Hybridi CO2 -lämpöpumppujärjestelmän vertailu toimitilakiinteistössä
Rosenström, Henri (2016)
Rosenström, Henri
Metropolia Ammattikorkeakoulu
2016
All rights reserved
Julkaisun pysyvä osoite on
https://urn.fi/URN:NBN:fi:amk-2016113018287
https://urn.fi/URN:NBN:fi:amk-2016113018287
Tiivistelmä
Insinöörityössä oli tavoitteena selvittää, onko hiilidioksidia kylmäaineena käyttävää lämpöpumppua kannattavaa käyttää toimitilan lämmitys- ja jäähdytystuotantojärjestelmänä. Vertailtavana energiantuotantojärjestelmänä käytettiin kaukoenergiaa, joka sisältää kaukolämmityksen ja -jäähdytyksen. Kaupan kylmää on alettu viimeaikoina tuottamaan enenevästi hiilidioksidikylmäkoneella ja energiatehokkuuden parantamiseksi kaupan kylmä on yleensä varustettu lämmön talteenotolla. Toimitilan tilalämmityksessä ja -jäähdytyksessä hiilidioksidilämpöpumppu ei ole yleistynyt.
Hiilidioksidilämpöpumpun kannattavuutta arvioitiin kahdella menetelmällä. Ensimmäiseksi laskettiin standardin SFS-EN 14825 mukaisesti hiilidioksidilämpöpumpun kylmä- ja lämpökertoimet osatehoilla. Toisena menetelmänä kannattavuutta vertailtiin kaukoenergiaan elinkaarilaskujen avulla. Elinkaarilaskuissa menetelminä käytettiin takaisinmaksuaikamenetelmää, investoinnin nykyarvomenetelmää ja maksimi-investoinnin menetelmää. Vertailussa hiilidioksidilämpöpumpun toimintalämpötilojen valitsemisen apuna käytettiin Ilmatieteen laitoksen laatiman energialaskennan testivuodet nykyilmastossa -tuntiaineistoa, sekä tanskalaisen IPU A/S -yhtiön laatimaa transkriittisen hiilidioksidijärjestelmän mitoitusohjelmaa. Tuloksena saatiin referenssihiilidioksidilämpöpumpun SCOP-luvuksi 4,46 ja SEER-luvuksi 2,83. SCOP- ja SEER-luvuilla on mahdollista verrata luotettavasti samassa ilmastossa toimivia kylmäkoneita ja lämpöpumppuja. Elinkaarilaskennan tuloksista havaittiin, että hiilidioksidilämpöpumpun kannattavuus riippuu merkittävästi kaukoenergian investointikustannuksista, joihin kaukoenergian tuottaja voi vaikuttaa.
Hiilidioksidilämpöpumppua ei ole juurikaan käytetty pääasiallisena lämmöntuotantotapana tilalämmityksessä. Tämän insinöörityön tuloksista on kuitenkin havaittavissa, että hiilidioksidilämpöpumppu on mahdollisesti kannattava myös rakennuksen pääasiallisena lämmöntuotantotapana. Hiilidioksidilämpöpumpun käyttämisessä rakennuksen pääasiallisena lämmöntuotantotapana tarvitaan kuitenkin lisää tutkimus- ja kehittämistyötä, jotta hiilidioksidilämpöpumppu voidaan optimoida toimimaan parhaalla mahdollisella hyötysuhteella mahdollisimman pitkän ajan.
Hiilidioksidilämpöpumpun kannattavuutta arvioitiin kahdella menetelmällä. Ensimmäiseksi laskettiin standardin SFS-EN 14825 mukaisesti hiilidioksidilämpöpumpun kylmä- ja lämpökertoimet osatehoilla. Toisena menetelmänä kannattavuutta vertailtiin kaukoenergiaan elinkaarilaskujen avulla. Elinkaarilaskuissa menetelminä käytettiin takaisinmaksuaikamenetelmää, investoinnin nykyarvomenetelmää ja maksimi-investoinnin menetelmää. Vertailussa hiilidioksidilämpöpumpun toimintalämpötilojen valitsemisen apuna käytettiin Ilmatieteen laitoksen laatiman energialaskennan testivuodet nykyilmastossa -tuntiaineistoa, sekä tanskalaisen IPU A/S -yhtiön laatimaa transkriittisen hiilidioksidijärjestelmän mitoitusohjelmaa. Tuloksena saatiin referenssihiilidioksidilämpöpumpun SCOP-luvuksi 4,46 ja SEER-luvuksi 2,83. SCOP- ja SEER-luvuilla on mahdollista verrata luotettavasti samassa ilmastossa toimivia kylmäkoneita ja lämpöpumppuja. Elinkaarilaskennan tuloksista havaittiin, että hiilidioksidilämpöpumpun kannattavuus riippuu merkittävästi kaukoenergian investointikustannuksista, joihin kaukoenergian tuottaja voi vaikuttaa.
Hiilidioksidilämpöpumppua ei ole juurikaan käytetty pääasiallisena lämmöntuotantotapana tilalämmityksessä. Tämän insinöörityön tuloksista on kuitenkin havaittavissa, että hiilidioksidilämpöpumppu on mahdollisesti kannattava myös rakennuksen pääasiallisena lämmöntuotantotapana. Hiilidioksidilämpöpumpun käyttämisessä rakennuksen pääasiallisena lämmöntuotantotapana tarvitaan kuitenkin lisää tutkimus- ja kehittämistyötä, jotta hiilidioksidilämpöpumppu voidaan optimoida toimimaan parhaalla mahdollisella hyötysuhteella mahdollisimman pitkän ajan.