Lämpöpumppujen kustannusperusteinen ohjaus sähkön spot-hinnan ja kaukolämmön hinnan perusteella
Nyman, Jussi (2026)
Diplomityö
2026
School of Energy Systems, Energiatekniikka
Kaikki oikeudet pidätetään.
Julkaisun pysyvä osoite on
https://urn.fi/URN:NBN:fi-fe2026050740060
https://urn.fi/URN:NBN:fi-fe2026050740060
Tiivistelmä
Tässä diplomityössä tarkasteltiin lämpöpumpun ja kaukolämmön muodostamaa hybridilämmitysjärjestelmää sekä kehitettiin järjestelmälle kustannusperusteinen ohjausperiaate. Työn tavoitteena oli selvittää, miten lämpöpumpun toteutunut COP-arvo ja sähkön spot-hinnan vaihtelu vaikuttavat lämmöntuotannon kustannuksiin sekä millä sähkön hinnan tasolla lämpöpumpun käyttö on kaukolämpöä edullisempaa.
Tutkimus toteutettiin käytännön kiinteistökohteessa, jossa lämpöpumppu toimii rinnakkain kaukolämmön kanssa. Työssä analysoitiin kiinteistöautomaatiojärjestelmästä kerättyä mittausdataa, jonka perusteella määritettiin lämpöpumpun toteutunut COP-arvo eri käyttötilanteissa. Lisäksi muodostettiin laskentamalli lämpöpumpulla ja kaukolämmöllä tuotetun lämmön yksikkökustannuksille sekä määritettiin sähkön rajahinta, jolla niiden kustannukset ovat yhtä suuret.
Tulokset osoittivat, että lämpöpumpun kannattavuus riippuu sähkön hinnasta ja toteutuneesta COP-arvosta. Alhaisen sähkön hinnan aikana lämpöpumppu oli edullisin lämmönlähde, mutta korkeiden spot-hintojen aikana kaukolämpö oli usein sitä edullisempi. Kustannusperusteinen ohjaus mahdollisti lämmöntuotannon siirtämisen kulloinkin edullisimmalle lämmönlähteelle.
Tarkastelujaksolla kustannusperusteinen ohjaus olisi pienentänyt lämmöntuotannon kokonaiskustannuksia 12 405 eurosta 11 415 euroon. Säästö olisi ollut noin 990 euroa eli 8 % tarkastelujakson kokonaiskustannuksista. Tulosten perusteella kustannusperusteinen ohjaus on käytännössä toteuttamiskelpoinen keino hybridilämmitysjärjestelmien energiakustannusten pienentämiseen. This master’s thesis examined a hybrid heating system consisting of a heat pump and district heating and developed a cost-based control principle for the system. The aim of the study was to determine how the actual COP of the heat pump and changes in the spot price of electricity affect the costs of heat production, as well as at what electricity price level the use of a heat pump is more cost-effective than district heating.
The study was conducted at a real property where a heat pump operates in parallel with district heating. Measurement data collected from the building automation system was analyzed to determine the actual COP of the heat pump under different operating conditions. In addition, a calculation model was developed for the unit costs of heat produced by the heat pump and district heating, and the break-even electricity price at which their costs are equal was determined.
The results showed that the profitability of the heat pump depends on the electricity price and actual COP of the heat pump. During periods of low electricity prices, the heat pump was the most economical heat source, whereas during periods of high spot prices, district heating was often more economical. Cost-based control enabled heat production to be shifted to the most economical heat source at any given time.
During the analysis period, cost-based control would have reduced total heat production costs from €12,405 to €11,415. The savings would have amounted to approximately €990, corresponding to 8% of the total costs during the analysis period. Based on the results, cost-based control is a practically feasible method for reducing the energy costs of hybrid heating systems.
Tutkimus toteutettiin käytännön kiinteistökohteessa, jossa lämpöpumppu toimii rinnakkain kaukolämmön kanssa. Työssä analysoitiin kiinteistöautomaatiojärjestelmästä kerättyä mittausdataa, jonka perusteella määritettiin lämpöpumpun toteutunut COP-arvo eri käyttötilanteissa. Lisäksi muodostettiin laskentamalli lämpöpumpulla ja kaukolämmöllä tuotetun lämmön yksikkökustannuksille sekä määritettiin sähkön rajahinta, jolla niiden kustannukset ovat yhtä suuret.
Tulokset osoittivat, että lämpöpumpun kannattavuus riippuu sähkön hinnasta ja toteutuneesta COP-arvosta. Alhaisen sähkön hinnan aikana lämpöpumppu oli edullisin lämmönlähde, mutta korkeiden spot-hintojen aikana kaukolämpö oli usein sitä edullisempi. Kustannusperusteinen ohjaus mahdollisti lämmöntuotannon siirtämisen kulloinkin edullisimmalle lämmönlähteelle.
Tarkastelujaksolla kustannusperusteinen ohjaus olisi pienentänyt lämmöntuotannon kokonaiskustannuksia 12 405 eurosta 11 415 euroon. Säästö olisi ollut noin 990 euroa eli 8 % tarkastelujakson kokonaiskustannuksista. Tulosten perusteella kustannusperusteinen ohjaus on käytännössä toteuttamiskelpoinen keino hybridilämmitysjärjestelmien energiakustannusten pienentämiseen.
The study was conducted at a real property where a heat pump operates in parallel with district heating. Measurement data collected from the building automation system was analyzed to determine the actual COP of the heat pump under different operating conditions. In addition, a calculation model was developed for the unit costs of heat produced by the heat pump and district heating, and the break-even electricity price at which their costs are equal was determined.
The results showed that the profitability of the heat pump depends on the electricity price and actual COP of the heat pump. During periods of low electricity prices, the heat pump was the most economical heat source, whereas during periods of high spot prices, district heating was often more economical. Cost-based control enabled heat production to be shifted to the most economical heat source at any given time.
During the analysis period, cost-based control would have reduced total heat production costs from €12,405 to €11,415. The savings would have amounted to approximately €990, corresponding to 8% of the total costs during the analysis period. Based on the results, cost-based control is a practically feasible method for reducing the energy costs of hybrid heating systems.