Optimization of water-cooled air conditioning system

Diplomityön tavoitteena oli tutkia välillisellä periaatteella toimivan ilmastoinnin vesikiertoisen jäähdytysjärjestelmän kustannusoptimaalista mitoitustapaa. Tarkasteltavassa järjestelmässä kylmäenergian tuotantoon käytetään vesilauhdutteista vedenjäähdytyskonetta, jonka lauhdutus toteutetaan välillisesti vesi-glykolipiirillä. Koneella jäähdytetty vesi jaetaan putkiverkostolla sitä käyttäville puhallinkonvektoreille, aktiivisille jäähdytyspalkeille ja tuloilman jäähdytyspattereille. Työssä optimoinnin kohteena olivat erityisesti jäähdytyslaitteiden mitoitukseen käytettävät jäähdytysvesiverkoston lämpötilatasot. Veden lämpötilojen noustessa vedenjäähdytyskoneen kylmäkerroin paranee, minkä takia järjestelmän energiakulut pienenevät. Samalla kuitenkin yksittäisten jäähdytyslaitteiden teho laskee, mikä edellyttää investointia suurempaan laitemäärään. Työn tavoitteena oli tarkastella näiden kustannusvaihteluiden yhteisvaikutusta. Kustannuslaskelmat tehtiin 20 vuoden käyttöjaksolle. Yksittäisten laitteiden suorituskyky- ja tehotietoina käytettiin valmistajien mitoitusohjelmista saatua dataa. Työn tuloksista selvisi, että jäähdytysjärjestelmien mitoituksessa perinteisesti käytetyt +7/+12 °C (meno/paluu) jäähdytysveden lämpötilat ovat edelleen useisiin käyttötarkoituksiin hyvä vaihtoehto. Suomalaisessa ilmastossa ilmastoinnin jäähdytysjärjestelmän vuosittainen käyttöaika jää lyhyeksi, minkä takia erityisesti puhallinkonvektorijärjestelmissä lämpötilojen korottamisesta aiheutuva investointikustannuksen kasvu on saavutettua sähköenergiansäästöä suurempi. Optimaaliset mitoituslämpötilat vaihtelevat kuitenkin järjestelmään kytkettyjen jäähdytyslaitetyyppien sekä niiden tehontarpeiden välisten suhteiden ja käyttöaikojen mukaan. Verkoston lämpötiloja kannattaa korottaa erityisesti silloin, jos rakennuksen jäähdytystarve katetaan lähes kokonaan tuloilman jäähdytyspatterilla tai jäähdytyspalkein. Tuloilman jäähdytykseen voidaan käyttää esimerkiksi jäähdytysveden lämpötiloja +9/+14 °C