search query: @keyword mallinnus / total: 180
reference: 18 / 180
| Author: | Nisula, Markus |
| Title: | Lämpöpumppujen avulla saavutettavan energiansäästöpotentiaalin dynaaminen mallinnus asuinrakennuksissa |
| Dynamic modelling of energy savings potential with heat pumps in residential buildings | |
| Publication type: | Master's thesis |
| Publication year: | 2015 |
| Pages: | 9 + 101 s. + liitt. 4 Language: fin |
| Department/School: | Insinööritieteiden korkeakoulu |
| Main subject: | Sovellettu termodynamiikka (ENE-39) |
| Supervisor: | Lahdelma, Risto |
| Instructor: | Lallukka, Panu |
| Electronic version URL: | http://urn.fi/URN:NBN:fi:aalto-201511205223 |
| Location: | P1 Ark Aalto 3207 | Archive |
| Keywords: | building energy consumption heat pump modeling simulation energy savings groud source heat pump exhaust air heat pump lämpöpumppu mallinnus rakennusten energiankulutus maalämpöpumppu poistoilmalämpöpumppu energiansäästö |
| Abstract (eng): | The reduction of energy consumption and the possibility to use different sources of energy has become an important aspect of decision-making in various sectors of society during the last few decades. The residential sector consumes about 40% of all primary energy used in the EU and the energy efficiency of buildings is on average at a weak level. Building stock is also quite old, which makes it possible to combine the necessary renovations of these buildings with modern energy-saving measures in buildings cost-effectively. During this thesis a modeling tool was developed, which is capable of assessing the impact of the implemented energysaving measures to the energy consumption of buildings, and the economic benefits provided with these measures. The first part of the thesis presents the computational methods of modeling the temperature conditions and the thermal energy consumption of a building. The temperature modeling was carried out with the node point method, and the thermal energy consumption was estimated by modeling the fluid based radiator heating network. The second part describes heat pumps in general and a method is presented that shows how to model heat pump systems in connection with the buildings heating network. The examined sources of heat for the heat pumps were exhaust air heat recovery coils and energy wells. Models of these sources were created with necessary dynamic features to evaluate the gained hourly energy from these sources. The third section handles energy-saving measures in the economic perspective, and the benefits of these measures are evaluated by looking at changes of energy prices in recent years and by using the net present value to determine the best energy-saving measure. The report outlines all the necessary computational methods required for the modeling of the change in building energy consumption in different situations with the necessary precision. An important part of the model was to use all of these computational methods simultaneously within the model, which evaluates the usability of these computational methods on a large scale. Computational methods are mainly based on the traditional theory of thermodynamics, but due to the lack of source data The National Building Code of Finland section D5 was also used for tabulated average values. The tool was evaluated by modeling two apartment buildings in Kauniainen. Normalized heat consumption was averaged over the last few years to about 440 MWh. The modeling tool calculated the thermal energy consumption in the buildings to be 437.4 MWh, which was considered sufficiently accurate so that the tool could be used in future energy consumption modeling. The specific powers produced by the modeled heat pump sources were also quite close to their suggested yearly averages according to literature sources. The energy savings results produced by the heat pump models were left to wait for the commissioning of the heat pumps in the modeled apartment buildings. |
| Abstract (fin): | Energiankulutuksen pienentäminen ja eri energialähteiden käytön mahdollisuus on tullut tärkeäksi osaksi yhteiskunnan eri sektorien päätöksentekoa viime vuosikymmenien aikana. Asuinrakennuksissa kulutetaan EU:n tasolla noin 40 % kaikesta käytetystä primäärienergiasta, ja rakennusten energiatehokkuus on keskimäärin heikolla tasolla. Rakennuskanta on myös melko vanhaa, mikä mahdollistaa rakennusten välttämättömän korjausrakentamisen yhdistämisen modernien energiansäästötoimenpiteiden kanssa kustannustehokkaasti. Tässä diplomityössä kehitettiin helposti muokattava mallinnustyökalu, jolla pystytään arvioimaan asuinrakennuksissa toteutettavien energiansäästötoimenpiteiden vaikutukset rakennuksien energiankulutukseen ja tämän tuoma taloudellinen hyöty. Selvityksen ensimmäisessä osassa esitetään rakennuksien lämpötilaolojen mallinnuksen kautta rakennusten kuluttaman lämpöenergian arvioimisen laskennalliset menetelmät. Lämpötilojen mallinnus toteutettiin solmupistemenetelmällä ja lämpöenergian kulutus arvioitiin mallintamalla rakennuksen nestekiertoinen lämmitysjärjestelmä. Toisessa osassa kuvataan lämpöpumppujen toimintaa yleisellä tasolla ja muodostetaan mallit lämpöpumppujärjestelmien toiminnasta rakennuksen lämmitysverkoston yhteydessä. Lämpöpumppujen lämmönlähteistä tarkasteltiin poistoilman lämmöntalteenottopattereita ja energiakaivoja, joille kehitettiin tarvittavan monipuolisuuden omaavat mallit niiden tuottaman energiamäärän arvioimiseksi. Kolmannessa osiossa tarkastellaan eri energiansäästötoimenpiteistä saatavaa taloudellista hyötyä energian hintojen muutosta tarkastelemalla ja nettonykyarvomenetelmään perustuen. Selvityksessä esitetään kaikki tarvittavat laskennalliset menetelmät, joilla energiankulutuksen muutos voidaan mallintaa tarpeellisella tarkkuudella eri tilanteissa. Tärkeä osa työtä on myös näiden kaikkien laskennallisten menetelmien käyttäminen samanaikaisesti mallin sisällä, mistä nähdään näiden laskennallisten menetelmien käyttökelpoisuus reuna-ehtojen muuttuessa ja laajassa mittakaavassa. Laskennalliset menetelmät perustuvat pääasiassa perinteiseen termodynamiikan teoriaan, mutta lähtötietojen puutteen vuoksi käytettiin myös Suomen rakentamismääräyskokoelman osan D5 taulukoituja keskimääräisiä arvoja. Työkalun toimivuutta tutkittiin mallintamalla kaukolämmöstä yhdistettyyn maalämpö- ja poistoilmalämpöpumppujärjestelmään siirtyvän Kauniaisissa sijaitsevan taloyhtiön kaksi kerrostaloa. Rakennusten normeerattu lämpöenergian kulutus oli viime vuosien keskiarvona noin 440 MWh. Mallinnustyökalun laskema lämpöenergian kulutus rakennuksille oli 437,4 MWh, mitä pidettiin tarpeeksi tarkkana arviona, jotta työkalua voitaisiin käyttää myös jatkossa energiankulutuksien mallintamiseen. Lämpöpumppujen energialähteille tehtyjen mallien tuottamien ominaistehojen vuotuiset keskiarvot olivat myös todella lähellä niiden kirjallisuudessa esitettyjä keskimääräisiä ominaistehoja. Lämpöpumpuilla saavutettavan energiansäästön tulokset jäivät odottamaan järjestelmien käyttöönottoa mallinnetussa kohteessa. |
| ED: | 2015-11-29 |
INSSI record number: 52563
+ add basket
INSSI