Muuttuvailmavirtaisen ilmastointijärjestelmän asetusarvosäätö toimistorakennuksessa

Ismo Heimonen, Reijo Kohonen, Katri Katajisto

    Research output: Book/ReportReport

    Abstract

    Ilmastointijärjestelmien säätö voidaan jakaa kolmeen osaan: asetusarvosäätö, yksikköprosessien säätö ja prosessidiagnostiikka. Asetusarvosäädön tehtävänä on tuottaa energiataloudelliset asetusarvot järjestelmälle ja yksikköprosessien säädön tehtävä on toteuttaa nämä asetusarvot. Prosessidiagnostiikka on prosessin toiminnan reaaliaikaista seurantaa, jonka tavoitteena on ennakoida mahdolliset viat ja virheelliset toiminnat jo ennen niiden ilmenemistä. Asetusarvosäädössä ilmastointikoneelta lähtevälle ilmalle annetaan asetusarvot, jotka muuttuvat järjestelmän kuormituksen muuttuessa. Asetusarvosäädön tavoitteena on toisaalta energiankulutuksen minimointi ja toisaalta yksikköprosessien toimintaedellytysten takaaminen. Asetusarvosäädön avulla voidaan toteuttaa myös erilaiset rakennuksen käyttötilanteen muutoksesta aiheutuneet asetusarvomuutokset, esimerkiksi jaksottainen käyttö (yöjäähdytys, jaksottainen lämmitys). Yleistä asetusarvosäätöalgoritmia, joka soveltuu kaikille järjestelmille, ei voida esittää. Asetusarvosäätöalgoritmit ovat järjestelmäkohtaisia. Muuttuvailmavirtaisten ilmastointijärjestelmien toimintaa eri asetusarvosäätöalgoritmeilla tarkasteltiin toimistorakennuksessa ja liikerakennuksessa, joissa oli samankokoisia mutta käyttötarkoitukseltaan ja -tavallaan huomattavasti toisistaan poikkeavia tiloja. Mikäli kuormitukset eri tiloissa poikkeavat paljon toisistaan, lämpöoloja ei voida hallita keskitetyn ilmankäsittelyn avulla. Mitä yksilöllisemmän säädön mahdollisuutta halutaan, sitä enemmän järjestelmää tulee hajauttaa. Muuttuvailmavirtaisessa järjestelmässä, jossa ei ole ilman jälkilämmitysmahdollisuutta, ilmastointikone tuottaa vain joko lämmitys- tai jäähdytysilmaa. Tällöin on tehtävä valinta, minkä tilan tarpeeseen ilmaa "tuotetaan". Tällöin muiden tilojen lämpöoloja ei voida hallita tarkasti. Liikerakennuksessa säätötulos ei riipu niinkään vuodenajasta, vaan nimenomaan sisäisten kuormitusten vaihtelusta. Ilmastointijärjestelmän energiankulutus on selvästi riippuvainen järjestelmän rakenteesta. Toimistorakennuksessa muuttuvailmavirtaisen järjestelmän, jossa ei ole huonekohtaisia jälkilämmityspattereita, lämmitysenergiankulutukseksi saatiin esimerkkitapauksessa (12 °C < tsp 28 °C ja 10 I/s < qy < 40 I/s, sekoitus, ei lämmön talteenottoa) 50073 kWh, jäähdytysenergiankulutukseksi 2894 kWh ja puhallinenergiankulutukseksi 29658 kWh. Kun järjestelmään lisättiin huonekohtainen jälkilämmityspatteri, lämmitysenergiankulutus oli 45181 kWh, jäähdytysenergiankulutus 5969 kWh ja puhallinenergiankulutus 33493 kWh. Huonekohtaisten jälkilämmityspattereiden osuus jälkilämmitysenergiankulutuksesta oli 42 %. Järjestelmällä, jossa on huonekohtaiset jälkilämmityspatterit, esikäsittelykoneen lämmitysenergiankulutus pienenee LTO:a käytettäessä 26028 kWh:sta 16642 kWh:iin eli 36 %. Kun järjestelmässä on lisäksi keskitetty kostutuksen säätö, lämmitysenergiankulutus pienenee LTO:n vaikutuksesta 31994 kWh:sta 22915 kWh:iin eli 28 %. Laskelmien mukaan ilman kosteuden säätöä toimistohuoneen suhteellinen kosteus laski tammikuussa alle 10 %:n. Kesäkuussa suhteellinen kosteus ilman säätöä on noin 35-60 %. Muuttuvailmavirtaisella järjestelmällä, jossa on huonekohtaiset jälkilämmityspatterit ja keskitetty kostutus, vuoden lämmitysenergiankulutukseksi esimerkkitapauksessa (asetusarvo suhteelliselle kosteudelle 32-50 %) saatiin 48591 kWh. Huonekohtaisten jälkilämmityspattereiden osuus tästä on noin 34 %. Jäähdytysenergiankulutukseksi saatiin 21546 kWh ja puhallinenergiankulutukseksi 40796 kWh. Kostutuksen käyttö kasvattaa lämmitysenergiankulutusta noin 8 %. Vastaavasti liikerakennuksissa, joissa on samankokoisia mutta käyttötarkoitukseltaan ja tavaltaan huomattavasti toisistaan poikkeavia tiloja, muuttuvailmavirtainen ilmastointijärjestelmä, jossa ei ole huonekohtaista jälkilämmitysmahdollisuutta, ei laskelmien mukaan pysty pitämään huonelämpötiloja halutulla alueella.
    Original languageFinnish
    Place of PublicationEspoo
    PublisherVTT Technical Research Centre of Finland
    Number of pages162
    ISBN (Print)951-38-3846-3
    Publication statusPublished - 1991
    MoE publication typeD4 Published development or research report or study

    Publication series

    SeriesValtion teknillinen tutkimuskeskus. Tutkimuksia - Research Reports
    Number727
    ISSN0358-5077

    Keywords

    • air conditioning
    • air conditioning equipment
    • office buildings
    • commercial building
    • control equipment
    • supervision
    • temperature
    • humidity
    • cooling
    • energy consumption
    • air flow
    • variability
    • utilization
    • thermal conditions
    • HVAC

    Cite this

    Heimonen, I., Kohonen, R., & Katajisto, K. (1991). Muuttuvailmavirtaisen ilmastointijärjestelmän asetusarvosäätö toimistorakennuksessa. VTT Technical Research Centre of Finland. Valtion teknillinen tutkimuskeskus. Tutkimuksia - Research Reports, No. 727