Rakennusten energiamääräykset tiukentuvat entisestään tulevaisuudessa vuonna 2010 Euroopan parlamentissa hyväksytyn energiadirektiivin vuoksi. Energiamääräyksien vaatimusten toteuttamiseksi joudutaan rakennuksiin suunnittelemaan energiatehokkaita järjestelmiä, jotka ottavat energiansa uusiutuvista energianlähteistä. Suomessa asuinkerrostaloissa kaukolämpöjärjestelmä on vallitseva lämmitysmuoto, mutta myös maalämmön osuus kasvaa. Maalämmön valinta edellyttää kuitenkin erityisen tarkkaa järjestelmien suunnittelua energiakaivojen ja maaperän välisten lämpövirtojen monimutkaisuuden takia. Energiakaivojen lämmönsiirto monimutkaistuu entisestään, jos energiakaivot asennetaan energiakaivokentäksi. Tällöin kaivot vaikuttavat toistensa toimintaan.Tutkimuksen tavoitteena oli optimoida maalämpö- ja jäähdytysjärjestelmä kolmeen Espoon Leppävaaraan rakennettavaan asuinkerrostaloon. Rakennuksille tehtiin energiasimulointi, jonka tuloksena saatiin selville rakennusten vuotuinen energiakulutus. Vuotuisen energiankulutuksen perusteella rakennuksille mitoitettiin maalämpöpumppu ja energiakaivokenttä. Energiakaivokentän mitoitukseen tarvittavat maaperän ominaisuudet selvitettiin aiemmin tutkimuskohteen maaperään tehdyn TRT–testin tuloksista. Tämän jälkeen maalämpöjärjestelmä optimoitiin elinkaarikustannuksiltaan optimaaliseksi. Optimoinnissa päätösmuuttujina käytettiin lämpöpumpun tehoa, energiakaivojen syvyyttä sekä energiakaivojen lämmönsiirtonesteen massavirtaa.Optimaaliseksi järjestelmäksi valikoitui 100 kW lämpöpumppu, jonka lämmönkeruupiiri koostuu yhdestätoista 99,1 metriä syvästä energiakaivosta, joissa liikkuu lämmönsiirtoneste 3,6 kg/s massavirralla jakautuen tasaisesti kaivojen kesken. Valikoidun järjestelmän takaisinmaksuaika verrattuna kaukolämpöjärjestelmään on 5,7 vuotta, jos kaukolämpöjärjestelmä ei sisällä kaukokylmää. Tämä tarkoittaa, että maalämpöjärjestelmä tuottaa 5,7 vuoden aikana järjestelmän kaukolämpöön verrattuna suuremmat investointikustannukset takaisin vuotuisina ostoenergian kustannussäästöinä. Tämän jälkeen maalämpöjärjestelmä alkaa tuottaa taloudellisesti voittoa. Taloudellinen voitto on kymmenen vuoden tarkastelujakson aikana yli 20 000 € ja kolmenkymmenen vuoden aikana yli 100 000 €. Maalämpö- ja jäähdytysjärjestelmässä on myös vapaajäähdytys, joka edistää energiakaivokentän toimintaa siten, että se lämmittää maaperää kesäaikana. Jäähdytys myös parantaa asuinkerrostalon asukkaiden tyytyväisyyttä kesäajan lämpötilaan.
展开▼
