Matalaenergiakerrostalojen jäähdytystarve

No Thumbnail Available
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
School of Engineering | Master's thesis
Checking the digitized thesis and permission for publishing
Instructions for the author
Date
2010
Major/Subject
Talonrakennustekniikka
Mcode
Rak-43
Degree programme
Language
fi
Pages
127
Series
Abstract
Lowering heat energy losses according to new building regulations increases the insulation level from 250 mm to 425 mm which increases the need for cooling design. Different aspects of building energy efficiency and experiences in energy efficient buildings were studied based on literature. The effects of special features in high-rise buildings and lowering of heat losses were studied with calculations according to the building regulations. The suitability of the used calculation method was evaluated with numeric transient calculations. According to the literature study occupant surveys in passive apartment buildings find that installing user friendly and reliable HVAC systems is the most important thing in occupant satisfaction. New systems are still unreliable and therefore the value of passive structural cooling methods is high-lighted. The effect of direction, apartment type and heat load from the roof on the cooling energy need was studied with calculations according to the regulations. The effects of lowering heat losses via government regulations in the year 2010 compared to the year 2007 and compensating the efficiency of a heat recovery system on the cooling energy were also studied. The inside temperature in the summer on the south facade will rise to at least 27 °C and even to 30 °C without cooling. The temperature in the middle floor corner apartment in June is 1,9 °C higher than in corresponding on the south facade. The greatest difference of 3,8 °C between directions south and north is found in the middle floor comer apartment. Cooling of 1 °C in a two room apartment requires 50 kWh of energy monthly. The probability of cooling is over 90 % in June in all of the apartment types. The reference year showed 19 sunny days in June. Yearly cooling energy need in a middle floor corner apartment on the south fa9ade is 1158 kWh and 289 kWh in a middle apartment on the north fa9ade. The need for cooling energy can be eliminated by increasing the night-time ventilation rate on the north, east and west fades and cut to less than half on the south fa9ade. Lowering of heat losses due to new government regulations in 2010 the yearly cooling energy need is increased by 231 kWh on the south facade. Steady-state calculations are suitable for valuating heavy structures. Light wall structures are affected by the sun too much since they can lead to heat gains during the day. According to the thesis the valuation of the need for cooling and cooling design require transient calculations which need to he investigated further more.

Viranomaismääräysten mukainen energiatehokkuuden parantaminen kasvattaa 250 mm eristekerroksia 425 mm paksuisiksi, joka lisää jäähdytyksen suunnittelutarvetta. Rakennusten energiatehokkuuden osatekijöitä ja kokemuksia energiatehokkaasta rakentamisesta tutkittiin kirjallisuuden perusteella. Asuinkerrostalojen erityispiirteiden ja lämpöhäviöiden pienentämisen vaikutuksia arvioitiin laskennallisesti viranomaismääräysten mukaisella käsinlaskentamenettelyllä. Käsinlaskentamenetelmän soveltuvuutta huoneiston lämpötaseen arviointiin tutkittiin numeerisin laskentamenetelmin epästationäärisellä laskentamallilla. Passiivipienkerrostalojen asukaskyselyjen perusteella taloteknisten järjestelmien käytettävyys, käytön ohjeistus ja toimintavarmuus ovat nousseet tärkeimmiksi tekijöiksi asukasviihtyvyyden kanalta. Uusien laitteistojen toiminta on epävarmaa, joten rakennetekniset ratkaisujen, jotka eivät vaadi käyttäjän toimenpiteitä, merkitys korostuu. Viranomaismääräysten mukaisessa laskelmassa verrattiin huoneiston ilmansuunnan, huoneistotyypin ja yläpohjan kuorman vaikutusta jäähdytystarpeeseen. Lisäksi arvioitiin laskelmin kiristyneiden viranomaismääräysten vaikutusta jäähdytystarpeeseen sekä ilmanvaihdon lämmöntalteenoton kompensoinnin vaikutusta. Sisälämpötilan taso jäähdyttämättä kaikissa huoneistotyypeissä eteläjulkisivulla on 27 - 30 °C. Eteläjulkisivulla keskikerroksen nurkkahuoneiston lämpötila on kesäkuussa 1,9 °C korkeampi kuin keskihuoneiston lämpötila. Suurin lämpötilaero on etelä- ja pohjoisjulkisivujen välillä keskikerroksen nurkkahuoneistossa 3,8 °C. Kerrostalokaksion 1 °C jäähdyttämiseen kuluu noin 50 kWh energiaa kuukaudessa. Jäähdytystarpeen todennäköisyys on yli 90 % kaikissa huoneistotyypeissä ja ilmansuunnissa kesäkuussa. Esimerkkivuonna aurinkoisia päiviä oli kesäkuussa 19 kpl. Vuotuinen jäähdytysenergia on keskikerroksen nurkkahuoneistossa eteläjulkisivulla 1158 kWh ja keskihuoneistossa pohjoisjulkisivulla 289 kWh. Ilmanvaihdon yöaikaisella tehostuksella voidaan jäähdytysenergiantarve poistaa lähes kokonaan, pois lukien eteläjulkisivu, jolla voidaan poistaa vähintään puolet. Vuoden 2010 viranomaismääräysten muutos nostaa keskiasunnon jäähdytysenergiantarvetta 231 kWh vuodessa eteläjulkisivulla. Epästationäärisyyden merkitys raskasrakenteisen seinän lämpöhäviöihin ja jäähdytystarpeeseen on pieni. Kevytrakenteisen seinän käyttäytyminen riippuu auringon lämpökuormasta niin paljon, että seinästä voi kohdistua huoneistoon lämpökuorma. Epästationäärinen laskenta kasvattaa jäähdytystarvetta. Tutkimuksen perusteella jäähdytystarpeen pienentämiseksi ja järjestelmien suunnittelemiseksi tulee käyttää epästationäärisiä taselaskelmia, joiden käyttö vaatii vielä lisätutkimuksia.
Description
Supervisor
Viljanen, Martti
Thesis advisor
Parikka, Tommi
Keywords
energy efficiency, energiatehokkuus, cooling energy, ylilämpeneminen, low-energy buildings, jäähdytys, energiantarve
Other note
Citation