Asuinkerrostalon nestekiertoisen lämmöntalteenoton energiatehokkaan ohjausstrategian määrittäminen dynaamisen simuloinnin ja kenttämittausten avulla

Thumbnail Image

URL

Journal Title

Journal ISSN

Volume Title

Insinööritieteiden korkeakoulu | Master's thesis

Authors

Date

2014-06-09

Department

Major/Subject

LVI-tekniikka

Mcode

K3008

Degree programme

Energia- ja LVI-tekniikan koulutusohjelma

Language

fi

Pages

104 + 18

Series

Abstract

Ilmastonlämpenemisen ehkäisemiseksi on ryhdytty toimenpiteisiin kaikilla sektorilla. Rakennusten osuus loppuenergian käytöstä on merkittävä ja ilmanvaihto muodostaa noin 30 % rakennuksen energiankulutuksesta. Tässä työssä on käsitelty keinoja nestekiertoisten lämmöntalteenottoratkaisujen energiatehokkuuden parantamiseksi. Työssä keskitytään nestekierron säätöstrategian parantamiseen. Työtä varten suoritettiin kenttämittauksia vastavalmistuneessa asuinkerrostalossa, jonka lämmöntalteenottolaitteisto lisäksi mallinnettiin Simulink-ohjelmalla. Työssä toteutettu dynaaminen malli validoitiin kenttämittausten avulla ja se todettiin korreloinniltaan erinomaiseksi. Painopisteinä kirjallisuustutkimuksessa olivat lamellilämmönsiirtimien lämmönsiirron tehostamiseen ja siirtimien huurtumiseen liittyvä kirjallisuus. Lisäksi mallintamiseen liittyvää kirjallisuutta on esitetty ja käsitelty. Työssä analysoitiin dynaamisen mallin avulla ilmavirtojen, lämpötilojen ja ilman kosteuden muuttumisen vaikutusta LTO-laitteistoon. Lisäksi tarkasteltiin nestevirtauksen säätöä, sekä arvioitiin huurtumisriskin muodostumista. Työssä kehitettiin kaksi uutta menetelmää säätöstrategian parantamiseksi. Ensimmäisen menetelmän avulla pyritään saamaan poistoilman kondensoitumisen vapauttama lämpö tehokkaammin talteen kasvattamalla nestevirtausta laitteistossa kondensoitumistilanteessa. Toinen menetelmä määrittää nestevirran säätöä kylmissä olosuhteissa siten, että virtaus pysyy turbulenttisena. Tulokset osoittavat, että lämmöntalteenottolaitteiston toimintaa voidaan tehostaa huomattavasti asuinkerrostaloissa työssä kehitetyillä menetelmillä lisäämättä merkittävästi huurtumisriskiä.

Concern regarding the climate change has led to worldwide efforts in order to reduce greenhouse gas emissions. Energy consumption of the buildings’ is a significant of part of the whole energy usage in Finland. Ventilation covers roughly 30 % of energy consumption in residential buildings. This study focuses on the improvement of energy efficiency of a control strategy of run-around coils. A comprehensive field measurement data was gathered for the study from a newly built highrise building. Furthermore, a dynamic model of the heat recovery equipment was developed and validated using the gathered measurement data. Focus in the literature review was on a research considering energy efficiency and frost formation in run-around coils. In addition, research regarding modeling of heat recovery systems is presented. In the study the effect of changes in air flows, humidity and temperatures on the operation and in the efficiency of the run-around coil heat recovery system were investigated with the dynamic model. Furthermore, the control strategy of the run-around coil and risk of frost formation were examined more closely. Two methods were developed in order to improve the energy efficiency of the control strategy. First control method increases the performance of the system in the case of condensation occurrence, through increase of the liquid flow. Second control method ensures turbulent flow under cold circumstances. Results indicate that developed methods improve energy efficiency of the run-around heat recovery system significantly without substantially increasing the risk of frost formation.

Description

Supervisor

Kosonen, Risto

Thesis advisor

Matilainen, Pellervo

Keywords

lämmöntalteenotto, energiatehokkuus, asuinkerrostalo, keskitetty ilmanvaihto, heat recovery, energy efficiency, residental high-rise building, centralized ventilation

Other note

Citation

Permanent link to this item

https://urn.fi/URN:NBN:fi:aalto-201406252239

Collections

[dipl] Insinööritieteiden korkeakoulu / ENG