Ilma-vesilämpöpumppujen toteutusratkaisujen kustannusoptimointi energiaremonteissa tyypillisissä suomalaisissa toimitilakiinteistöissä

Abstract

Tämä diplomityö käsittelee ilma-vesilämpöpumpun investointia tyypilliseen suomalaiseen toimistokiinteistöön tilanteessa, jossa kiinteistön vedenjäähdytyskone on elinkaarensa päässä ja uusittava. Työssä käydään läpi energiasektorin sähköistymistä, ja mitkä tekijät ajavat kohti lämpöpumpputeknologian käyttöä kiinteistöjen lämmityksessä. Työssä tutustutaan ilma-vesilämpöpumpun toimintaan, oleellisiin teknisiin arvoihin ja ominaisuuksiin.

Työn tavoitteena oli tutkia eri muuttujien vaikutuksia ilma-vesilämpöpumpun investoinnin kannattavuuteen. Muuttujina oli kiinteistön koko, ilmasto-olosuhteet eli sijainti, kytkentäratkaisu ja kaukolämmön hinta. Eri investoinneille laskettiin hinta, ja investointien takaisinmaksuajat laskettiin kaikille eri skenaarioille. Investointilaskelmien lisäksi työssä laskettiin investoinnin vaikutus kiinteistön lämmityksestä johtuviin hiilidioksidipäästöihin.

Tulokset osoittivat, että investoinnit ilma-vesilämpöpumppuun ovat kannattavimpia suurissa kiinteistöissä, Etelä-Suomessa sijaitsevassa lämpimämmässä ilmastossa, kalliimmalla kaukolämmön hinnalla, sekä kytkentäratkaisulla, jolla maksimoidaan laitteen tuottama lämpöenergian hyödynnettävyys. Kaikissa ratkaisuissa lämmityksen hiilidioksidipäästöt vähenivät merkittävästi.

This Master’s thesis examines the investment in an air-to-water heat pump for a typical Finnish office building in a situation where the existing chiller has reached the end of its service life and needs to be replaced. The study discusses the electrification of the energy sector and the factors driving the adoption of heat pump technology for building heating. It also explores the operation of air-to-water heat pumps, as well as their essential technical characteristics and performance parameters.

The objective of the study was to investigate the impact of different variables on the profitability of an air-to-water heat pump investment. The variables considered included building size, climatic conditions (i.e., geographical location), system connection solution, and district heating price. Investment costs were calculated for different scenarios, and payback periods were determined accordingly. In addition to investment calculations, the study assessed the impact of investment on the building’s heating-related carbon dioxide emissions.

The results showed that investments in air-to-water heat pumps are most profitable in large buildings, in the warmer climate of Southern Finland, with higher district heating prices, and with a system connection solution that maximizes the utilization of the heat energy produced by the unit. In all scenarios, the carbon dioxide emissions from heating were significantly reduced.