Asuinkerrostalon maalämpöjärjestelmän ja energiakaivokentän simulointi

Thumbnail Image

Files

master_Nurmi_Jyri_2025.pdf (2.59 MB)

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

2025-09-30

Department

Major/Subject

Energy in Buildings and Built Environment

Mcode

Degree programme

Master's Programme in Advanced Energy Solutions
Kehittyneiden energiaratkaisujen maisteriohjelma
Magisterprogrammet i avancerade energilösningar

Language

fi

Pages

88

Series

Abstract

This master's thesis examines the dimensioning and simulation of a ground source heat pump system and borehole field for a new residential apartment building project in Helsinki. The work addresses the current need to identify alternatives to district heating that support low-carbon and energy-efficient construction. The main focus of the study is the comparison of boreholes with different depths and their impact on the performance and economic feasibility of the heating system. The simulations were conducted using the GLHEPro software, which allowed for modelling the temperature development of the borehole field and the energy production under varying borehole depths. In particular, the study compares conventional-depth boreholes (≤300 m) with medium-depth ones (>500 m), considering factors such as ground properties, the buildings energy demands, and different depth borehole fields cost implications. The aim was to find an optimal balance between technical functionality, energy efficiency, and economic viability. The results suggest that deeper boreholes may offer advantages in certain conditions, especially in areas with limited land availability and high heating demand. The study also highlights how careful design of the borehole field can significantly influence the systems overall efficiency and lifecycle costs. This thesis serves as a practical example of the design process for a ground source heat pump system in a residential building project, and its findings can be applied in the planning of similar projects in the future.

Tässä diplomityössä tarkastellaan asuinkerrostalon maalämpöjärjestelmän ja energiakaivokentän mitoitusta sekä simulointia uudiskerrostalokohteessa Helsingissä. Työn taustalla on ajankohtainen tarve löytää kaukolämpövaihtoehtoja, jotka tukevat vähähiilistä ja energiatehokasta rakentamista. Tutkimuksen pääpaino on eri syvyisten energiakaivojen vertailussa sekä niiden vaikutuksissa lämmitysjärjestelmän toimintaan ja kannattavuuteen. Simulointityössä hyödynnettiin GLHEPro-ohjelmistoa, jonka avulla mallinnettiin energiakaivokentän lämpötilojen kehitystä sekä energiantuottoa eri kaivosyvyyksillä. Työssä tarkasteltiin erityisesti normaalisyvyisten (≤300 m) ja keskisyvien (>500 m) energiakaivojen eroja. Vertailussa huomioitiin myös maaperän ominaisuudet, kiinteistön energiatarpeet sekä erilaisten energiakaivokenttien toteutuskustannukset. Tavoitteena oli löytää tasapaino teknisen toimivuuden, energiatehokkuuden ja taloudellisuuden välillä. Tulosten perusteella syvemmät energiakaivot voivat tietyissä tilanteissa tarjota etuja, erityisesti silloin kun tontin pinta-ala on rajallinen ja lämmöntarve suuri. Samalla työ osoittaa, että kaivokentän huolellisella suunnittelulla voidaan vaikuttaa merkittävästi järjestelmän kokonaishyötysuhteeseen sekä elinkaarikustannuksiin. Diplomityö toimii käytännön esimerkkinä maalämpöjärjestelmän mitoitusprosessista kerrostalohankkeessa, ja sen tuloksia voidaan hyödyntää vastaavien kohteiden suunnittelussa tulevaisuudessa.

Description

Supervisor

Kosonen, Risto

Thesis advisor

Kosonen, Risto

Keywords

maalämpö, energiakaivo, simulointi, GLHEPro, keskisyvä energiakaivo, hybridikaivokenttä, geothermal energy, simulation, borehole heat exchanger, medium-deep borehole, hybrid borehole field

Other note

Citation

Permanent link to this item

https://urn.fi/URN:NBN:fi:aalto-202512159146

Collections

[dipl] Insinööritieteiden korkeakoulu / ENG