aalto1 untyped-item.component.html
Suomalaisen koulurakennuksen LVI-järjestelmien suunnittelu vahvan kestävyyden mallin mukaisesti
Loading...
URL
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
School of Engineering |
Master's thesis
Unless otherwise stated, all rights belong to the author. You may download, display and print this publication for Your own personal use. Commercial use is prohibited.
Authors
Date
Department
Major/Subject
Mcode
Degree programme
Language
fi
Pages
103
Series
Abstract
Objectives: This study examines the sustainability of HVAC systems in school buildings, with a focus on carbon-intensive ventilation systems. The research investigates the effects of reducing carbon emissions on lifecycle costs and indoor climate at the early design stage. The aim is to integrate carbon emissions, economic considerations, and indoor climate while improving the understanding of carbon emissions in school buildings.
Methods: The study consists of a literature review and a computational analysis. The calculations assess the life cycle carbon emissions, indoor air CO₂ -concentrations, thermal comfort based on Fanger’s PMV model, and life cycle costs for five different cases. The cases aim to minimize carbon emissions. Simulation tools are utilized to evaluate energy use and indoor climate. The objectives of parametric calculations are justified using a strong model of sustainability.
Results and Conclusions: The carbon emissions from HVAC systems were divided into material-related emissions (33.72–41.90 %) and operational emissions (58.10–66.28 %). Material-related emissions were reduced by approximately 6 % without a significant impact on indoor air quality. Room-based ventilation control reduced operational emissions by 22 % compared to constant airflow control but initially degraded simulated indoor air quality at the beginning of occupancy periods. However, indoor air quality stabilized quickly during use. In contrast, zone-based control method reduced the carbon footprint by 10.5 % and had a smaller impact on indoor air quality than room-based control. Improving energy efficiency may therefore compromise indoor air quality. The ventilation control systems seemed to determine the feasibility of changes over the air handling unit. Overall, carbon emissions were reduced by about 17.9 %. Life cycle costs increased with energy use, whereas investment costs increased with decreasing carbon emissions. The PMV model results didn’t get better with increased energy use.
Tavoitteet: Tutkimuksessa tarkastellaan koulurakennuksen LVI-järjestelmien kestävyyttä, erityisesti hiili-intensiivisiä IV-järjestelmiä. Työssä selvitetään elinkaaren hiilijalanjäljen vähentämisen vaikutuksia rakennuksen elinkaarikustannuksiin ja sisäilmastoon suunnittelun alkuvaiheessa. Tavoitteena on täten yhdistää hiilijalanjälki, talous ja sisäilmasto sekä lisätä ymmärrystä koulurakennuksen ilmastovaikutuksista.
Menetelmät: Tutkimus koostuu kirjallisuuskatsauksesta ja laskentaosuudesta. Kirjallisuuskatsauksessa perehdytään kestävyyden osa-alueisiin vaikuttaviin tekijöihin LVI-tekniikan osalta. Kirjallisuuskatsauksen aikana käsitellään myös lainsäädännön muodostamaa kehystä kestävyyteen liittyen. Laskennassa arvioidaan viiden (5) eri tapauksen elinkaaripäästöt, sisäilman hiilidioksidipitoisuudet, PMV-mallin mukainen viihtyvyystaso sekä elinkaarikustannukset. Tapauksissa pyritään minimoimaan hiilijalanjälkeä suunnittelutyökalujen avulla. Simulointityökaluja hyödynnetään energian käytön ja sisäilmaston arvioinnissa. Parametrisen laskennan tavoitteet perustellaan kestävyyden vahvan mallin avulla.
Tulokset ja johtopäätökset: LVI-tekniikkaan liittyvät päästöt jakautuivat materiaalipäästöihin (33,72–41,90 %) ja käytön aikaisiin päästöihin (58,10–66,28 %). Materiaalipäästöjä onnistuttiin vähentämään perustapaukseen verrattuna noin 6 % ilman merkittävää vaikutusta sisäilman laatuun. Tilakohtainen ilmanvaihto-ohjaus pienensi käytön aikaisia päästöjä noin 22 % vakioilmavirtaohjaukseen verrattuna, mutta heikensi simuloitua sisäilman laatua tilojen käyttöjaksojen alussa. Sisäilman laatu tasoittui käytön aikana nopeasti. Vyöhykeohjaus vähensi vastaavasti hiilijalanjälkeä 10,5 %, ja vaikutti sisäilman laatuun vähemmän kuin tilakohtainen ohjaus. IV-koneiden muutoksien avulla saavutettujen päästövähennyksien ja kustannusten määrät riippuvat IV-ohjausmenetelmän tarkkuudesta. Kokonaisuudessaan elinkaaren hiilijalanjälkeä saatiin vähennettyä noin 17,9 % perustapauksen hiilijalanjäljestä. Elinkaarikustannukset kasvoivat hiilijalanjäljen mukana energian käytön vuoksi. Investointikustannukset puolestaan nousivat päästövähennyksien mukana. Tutkimuksessa painotetaan monitavoiteoptimoinnin merkitystä tulevaisuudessa.
Description
Supervisor
Alanne, KariThesis advisor
Vesalainen, EveliinaBruce-Hyrkäs, Tytti