjestelmä osoittautui kannattavaksi investoinniksi, hankkeen maksaessa itsensä takaisin alle 10 vuodessa. The master’s thesis deals with an energy recycling system implemented using compressor-driven heat pumps and the associated technology, subsidies, and legislation. The work covers the compressor technology of heat pumps, heat transfer, and the properties of working fluids, which are applied in practical terms through a case example.
In the case example, an energy collection heat pump system is designed and analyzed, which harvests energy from exhaust air and a cooling system, providing most of the heating energy needed for the example building. The heat pump can also generate cooling energy for the building's needs, leading to a change in the control principle of the system from the condenser circuit to the evaporator circuit when required. Due to its dual-mode functionality, the system needs to be sized to operate effectively in both operating modes.
The profitability of the energy recycling system in the example case is evaluated through calculations such as direct and discounted payback periods, as well as using the internal rate of return. Factors influencing the investment's profitability were assessed using partial sensitivity analysis. Solely, the market price of electricity appears to be the most influential factor affecting the net present value and profitability of heat pump systems.
Case-esimerkkikohteessa suunnitellaan ja analysoidaan poistoilmasta ja jäähdytysjärjestelmästä energiaa keräävää lämpöpumppujärjestelmää, jolla tuotetaan pääosa esimerkkikohteen lämmitysenergiatarpeesta. Lämpöpumpulla on myös mahdollista tuottaa jäähdytysenergiaa rakennuksen tarpeisiin, jolloin järjestelmän ohjausperiaate muuttuu lauhdepiiristä höyrystinpiirin tuottovaatimuksiin. Kaksitoimisuuden takia järjestelmä täytyy mitoittaa toimimaan kummassakin käyntitilassa.
Esimerkkikohteen energiankierrätysjärjestelmän kannattavuutta arvioidaan suoran ja korollisen takaisinmaksuajan laskelmilla sekä sisäisen korkokannan avulla. Investoinnin kannattavuuteen vaikuttavia tekijöitä arvioitiin osittaisherkkyystarkastelu-metodilla. Yksinomaa sähköenergian markkinahinta on lämpöpumppujärjestelmien kannalta vaikuttavin nettonykyarvoon vaikuttava tekijä.
Case-esimerkkikohteen lämpöpumppujärjestelmä osoittautui kannattavaksi investoinniksi, hankkeen maksaessa itsensä takaisin alle 10 vuodessa.
In the case example, an energy collection heat pump system is designed and analyzed, which harvests energy from exhaust air and a cooling system, providing most of the heating energy needed for the example building. The heat pump can also generate cooling energy for the building's needs, leading to a change in the control principle of the system from the condenser circuit to the evaporator circuit when required. Due to its dual-mode functionality, the system needs to be sized to operate effectively in both operating modes.
The profitability of the energy recycling system in the example case is evaluated through calculations such as direct and discounted payback periods, as well as using the internal rate of return. Factors influencing the investment's profitability were assessed using partial sensitivity analysis. Solely, the market price of electricity appears to be the most influential factor affecting the net present value and profitability of heat pump systems.