Ilmanvaihtojärjestelmien energiatehokkuuskonsepti

Abstract

Kiinteistöjen energiatehokkuudesta on muodostunut viime vuosina merkittävä yhteiskunnallinen tekijä muun muassa ilmastonmuutoksen ja energiakriisin seurauksena. Energianhinnat ovat nousseet voimakkaasti ja kiinteistöalaa ohjaa energianhintojen lisäksi erilaiset taustavaikuttimet energiatehokkuustoimenpiteisiin, kuten taksonomia ja ympäristöluokitukset. Näillä energiatehokkuustoimenpiteillä on usein merkittäviä vaikutuksia kiinteistön arvoon.

Tämän opinnäytetyön tavoitteena oli tutkia erilaisten ilmanvaihdon tarpeenmukaistuskeinojen energiansäästöpotentiaalia toimistokiinteistöissä. Opinnäytetyössä simuloitiin erilaisia ilmanvaihdon energiansäästötoimenpiteitä kahteen olemassa olevaan toimistokiinteistöön. Vertailun lähtökohtana eli referenssitapauksena molemmissa toimistokiinteistöissä käytettiin simuloitua energiankulutusta, mitkä perustuivat todellisten LVI-suunnitelmien arvoihin. Referenssitapauksessa ilmanvaihtokoneita ajettiin vakioilmavirralla siten, että IV-koneen käyntiaika oli aina päällä.

Simuloinneissa keskityttiin tutkimaan tilojen sisäilmaolosuhteita CO2-pitoisuuksien osalta. Tilojen lämmitys ja jäähdytys tuotettiin simuloinneissa niin sanotuilla ideaalilaitteilla, jolloin ilmanvaihtokoneiden energiankulutukseen vaikuttaa vain ilmanvaihtokoneen absoluuttisesti tarvitsema energia, eikä esimerkiksi sisään puhallusilmalla lämmitetä tai jäähdytetä tiloja.

Simulointitulosten perusteella kaikki eri simulointitapaukset tuottivat merkittävät säästöt referenssitapauksiin verrattuna. Pelkästään ajamalla minimi aikaohjelmaa (7–17 arkisin, viikonloppuisin seis), ilmanvaihtokoneiden primääri lämmitysenergian tarve väheni kohdekiinteistöissä noin 70–77 %. Muilla tutkituilla tarpeenmukaistus menetelmillä primääri lämmitysenergian tarve väheni vielä jopa aikaohjelmaa enemmän, vaikka ilmanvaihtokoneen käyntiajaksi määritettiin aina päällä. Ilmanvaihtokoneiden tarpeenmukaistus menetelmien vaikutukset ilmanvaihtokoneen puhaltimien sähkönkulutukseen ovat myös merkittävät ja samoissa suuruusluokissa lämmitysenergian kulutuksen säästöjen kanssa.

In recent years, energy efficiency in buildings has become an important factor in the socio-economic system due to climate change and energy crisis. Energy prices have risen sharply, and the real estate sector is driven by also, in addition to energy prices, various drivers for energy efficiency, such as taxonomy and environmental ratings. These energy efficiency measures often have a significant impact on the value of a property.

The goal of this thesis was to study the energy saving potential of different demand control optimization measures for ventilation systems in office buildings. Different types of such systems were simulated for this thesis in two existing office buildings. Refence cases were built with existing HVAC plans and refence cases ventilation unit had constant air flow rates while also being always on.

The simulations focused on studying indoor air conditioning in the spaces in terms of CO2 concentrations. The heating and cooling of the spaces were simulated with ideal devices, where the energy consumption of the ventilation units is only affected by the absolute energy required by the ventilation unit.

Based on the simulation results, every different simulation case produced significant energy savings compared to reference cases in both office buildings. The minimum time schedule program (7–17 weekdays, weekends off) reduced the primary heating energy of the ventilation unit by 70–77 % in the office buildings. Other demand control methods reduced primary heating energy demand more than the minimum time schedule program, even when the ventilation unit was set to run always. The results for electricity consumption savings in ventilation fans were in the same order of magnitude as the savings in heating energy consumption.