search query: @instructor Zenger, Kai / total: 22
reference: 9 / 22
« previous | next »
Author:Salama, Mikko
Title:Älykäs lämmönsäädin
Smart heat controller
Publication type:Master's thesis
Publication year:2014
Pages:iv + 63      Language:   fin
Department/School:Sähkötekniikan ja automaation laitos
Main subject:Älykkäät tuotteet   (AS210-3)
Supervisor:Visala, Arto
Instructor:Koivo, Heikki ; Makkonen, Markku ; Zenger, Kai
Electronic version URL: http://urn.fi/URN:NBN:fi:aalto-201411042992
OEVS:
Electronic archive copy is available via Aalto Thesis Database.
Instructions

Reading digital theses in the closed network of the Aalto University Harald Herlin Learning Centre

In the closed network of Learning Centre you can read digital and digitized theses not available in the open network.

The Learning Centre contact details and opening hours: https://learningcentre.aalto.fi/en/harald-herlin-learning-centre/

You can read theses on the Learning Centre customer computers, which are available on all floors.

Logging on to the customer computers

  • Aalto University staff members log on to the customer computer using the Aalto username and password.
  • Other customers log on using a shared username and password.

Opening a thesis

  • On the desktop of the customer computers, you will find an icon titled:

    Aalto Thesis Database

  • Click on the icon to search for and open the thesis you are looking for from Aaltodoc database. You can find the thesis file by clicking the link on the OEV or OEVS field.

Reading the thesis

  • You can either print the thesis or read it on the customer computer screen.
  • You cannot save the thesis file on a flash drive or email it.
  • You cannot copy text or images from the file.
  • You cannot edit the file.

Printing the thesis

  • You can print the thesis for your personal study or research use.
  • Aalto University students and staff members may print black-and-white prints on the PrintingPoint devices when using the computer with personal Aalto username and password. Color printing is possible using the printer u90203-psc3, which is located near the customer service. Color printing is subject to a charge to Aalto University students and staff members.
  • Other customers can use the printer u90203-psc3. All printing is subject to a charge to non-University members.
Location:P1 Ark Aalto  2399   | Archive
Keywords:smart thermostat
heat load prediction
night drop
thermal comfort
älykäs lämmönsäädin
lämpökuorman ennustaminen
yöpudotus
terminen viihtyvyys
Abstract (eng):The energy saving methods of heat controllers have been studied extensively, but the market penetration rate of smart thermostats is low.
The demand of these systems is constantly increasing as the price of energy is rising and companies are adopting more ecological values.
The scope of this thesis was to study energy saving methods of smart thermostats.
The main goals were to find a controller system which functions better than the commercial P-controllers, to develop the temperature night drop method and the heat load prediction.
In addition to energy savings we aimed to optimize the thermal comfort.

In the experimental part of this thesis we created a simulation environment for the room model with Python.
First we tried to find a suitable controller for the thermostat.
Then we developed smart night drop.
For this method a graphical interface was developed to visualize the simulations in real time.
This helped improve the algorithm.
Last, we studied the benefits of heat load predictions for which the open data service of Finnish Meteorological Institute was applied.

In this study we used the smart thermostats provided by the Fourdeg company.
In the Fourdeg´s system the programmable thermostats were wirelessly connected to the server.
The indoor control values were calculated by the server based on the data history, and then the control values were sent to the thermostats.
The night drop using this feature proved to be the one of the best methods to save energy.
The other major method for saving energy was the heat load prediction.

It was realized by using the weather forecasts to calculate the new control value, which was used in order to compensate the future changes in the heat load.
In control, based on the heat load prediction, altering the parameters could be used to emphasize either the thermal comfort or the energy savings.

The night drop saved energy 8 % in the simulations.
VTT simulated a different kind of office room achieving 12.6 % savings in energy with night drop.
In the simulations it was proven that the programmable thermostat can be used to improve the thermal comfort compared to self-acting thermostat, which is most commonly used in the radiators.
This was shown in practice in our test room.
Abstract (fin):Lämmönsäätimien energiansäästömenetelmiä on tutkittu kattavasti, mutta älytermostaattien markkinapenetraatio on alhainen.
Tällaisten menetelmien kysyntä kasvaa koko ajan energian kallistuessa ja vihreiden arvojen lisääntyessä.
Työn tarkoituksena oli tutkia älykkään lämmönsäätimen energiansäästömenetelmiä.
Tärkeitä osatavoitteita oli löytää säätöjärjestelmä, joka toimisi paremmin kuin kaupalliset P-säätimet, sekä kehittää yölämpötilan pudottamista ja lämpökuorman ennustamista.
Energian säästöjen lisäksi pyrittiin parantamaan termistä viihtyvyyttä.

Työn kokeellisessa osassa muodostettiin Python-kielinen simulointiympäristö huoneenmallille.
Ensin sen avulla etsittiin termostaatille säädin, joka toteuttaa ohjauksen hyvin.
Sitten kehitettiin älykästä algoritmia yölämpötilan asetusarvon pudottamiseksi.
Tälle menetelmälle luotiin graafinen näkymä, jotta tuloksia oli helppo seurata reaaliajassa.
Tämä nopeutti algoritmin kehittämistä.
Lopuksi tutkittiin lämpökuorman ennustamisesta saatavia hyötyjä käyttämällä Ilmatieteen laitoksen open data -palvelua.

Tutkimuksessa käytettiin Fourdeg-nimisen yrityksen älykkäitä lämmönsäätimiä.
Fourdegin järjestelmässä ohjelmoitavat termostaatit olivat langattomasti yhteydessä palvelimeen.
Palvelimelle tallennettiin historiatietoja, joita käytettiin hyödyksi lähettämällä haluttua sisäilman lämpötilaa termostaateille.
Yön aikainen alasajo, joka käytti tätä ominaisuutta, osoittautui yhdeksi parhaista tavoista saavuttaa energian säästöä.
Toinen merkittävä tapa säästää energiaa tehtyjen simulaatioiden perusteella oli lämpökuorman ennustaminen.
Tämä toteutettiin käyttämällä hyödyksi ulkolämpötilan ennusteita.
Näiden avulla laskettiin uusi ohjausarvo, jonka avulla voitiin kompensoida tulevia lämpökuorman muutoksia.
Lämpökuorman ennustamiseen perustuvassa säädössä parametreja muuttamalla voitiin painottaa säädön laatua tai energian säästöjä.

Simuloinneissa saatiin yöpudotukselle 8 %:n energiansäästöt.
VTT simuloi erityyppistä toimistohuonetta ja sai yöpudotukselle 12,6 %:n energiansäästöt.
Simuloinneissa osoitettiin, että elektronisella termostaatilla on mahdollista saavuttaa parempi säädön laatu kuin omavoimaisella termostaatilla, joka on yleisin lämpöpattereissa.
Testihuoneessa tämä pystyttiin osoittamaan käytännössä.
ED:2014-11-09
INSSI record number: 50032
+ add basket
« previous | next »
INSSI