Hybridilämmitystekniikka rakennuksissa: Tapaustutkimuskohteena Kalaholman ala-aste

Abstract

Hybridilämmitystekniikka on vaihtoehtoinen ympäristöystävällinen energiatuotantomuoto rakennuksissa, missä on mahdollisuutena ja suotavaa hyödyntää paikallisia energiatuotantojärjestelmiä. Hybriditekniikan edut itsenäisiin lämmöntuotantojärjestelmiin ovat niiden säädettävyys, ja potentiaalinen mahdollisuus täysin omavaraiseen energiatuotantoon.

Hybridijärjestelmien mallintamien on tärkeässä osassa ennen järjestelmän käyttöönottoa. Mallinnus tulee tehdä aina rakennuskohtaisesti käyttäen rakennuksen sijainnista ja käyttötarkoituksesta riippuvia parametrejä. Rakennuksen mallinnuksessa, riippumatta onko kyseessä olemassa oleva rakennus vai uudiskohde, tulisi hybridijärjestelmien toimivuuden analysoinnissa ensisijaisesti varmistaa, että rakennuksen malli on lähtökohtaisesti realistinen.

Tämä diplomityö tutkii hybridijärjestelmien hyödyntämistä rakennuksen mittakaavalla. Tutkimus tehtiin yhteistyössä LVI-Insinööritoimisto Vahvaconin kanssa. Tapaustutkimuskohteeksi on valittu Porissa sijaitseva Kalaholman Ala-aste.

Kalaholman koulun uhkana on sen purkaminen Porin kaupungin uusiessa kouluverkkojaan. Yhdeksi purkamisen syyksi on esitetty koulujen tarve uudistua. Kalaholman koulussa on käytössä tällä hetkellä öljykattilalämmitysjärjestelmä, mitä ainakin välillisesti pidetään vanhanaikaisena.

Tämän työn ohessa Kalaholman koulun ala-asteelle suunniteltiin Ilmavesilämpöpumppu- kattilahybridilämmitysjärjestelmä asiakkaan toimesta. Järjestelmän tavoitteena on pienentää ala-asteen öljynkulutusta, sekä mahdollisesti myös öljyn käytöstä aiheutuvia hiilidioksidipäästöjä.

Tässä työssä koulurakennus mallinnetaan käyttäen MagiCAD-Room, sekä IDA-ICE-ohjelmistoa. Mallinuksen pohjalta laskettiin vuosittainen säästö kohteessa, sekä päästövähennykset. Säästöjen pohjalta investoinnista tehtiin kannattavuuslaskelma käyttäen kahta menetelmää: takaisinmaksu- sekä nykyarvomenetelmää.

Rakennuksen mallinnuksen pohjalta saatujen säästöjen, sekä kannattavuuslaskelmien perusteella järjestelmä osoittautui hyvin kannattavaksi, sillä sen takaisinmaksuaika oli molemmilla menetelmillä tarkastellessa alle kolme (3) vuotta.

Hybrid heating technology is an alternative environmentally friendly energy production system in buildings where the usage of local energy production is possible and feasible. The benefits of hybrid heating technology are its controllability and adjustability plus the possibility for full independent energy production.

Modelling hybrid systems is a vital part before installing any new systems. Modelling should always be done to an individual building using variables that are distinctive to the location and for purpose the building is used. Whether the building modeled is new or old one should first make sure that the model is realistic and gives realistic output before analyzing any hybrid systems.

The thesis in this work is to insect the usage of hybrid heating systems on a building scale. The research is done in concert with LVI-engineering office Vahvacon Oy. The case study in this thesis is the Kalaholma elementary school in Pori Finland.

Kahalolma elementary is set to be demolished since city of Pori is redefining its school network. One of the reasons for demolition is the general need to renew schools. Kalaholma elementary is using an oil burner as a heat source which is thought at least indirectly as an old-fashioned system.

In junction with this study designs for air-to-water heat pump and boiler hybrid system was designed ordered by the school. The system is hoped to diminish the oil consumption in the school and possibly reduce the CO2 emissions.

In this study the school building is modeled using MagiCAD-Room and IDA-ICE softwares. Based on the modelling the annual savings in the school were calculated with the emission reductions. Based on the savings LCC calculations for the investment were conducted using two methods: the buyback and net present value method.

Based on the analyzed methods the designed systems had a buyback time of 2 -3 years making it highly profitable.