Future increase of cooling demand in Hämeenlinna : feasibility study of centralized and decentralized cooling energy supply options for an apartment complex
Vassallo, Ona (2024)
Diplomityö
2024
School of Energy Systems, Ympäristötekniikka
Julkaisun pysyvä osoite on
https://urn.fi/URN:NBN:fi-fe2024061854458
https://urn.fi/URN:NBN:fi-fe2024061854458
Tiivistelmä
Building stock should be preparing for changes to cooling demand rise in Finland, as climate change and the amount of heatwaves and heat intensity increase. Traditionally the Finnish building stock has focused on passive cooling systems to provide adequate temperature comfort during summers. Due to health, social and environmental reasons, active cooling systems might be necessary in the future.
This thesis goes through cooling demand change in an apartment building using IDA Indoor Climate and Energy simulation software with Respective Concentration Pathway (RCP) scenarios for Jokioinen. The focus of research is centered around Hämeenlinna and KantaHäme region, due to the thesis being part of ILMARA - adaptation of the built environment of Kanta-Häme to climate change -project.
Two active cooling systems were chosen for the thesis to investigate, district cooling and ground cooling, which represent centralized and decentralized energy systems, respectively. A literature review on cooling demand found reason to focus on future cooling demand increasing in Finland. Statistical data analysis on temperature, heatwave and cooling degree day changes was made for Hämeenlinna. These results showed increase in heatwave length and amount, which coincides with the census of cooling demand increasing.
Simulated data on the case building showed increased cooling demand during summer months and lowered overall heating in case building. In Finnish climate, the overall consumption seemed to lower. With only passive cooling systems, towards the end of the century temperature comfort dissatisfaction increased. From cost and environmental perspectives, the GSHP system seemed more attractive. Rakennuskannan tulisi varautua jäähdytystarpeen kasvuun Suomessa ilmastonmuutoksen, helleaaltojen määrän ja lämpöenergian lisääntymisen myötä. Suomen rakennuskanta on perinteisesti keskittynyt passiivisiin jäähdytysjärjestelmiin riittävän lämpötilamukavuuden aikaansaamiseksi kesäisin. Terveydellisistä, sosiaalisista ja ympäristösyistä johtuen aktiiviset jäähdytysjärjestelmät saattavat tulevaisuudessa olla tarpeen.
Tämä tutkielma käy läpi jäähdytystarpeen muutoksia kerrostalossa käyttäen IDA Indoor Climate and Energy -simulointiohjelmistoa ja Jokioisille tehtyjä RCP-skenaarioita (Respective Concentration Pathway). Tutkimuksen painopiste on Hämeenlinnan ja Kanta-Hämeen alueella, sillä työ on osa ILMARA - Kanta-Hämeen rakennetun ympäristön sopeutuminen ilmastonmuutokseen -hanketta.
Opinnäytetyön tarkasteluun valittiin kaksi aktiivista jäähdytysjärjestelmää, kaukojäähdytys ja maajäähdytys, jotka edustavat keskitettyjä ja hajautettuja energiajärjestelmiä. Jäähdytystarvetta koskevan kirjallisuuskatsauksen perusteella oli syytä keskittyä jäähdytystarpeen kasvuun Suomen tulevaisuudessa. Tilastollinen data-analyysi lämpötilan, lämpöaaltojen ja jäähdytysasteiden päivien muutoksista tehtiin Hämeenlinnalle. Tulokset osoittivat helleaaltojen pituuden ja määrän lisääntyneen, mikä on yhteneväinen jäähdytystarpeen lisääntymisen kanssa.
Rakennusta koskevat simuloidut tiedot osoittivat jäähdytystarpeen lisääntyneen kesäkuukausina ja rakennusten kokonaislämmityksen energiamäärän vähentyvän vuoteen 2100. Suomen ilmastossa tulevaisuuden kokonaiskulutus näytti pienemmältä. Pelkillä passiivisilla jäähdytysjärjestelmillä vuosisadan loppupuolella lämpötilamukavuuteen tyytymättömyys lisääntyi. Kustannusten ja ympäristön kannalta GSHP-järjestelmä vaikutti houkuttelevammalta.
This thesis goes through cooling demand change in an apartment building using IDA Indoor Climate and Energy simulation software with Respective Concentration Pathway (RCP) scenarios for Jokioinen. The focus of research is centered around Hämeenlinna and KantaHäme region, due to the thesis being part of ILMARA - adaptation of the built environment of Kanta-Häme to climate change -project.
Two active cooling systems were chosen for the thesis to investigate, district cooling and ground cooling, which represent centralized and decentralized energy systems, respectively. A literature review on cooling demand found reason to focus on future cooling demand increasing in Finland. Statistical data analysis on temperature, heatwave and cooling degree day changes was made for Hämeenlinna. These results showed increase in heatwave length and amount, which coincides with the census of cooling demand increasing.
Simulated data on the case building showed increased cooling demand during summer months and lowered overall heating in case building. In Finnish climate, the overall consumption seemed to lower. With only passive cooling systems, towards the end of the century temperature comfort dissatisfaction increased. From cost and environmental perspectives, the GSHP system seemed more attractive.
Tämä tutkielma käy läpi jäähdytystarpeen muutoksia kerrostalossa käyttäen IDA Indoor Climate and Energy -simulointiohjelmistoa ja Jokioisille tehtyjä RCP-skenaarioita (Respective Concentration Pathway). Tutkimuksen painopiste on Hämeenlinnan ja Kanta-Hämeen alueella, sillä työ on osa ILMARA - Kanta-Hämeen rakennetun ympäristön sopeutuminen ilmastonmuutokseen -hanketta.
Opinnäytetyön tarkasteluun valittiin kaksi aktiivista jäähdytysjärjestelmää, kaukojäähdytys ja maajäähdytys, jotka edustavat keskitettyjä ja hajautettuja energiajärjestelmiä. Jäähdytystarvetta koskevan kirjallisuuskatsauksen perusteella oli syytä keskittyä jäähdytystarpeen kasvuun Suomen tulevaisuudessa. Tilastollinen data-analyysi lämpötilan, lämpöaaltojen ja jäähdytysasteiden päivien muutoksista tehtiin Hämeenlinnalle. Tulokset osoittivat helleaaltojen pituuden ja määrän lisääntyneen, mikä on yhteneväinen jäähdytystarpeen lisääntymisen kanssa.
Rakennusta koskevat simuloidut tiedot osoittivat jäähdytystarpeen lisääntyneen kesäkuukausina ja rakennusten kokonaislämmityksen energiamäärän vähentyvän vuoteen 2100. Suomen ilmastossa tulevaisuuden kokonaiskulutus näytti pienemmältä. Pelkillä passiivisilla jäähdytysjärjestelmillä vuosisadan loppupuolella lämpötilamukavuuteen tyytymättömyys lisääntyi. Kustannusten ja ympäristön kannalta GSHP-järjestelmä vaikutti houkuttelevammalta.