Laskennan tulokset on esitetty taulukossa 6. Tuloksista voidaan päätellä että ilmanvaihtokoneeseen kannattaisi tehdä LTO-järjestelmän lisäinvestointi. Investoinnilla päästään parhaimmillaan noin seitsemän vuoden takaisinmaksuaikaan. Tässä tapauksessa kannattavin investointi oli siis vanhan LTO-järjestelmän päivittäminen vastaamaan uutta samantyyppistä ratkaisua. Lisäksi uuden automatiikan ja ohjainjärjestelmän asentaminen mahdollistaa puhaltimien järkevämmän ohjauksen. Puhaltimien käyttöä voitaisiin ohjata niin, että ne eivät olisi koko vuorokautta täydellä teholla, vaan yöllä ne kävisivät osakuormalla. Jos lisäksi investointiin liittäisi uusitut puhaltimet ja niihin taajuusmuuttaja ohjauksen, saisi automatiikasta vielä enemmän irti, ja sähköenergiakustannukset tippuisivat enemmän.
-50000,0 -40000,0 -30000,0 -20000,0 -10000,0 0,0 10000,0
0 2 4 6 8 10
Kumulatiivinen nettokassavirta [€/a]
Vuosi [a]
Takaisinmaksuaika
Nykyisen järjestelmän parannus
Nestekiertoinen järjestelmä
Poistoilmalämpöpumppu
Maalämpöpumppu
Taulukko 6 Tulokset.
LTO-järjestelmä Vuosihyötysuhde Kommentti Nykyinen järjestelmä a = 5,6 %
Vanhan LTO-järjestelmän peruskorjaaminen
a1 = 33 % Investointi on kannattava.
Takaisinmaksu n. 7a Nestekiertoisen
LTO-järjestelmän asentaminen
a2 = 36 % Investointi on kannattava.
Takaisinmaksu n. 10a Poistoilmalämpöpumpun
asentaminen
a3 = 73 % Investointi ei ole kannattava Maalämpöpumpun
asentaminen
a4 = 75 %. Investointi ei ole kannattava
Viihtyvyyden ja kiinteistön käytön kannalta olisi tärkeää, että ilmanvaihtokoneet kävisivät täydellä tehollaan. Tässä työssä ei voitu määrittää sitä, miten nykyinen LTO-järjestelmä toimii, kun ilmamäärät ovat maksimissaan. Silloin hyötysuhde voisi nousta korkeammaksi ja takaisinmaksuajat voisivat venyä hieman. Lisäksi ei ole täyttä varmuutta, miten hyvin vanhan järjestelmän saa peruskorjattua vastaamaan lämpötilahyötysuhdetta t1 = 55 %. Tutkimuksen perusteella on kuitenkin selvää, että peruskorjauksella saavutetaan takaisinmaksu kymmenen vuoden tarkasteluajanjaksolla.
Lämpöpumpuille asetettiin paljon odotuksia tämän kandidaatintyön aloitusvaiheessa.
Odotukset eivät kuitenkaan täyttyneet, koska kumpikaan järjestelmistä ei maksa itseään takaisin 10 vuoden tarkasteluajanjaksolla. Käytännössä lisäoptimoinnilla voitaisiin saavuttaa järkevä takaisinmaksuaika molemmille järjestelmille. Kaikkein tehokkain tapa voisi olla parantaa vanha järjestelmä vastaamaan uutta ja liittää vielä maalämpöpumppu tuomaan ilmavirtaan lisälämpöä. Toisaalta investointikustannukset eivät saisi silloinkaan nousta kovin suuriksi, jotta takaisinmaksuaika olisi järkevä. Tämän vaihtoehdon tutkiminen tämän työn laajuudessa ei onnistunut.
Kiinteistössä oli kaksi samanlaista ilmanvaihtokonetta. Mikäli molempiin tehdään sama peruskorjaus voi vuosittainen säätö olla jopa noin 4 000 €, verrattuna nykyisiin
sähkölaskuihin. Tämä säästö on mahdollista noin 20 000 € investoinnilla. Lisäksi investointikustannus on arvioitu hieman yläkanttiin, joten todellinen takaisinmaksu aika voi olla vielä lyhyempi. Tämän tutkimuksen perusteella voidaan siis sanoa, että vanhan järjestelmän peruskorjaus on kannattava investointi.
Sähkön hinnan nousun vaikusta investointeihin simuloitiin myös. Tuloksena oli, että mikäli sähkön hinta nousee tarkastellusta kahdeksasta sentistä kilowattituntia kohden, laskevat takaisinmaksuajat kaikilla kannattavilla järjestelmillä. Esimerkiksi, mikäli sähkön hinta olisi 15 snt/kWh, takaisinmaksuaika vanhan järjestelmän peruskorjauksella olisi neljä vuotta, nestekiertoisella järjestelmällä viisi vuotta ja maalämpöpumpun kassavirta nousisi kaksinkertaiseksi. Voidaan siis todeta, että mikäli sähkön hinta nousee tulevaisuudessa, nousee myös investoinnin säästöpotentiaali.
6 YHTEENVETO JA JOHTOPÄÄTÖKSET
Tämän kandidaatintyön on alussa esitelty eri LTO-ratkaisuja ja niiden laskentaa. Loppuosa työstä on keskitytty käsittelemään teollisuuskohteen ilmanvaihtokoneen LTO-järjestelmän tehokkuuden parantamista. Laskennan perusteella on saatu määritettyä taloudellisesti kannattava vaihtoehto LTO-järjestelmän parantamiseksi.
Tämän kandidaatintyön perusteella voidaan sanoa, että tutkimuksen kohteena olleessa teollisuuskohteessa on parannettavaa ilmanvaihdon LTO-järjestelmän hyötysuhteessa. Sen parantamiseksi paras vaihtoehto tämän työn perusteella on vanhan LTO-järjestelmän peruskorjaus. Lisätutkimuksia ja -mittauksia kuitenkin tarvitaan, mikäli säästöä halutaan vielä lisää. Lisämittauksia vaaditaan siihen, että vielä tarkempi vuosihyötysuhde nykyisellä järjestelmällä voidaan määrittää. Tämän kandidaatintyön laskentaosuuden avulla saatiin luotua excel-taulukkolaskentamalli, jonka avulla voidaan tutkia kiinteistön ilmanvaihtokoneen LTO-ratkaisuiden takaisinmaksuaikoja. Mallin avulla mahdolliset lisätutkimukset onnistuvat helposti.
Energiansäästöpotentiaalia Suomen tasolla on vaikea tutkia tämän työn puitteissa. Siihen tarvittaisiin laaja selvitys samantyyppisistä rakennuksista. Kun tutkimuksen kohteena ollut
kiinteistö rakennettiin vuonna 1989, elettiin Suomessa taloudellista nousukautta, jonka aikana rakentaminen oli kiivasta. Tämän pohjalta voidaan varovaisesti arvioida, että säästöpotentiaalia olisi. Se, voidaanko jokaiseen kohteeseen suoraan soveltaa samaa tehostamiskeinoa, pitää jättää muiden tutkimuksien vastattavaksi. Helpoin keino säästää energiaa näissäkin kohteissa on säännöllinen huolto ja ilmanvaihtokoneen logiikkaan tutustuminen. Tällöin LTO-järjestelmä pysyy hyvässä kunnossa ja laitteistoa voidaan ohjata taloudellisesti.
Ilmanvaihtokoneet sijaitsevat tavallisesti tilankäytöllisesti toisarvoisissa paikoissa, eli esimerkiksi kiinteistöjen katoilla. Sinne laitteet on myös helppo unohtaa. Suomi on sitoutunut vähentämään kasvihuonekaasupäästöjään. Olisi tärkeää, että kaikki keinot niiden vähentämiseksi otetaan käyttöön. Muistetaan siis myös ilmanvaihto.
LÄHTEET
Air Wise Oy. 2010. Ilmanvaihtokone SunAIR Premium 540 Tekniset määrittelyt ja käyttöönotto-ohje. Katsottu viimeeksi 23.11.2010.
Saatavissa: http://www.airwise.fi/php/pdf/PREMIUM_540_GRAAF.pdf
Fläkt Woods Oy. 2010. Levylämmönsiirrin EQRC Asennus- ja huolto-ohje. Katsottu viimeeksi 23.11.2010.
Saatavissa: http://www.flaktwoods.com/057e4ad8-570c-4330-a894-a927f6e81e5e
Icropera, Frank. Dewitt, David. Bergman, Theodore. Lavine, Adrienne. 2007.
Fundamentals of Heat and Mass Transfer. Hoboken: John Wiley & Sons. 997s. ISBN-13 978-0-471-45728-2.
Kasari, Vesa. Insinööri. Tutkimuksen kohteena olevan kiinteistön omistaja. Femton Oy.
Keskustelut vuoden 2010 aikana.
Mäki, Jarkko. Diplomi-insinööri. Tuntiopettaja. Lappeenrannan teknillinen yliopisto.
Keskustelu syksy 2010.
Ruusuvuori, Janne. Insinööri. LVI-suunnittelija. Pöyry Building Services Oy. Keskustelut kesä ja syksy 2010.
Seppänen, Olli. 2008. Ilmastointitekniikka ja sisäilmasto. Espoo: Suomen LVI liitto, Sulvi Ry. 348 s. ISBN 951-96998-0-6
Seppänen, Olli. Seppänen, Matti. 2007. Rakennusten sisäilmasto ja LVI-tekniikka. Espoo:
SIY sisäilmatieto Oy. 279 s, ISBN 978-951-97186-5-1
Suomen lämpöpumppuyhdistys Ry. 2010. Poistoilmalämpöpumppu. Viitattu 10.11.2010.
Nähtävissä:
http://www.sulpu.fi/index.php?option=com_content&task=view&id=21&Itemid=115 Suomen lämpöpumppuyhdistys Ry. 2010. Maalämpöpumppu. Viitattu 10.11.2010.
Nähtävissä:
http://www.sulpu.fi/index.php?option=com_content&task=view&id=20&Itemid=114 Suomen standardoimisliitto SFS. 1989. SFS 5511. Ilmastointi. Rakennusten sisäilmasto.
Lämpöolojen kenttämittaukset. Helsinki: Suomen standardoimisliitto. 14 s.
Tarjanne, Risto. Professori. 2009. Lappeenrannan teknillinen yliopisto. Energiatalous kurssin materiaali
Tilastokeskus, Suomen virallinen tilasto. 2009. Energiatilasto, Vuosikirja 2008. Helsinki:
Tilastokeskus. 152 s. ISSN 0785-3165
Ympäristöministeriö, Rakennetun ympäristön osasto. 2008. D2 Suomen
rakentamismääräyskokoelma: Rakennusten sisäilmasto ja ilmanvaihto, Määräykset ja ohjeet 2010. Helsinki: Ympäristöministeriö. 26 s.
Saatavissa: http://www.ymparisto.fi/default.asp?contentid=321569&lan=fi Ympäristöministeriö, Asunto- ja rakennnusosasto. 2007. D5 Suomen
rakentamismääräyskokoelma: Rakennuksen energiankulutuksen ja lämmitystehontarpeen laskenta, Ohjeet 2007. Helsinki: Ympäristöministeriö. 55s.
Saatavissa: http://www.ymparisto.fi/default.asp?contentid=321569&lan=fi
Ympäristöministeriö, Asunto- ja rakennusosasto. 2003. Ympäristöministeriön moniste 122: Ilmanvaihdon lämmöntalteenotto lämpöhäviöiden tasauslaskennassa. Helsinki:
Ympäristöministeriö. 35 s.
Saatavissa: http://www.ymparisto.fi/default.asp?contentid=49872&lan=FI
POISTOILMALÄMPÖPUMPUN VUOSIHYÖTYSUHTEEN JA SÄHKÖENERGIANKUSTANNUSTEN LASKENTA
Tässä liitteessä esitetään poistoilmalämpöpumpun vuosisähköenergiankustannusten ja vuosihyötysuhteen laskenta. Vuosihyötysuhteen laskenta on tehty Ympäristöministeriön monisteen 122 luvun viisi mukaisesti lämmöntarvelukujen avulla. Sähköenergiankulutus on määritetty laskemalla se teho mikä patterin pitää tuottaa, jotta tuloilma saataisiin lämmitettyä lämpötilaan ttulo2 = +20 oC. Lisäksi Suomen rakentamismääräyskokoelman D5 esittämästä pysyvyyskäyrästä on katsottu kyseisen lämpötilan pysyvyys tunteina säävyöhykkeellä 1 (Ympäristöministeriö 2007, taulukko L1.10). Tämän tuntimäärän avulla on laskettu sähköpatterin kuluttama vuosittainen sähköenergia ja sen avulla sähkökustannukset.
Sähköpatterin lisäksi lämpöpumpun kompressori on merkittävä sähköenergiankuluttaja. Tämä sähköenergiakulutus on laskettu käyttämällä hyödyksi poistoilmalämpöpumppujen tavallista COP-lukua. Tähän kandidaatintyöhön valittu COPpilp = 2,2 kaikilla tehosuhteilla (Suomen lämpöpumppuyhdistys Ry. 2010). Taulukossa I-1 on esitetty esitietoa laskentaan, taulukossa I-2 laskennan suureiden nimet ja tunnukset sekä taulukossa I-3 lämmöntarvelukujen laskenta.
Vuosihyötysuhteen laskenta
Taulukko I-1 Esitietoja poistoilmalämpöpumpun laskentaan.
Suureen nimi Tunnus Yksikkö Arvo
ominaislämpökapasitetti cp J/kgK 1000
tiheys kg/m3 1,2
tilavuusvirta qv m3/s 0,82
patterin maksimi sähköteho Ps,maks kW 40
lämpöteho Pl,pilp kW 20
lämpöteho Pl,pilp W 20000
½-lämpöteho P½-l,pilp kW 10
½-lämpöteho P½-l,pilp W 10000
1/3-lämpöteho P1/3-l,pilp kW 6,67
1/3-lämpöteho P1/3-l,pilp W 6666,67
Taulukko I-2 Taulukon 3 suureitten nimet ja tunnukset.
Suureen nimi Tunnus
ulkolämpötila tu = tulko
kumulatiivinen lämpötilan tulko osuus vuoden tunneista ta
lämpötila LTO:n jälkeen maksimissaan ttLTO = ttulo2 maks
mitoittava sisälämpötila ts
lämpötila LTO:n jälkeen ttLTO = ttulo2
tuloilmam lämpötilahyötysuhde t
sisäilman lämpötilan ts ja ulkoilman tu lämpötilan välinen lämmöntarveluku Ss
tuloilman lämpötilan ttLTO ja ulkoilman lämpötilan tu välinen lämmön-tarveluku
ST
Taulukko I-3 Lämmöntarvelukujen laskenta.
tulko ta ttulo2 maks ts ttulo2 t Ss ST
oC % oC,maks oC oC - Kd(ts-tulko) Kd(ttulo2-tulko)
-30 0,011 20 20 -9,675 0,407 2,008 0,816
-29 0,034 20 20 -8,675 0,415 4,073 1,706
-28 0,057 20 20 -7,675 0,423 5,913 2,522
-27 0,137 20 20 -6,675 0,432 17,589 7,641
-26 0,217 20 20 -5,675 0,442 18,845 8,457
-25 0,297 20 20 -4,675 0,452 29,937 13,576
-24 0,365 20 20 -3,675 0,462 28,682 13,502
-23 0,514 20 20 -2,675 0,473 51,991 24,630
-22 0,799 20 20 -1,675 0,484 70,496 34,645
-21 1,164 20 20 -0,675 0,496 103,697 51,708
-20 1,461 20 20 0,325 0,508 109,610 56,679
-19 1,678 20 20 1,325 0,521 129,254 67,807
-18 2,203 20 20 2,325 0,535 176,302 95,627
-17 2,568 20 20 3,325 0,549 170,506 94,885
-16 3,219 20 20 4,325 0,565 252,471 143,923
-15 3,79 20 20 5,325 0,581 231,702 137,246
-14 4,6 20 20 6,325 0,598 339,158 204,014
-13 5,913 20 20 7,325 0,616 373,063 234,653
-12 6,963 20 20 8,325 0,635 440,216 281,911
-11 7,831 20 20 9,325 0,656 445,862 299,048
-10 8,893 20 20 10,325 0,678 527,921 360,697
-9 10,22 20 20 11,325 0,701 553,866 397,494
-8 11,63 20 20 12,325 0,726 634,720 465,301
-7 12,91 20 20 13,325 0,753 637,560 492,453
-6 14,74 20 20 14,325 0,782 761,266 601,063
-5 16,62 20 20 15,325 0,813 755,309 631,925
-4 18,82 20 20 16,325 0,847 893,323 764,274
-3 21,35 20 20 17,325 0,884 899,010 819,618
-2 23,44 20 20 18,325 0,924 983,222 919,325
-1 27,02 20 20 19,325 0,968 1087,861 1085,207
0 32,04 20 20 10,163* 0,508 1251,059 103,268
1 38,64 20 20 11,163 0,535 1428,625 1330,024
2 43,6 20 20 12,163 0,565 1435,895 287,252
3 47,73 20 20 13,163 0,598 1525,751 1483,221
4 51,43 20 20 14,163 0,635 1477,761 424,498
5 54,66 20 20 15,163 0,678 1514,874 1603,033
6 57,16 20 20 16,163 0,726 1406,002 517,232
7 59,26 20 20 17,163 0,782 1405,885 1680,929
8 61,37 20 20 18,163 0,847 1282,121 595,499
9 64,09 20 20 19,163 0,924 1291,093 1781,823
10 66,84 20 20 16,775** 0,678 1148,567 -128,937
11 69,43 20 20 17,775 0,753 1132,208 1845,871
12 72,49 20 20 18,775 0,847 984,500 -53,266
13 76,18 20 20 19,775 0,968 961,899 1937,121
14 80,27 20 Summa 24 754,497 18 119,134
15 83,9 20 *) otettu käyttöön Pl = 0,5 Pl,maks
**) otettu käyttöön Pl = 0,333 Pl,maks
16 87,31 20
17 90,7 20
18 93,31 20
19 95,25 20
Taulukon I-3 lämpötilahyötysuhde on laskettu kuten tämän kandidaatintyön luvussa 5 laskettiin. Lämpötila ttulo2 on laskettu käyttäen tehonlaskennan yhtälöä I-1. Lämmöntarveluvut on laskettu käyttäen yhtälöitä 21 ja 23. LTO:n vuosihyötysuhde on laskettu käyttäen yhtälöä 20. Tässä tapauksessa tulo- ja poistoilmavirrat on oletettu yhtä suuriksi. Seuraavassa ensimmäisen rivin laskenta sijoitettuna.
C
Sähköpatterin sähköenergian kulutus
Laskennan tässä vaiheessa esitetään sähköpatterin tarvitsema lämpöteho ja sen avulla laskettu sähköenergiankulutus. Lämpöteho ja sen avulla laskettu sähköenergiankulutus ovat taulukoituna taulukossa I-4.
Taulukko I-4 Sähköpatterin vuosittainen energiankulutus.
66,84 20 16,775** 3173,3 240,900 764456
***)LTO-järjestelmä poistuu käytöstä
Summa [kWh/a] 45128,513
Taulukon I-4 sähköteho Ps laskenta on tehty myös yleisellä tehonlaskennan yhtälöllä I-2.
Vuosittaiset käyttötunnit on tässäkin määritetty Suomen rakentamismääräyskokoelman määrittämillä lämpötilan pysyvyyden arvoilla (Ympäristöministeriö 2007, taulukko L1.10).
Seuraavaksi esitetään sijoitukset ensimmäiselle taulukon 4 riville.
W
Energian- ja sähkönkulutuksen laskenta
Taulukossa I-5 on esitetty laskennan perusteella saatu poistoilmalämpöpumpun sähköenergian kulutus. Vuosittaiset käyttötuntimäärät on saatu laskemalla yhteen taulukosta I-4 kunkin tehoalueen vuosittaiset käyttötunnit. Sähkötehon ja sähkönkulutuksen sekä vuosittainen sähkönkulutus PILP:lla laskenta on esitetty taulukon I-5 jälkeen.
Taulukko I-5 Poistoilmalämpöpumpun kompressorin sähkönkulutuksen laskenta.
Täysitehoisena suureen
tunnus
yksikkö Arvo
Lämpökerroin COP - 2,2
Sähköteho Ps,pilp kW 9,091
Vuosittainen käyttötuntimäärä ta,pilp h/a 2365,988 Vuosittainen sähkönkulutus Es,pilp kWh/a 21508,99
½-tehoisena
Lämpökerroin COP - 2,2
Sähköteho Ps,pilp kW 4,545
Vuosittainen käyttötuntimäärä ta,pilp h/a 3247,332 Vuosittainen sähkönkulutus Es,pilp kWh/a 14760,6 1/3-tehoisena
Lämpökerroin COP - 2,2
Sähköteho Ps,pilp kW 3,030
Vuosittainen käyttötuntimäärä ta,pilp h/a 1059,084 Vuosittainen sähkönkulutus Es,pilp kWh/a 3209,345 Vuosittainen sähkönkulutus Ea,pilp kWh/a 39478,93
kW kW
Vuosittainen sähkönkulutus PILP:n ja sähköpatterin osalta on siis:
kWha kWha
E E
Ea a,s a,pilp 51128,51 39478,93 84607,44
Vuosittaiset kustannukset poistoilmalämpöpumppu LTO-järjestelmällä
Vuosittainen energiakustannus lasketaan käyttämällä sähkön hintana khs = 0,08 €/kWh.
Seuraavassa esitetään sähkönenergiakustannuksen laskenta poistoilmalämpöpumpun tapauksessa.
a kWh
kWha h
E
k3,jälkeen a s 84607,44 0,08€ 6768,60€
Vuosittaiset energiakustannukset poistoilmalämpöpumppua hyödyntävässä LTO-järjestelmässä on siis k3,jälkeen = 6770 €/a.
MAALÄMPÖPUMPUN VUOSIHYÖTYSUHTEEN JA SÄHKÖENERGIANKUSTANNUSTEN LASKENTA
Tässä liitteessä esitetään maalämpöpumpun vuosisähköenergiankustannusten ja vuosihyötysuhteen laskenta. Vuosihyötysuhteen laskenta on tehty Ympäristöministeriön monisteen 122 luvun viisi mukaisesti lämmöntarvelukujen avulla. Sähköenergiankulutus on määritetty laskemalla se teho mikä patterin pitää tuottaa, jotta tuloilma saataisiin lämmitettyä lämpötilaan ttulo2 = +20 oC. Lisäksi Suomen rakentamismääräyskokoelman D5 esittämästä pysyvyyskäyrästä on katsottu kyseisen lämpötilan pysyvyys tunteina säävyöhykkeellä 1 (Ympäristöministeriö 2007, taulukko L1.10). Tämän tuntimäärän avulla on laskettu sähköpatterin kuluttama vuosittainen sähköenergia ja sen avulla sähkökustannukset.
Sähköpatterin lisäksi lämpöpumpun kompressori on merkittävä sähköenergiankuluttaja. Tämä sähköenergiakulutus on laskettu käyttämällä hyödyksi maalämpöpumppujen tavallista COP-lukua. Tähän kandidaatintyöhön valittu COPmlp = 3,6 kaikilla tehosuhteilla (Suomen lämpöpumppuyhdistys Ry. 2010). Taulukossa II-1 on esitetty esitietoa laskentaan, taulukossa II-2 laskennan suureiden nimet ja tunnukset sekä taulukossa II-3 lämmöntarvelukujen laskenta.
Vuosihyötysuhteen laskenta
Taulukko II-1 Esitietoja maalämpöpumpun laskentaan.
Suureen nimi Tunnus Yksikkö Arvo
ominaislämpökapasitetti cp J/kgK 1000
tiheys kg/m3 1,2
tilavuusvirta qv m3/s 0,82
patterin maksimi sähköteho Ps,maks kW 40
lämpöteho Pl,mlp kW 25
lämpöteho Pl,mlp W 25000
½-lämpöteho P½-l,mlp kW 12,5
½-lämpöteho P½-l,mlp W 12500
1/3-lämpöteho P1/3-l,mlp kW 8,33
1/3-lämpöteho P1/3-l,mlp W 8333,33
Taulukko II-2 Taulukon 3 suureitten nimet ja tunnukset.
Suureen nimi Tunnus
ulkolämpötila tu = tulko
kumulatiivinen lämpötilan tulko osuus vuoden tunneista ta
lämpötila LTO:n jälkeen maksimissaan ttLTO = ttulo2 maks
mitoittava sisälämpötila ts
lämpötila LTO:n jälkeen ttLTO = ttulo2
tuloilmam lämpötilahyötysuhde t
sisäilman lämpötilan ts ja ulkoilman tu lämpötilan välinen lämmöntarveluku Ss
tuloilman lämpötilan ttLTO ja ulkoilman lämpötilan tu välinen lämmön-tarveluku
ST
Taulukko II-3 Lämmöntarvelukujen laskenta.
tulko ta ttulo2 maks ts ttulo2 t Ss ST
-6 14,74 20 20 19,407 0,977 761,266 751,329
Taulukon 3 lämpötilahyötysuhde on laskettu, kuten tämän kandidaatintyön luvussa 5 laskettiin. Lämpötila ttulo2 on laskettu käyttäen tehonlaskennan yhtälöä II-1.
Lämmöntarveluvut on laskettu käyttäen yhtälöitä 21 ja 23. LTO:n vuosihyötysuhde on laskettu käyttäen yhtälö 20. Tässä tapauksessa tulo- ja poistoilmavirrat on oletettu yhtä suuriksi. Seuraavassa ensimmäisen rivin laskenta sijoitettuna.
C
508
Sähköpatterin sähköenergian kulutus
Laskennan tässä vaiheessa esitetään sähköpatterin tarvitsema lämpöteho ja sen avulla laskettu sähköenergiankulutus. Ne ovat taulukoituna taulukossa II-4.
Taulukko II-4 Sähköpatterin vuosittainen energiankulutus.
ta ts ttulo2 Ps ta,h Ea
0,365 20 1,407 18296,0 5,957 108985,613
80,270 20 14 5904,0 358,284 2115308,736
***)LTO-järjestelmä poistuu käytöstä
43607,339 summa [kWh/a]
Taulukon II-4 sähköteho Ps laskenta on tehty myös yleisellä tehonlaskennan yhtälöllä II-2.
Vuosittaiset käyttötunnit on tässäkin määritetty Suomen rakentamismääräyskokoelman määrittämillä lämpötilan pysyvyyden arvoilla (Ympäristöministeriö 2007, taulukko L1.10).
Seuraavaksi esitetään sijoitukset ensimmäiselle taulukon 4 riville.
W
Energian- ja sähkönkulutuksen laskenta
Taulukossa II-5 on esitetty laskennan perusteella saatu maalämpöpumpun sähköenergian kulutus. Vuosittaiset käyttötuntimäärät on saatu laskemalla yhteen taulukosta II-4 kunkin tehoalueen vuosittaiset käyttötunnit. Sähkötehon ja sähkönkulutuksen sekä vuosittainen sähkönkulutus maalämpöpumpulla laskenta on esitetty taulukon II-5 jälkeen.
Taulukko II-5 Maalämpöpumpun kompressorin sähkönkulutuksen laskenta.
Täysitehoisena suureen
tunnus
yksikkö Arvo
Lämpökerroin COP - 3,6
Sähköteho Ps,mlp kW 6,944
Vuosittainen käyttötuntimäärä ta,mlp h/a 1291,244 Vuosittainen sähkönkulutus Es,mlp kWh/a 8966,833
½-tehoisena
Lämpökerroin COP - 3,6
Sähköteho Ps,mlp kW 3,472
Vuosittainen käyttötuntimäärä ta,mlp h/a 3899,952 Vuosittainen sähkönkulutus Es,mlp kWh/a 13541,5 1/3-tehoisena
Lämpökerroin COP - 3,6
Sähköteho Ps,mlp kW 2,315
Vuosittainen käyttötuntimäärä ta,mlp h/a 890,892 Vuosittainen sähkönkulutus Es,mlp kWh/a 2062,25 Vuosittainen sähkönkulutus Ea,mlp kWh/a 24570,58
kW kW
Vuosittainen sähkönkulutus maalämpöpumpun ja sähköpatterin osalta on siis:
kWha kWha
E E
Ea a,s a,mlp 43607,339 24570,58 68177,92
Vuosittaiset kustannukset maalämpöpumppu LTO-järjestelmällä
Vuosittainen energiakustannus lasketaan käyttämällä sähkön hintana khs = 0,08 €/kWh.
Seuraavassa esitetään sähkönenergiakustannuksen laskenta maalämpöpumpun tapauksessa.
a kWh
kWha h
E
k4,jälkeen a s 68177,92 0,08€ 5454,233€
Vuosittaiset energiakustannukset maalämpöpumppua hyödyntävässä LTO-järjestelmässä on siis k4,jälkeen = 5450 €/a.
TAKAISINMAKSUTAULUKOT
Taulukko III-1 Takaisinmaksutaulukko olemassa olevan LTO-järjestelmän parantamis vaihtoehdolla.
Vuosi
Taulukko III-2 Takaisinmaksutaulukko nestekiertoisen LTO-järjestelmän vaihtoehdolle.
Vuosi
Taulukko III-3 Takaisinmaksutaulukko poistoilmalämpöpumppu vaihtoehdolla.
Investointi ei ole kannattava!
Taulukko III-4 Takaisinmaksutaulukko maalämpöpumppu vaihtoehdolla.
Vuosi
Investointi ei ole kannattava!
Taulukoissa on laskentakorkona käytetty i = 5 % ja tarkasteluajanjaksona n = 10a.
Taulukkoon on diskonttaustekijän avulla laskettu kassavirran nykyarvo. Kumulatiinen nettokassavirta on laskettu viimeisenä. Investointi on maksanut itsensä takaisin kun kumulatiivinen nettokassavirta muuttuu positiiviseksi. Taulukon III-1 ensimmäisen rivin laskenta on esitetty sijoitettuna yhtälöihin 24 ja 25.
a