Päivittäistavarakaupan lämmitys : simulointi S-Market Malminmäestä

Päivittäistavarakaupat etsivät jatkuvasti erilaisia tapoja parantaa energiatehokkuuttaan. Varsinkin kun käytössä ei ole kaukolämpöä, haetaan vaihtoehtoisia lämmitysratkaisuja. Lauhdelämmön hyödyntäminen on hyvä ja varteenotettava vaihtoehto. Lauhdelämmöstä saatavaan tehoon vaikuttaa kuitenkin moni eri tekijä ja oikeiden mitoituslämpötilojen saavuttaminen saattaa tuottaa ongelmia. Työn tarkoituksena on selvittää S-Market Malminmäen lämmitysjärjestelmän toimivuutta IDA ICE-simulointiohjelman avulla. Myymälässä on ollut ongelmia lämmityksen kanssa. Lähinnä tulistuspiiristä saatavan liuoksen haluttua lämpötilaa ei ole saavutettu. Tämä onkin lauhdelämmön yksi suurimmista ongelmista. Kun tarve on suuri, niin lauhdetehon saatavuus on pieni. HOK-Elanto pyysi minua selvittämään saadaanko simuloimalla sama tulos kuin todellisuudessa, eli kauppa jäisi kylmäksi. Kylmäkalusteista saatavan lauhde-energia osoittautui todella haasteelliseksi laskea, koska siihen vaikuttavia tekijöitä on niin monta. Työtä rajattiin suunnitteluvaiheessa käytettyihin mitoitustietoihin, sekä toteutuneisiin arvoihin, jotka saatiin tilaajan puolesta. Myymälästä tehtiin myös laskennallinen versio, jota käytettiin vertailupohjana. Kohteesta tehtiin monta simulointia, jotta saatiin mahdollisimman laaja vertailupohja. Tulokset vaihtelivatkin melko paljon, joten siksi ne on esitetty tarkemmin myöhemmin tässä työssä. Simuloinnin tulokset osoittautuivat kuitenkin erittäin hyviksi ja osa tuloksista ovat erittäin lähellä todellisia arvoja. Suurin syy siihen että myymälä jää kylmäksi on kuitenkin kylmäkalusteiden jäähdyttävä vaikutus. Kun kalusteita parannettiin ja niiden jäähdyttävää vaikutusta saatiin pienennettyä, saatiin myymälä pysymään lämpöisenä myös kriittisinä aikoina.Livsmedelsbutikerna försöker dagligen komma på bättre och energieffektivare sätt att uppvärma affärerna. Speciellt när det inte finns fjärrvärme till förfogaande. De nya energibestämmelserna är väldigt strikta på den energi som används för uppvärmning och användning av direkt el för uppvärmning bestraffas med en koefficient på 1,7. Återvinning av kondensatvärme är ett bra och effektivt alternativ. Energin som fås via kondensatåtervinningen påverkas av många olika faktorer och att i praktiken uppnå de korrekta dimensioneringsvärdena kan vara svårt och därmed orsaka problem med uppvärmningen. Eftersom utrustningens kyleffekt är lägre på vintern p.g.a. mindre värmebelastning i butiken är även effekten man får som kondensatvärme lägre. I arbetet går man igenom allt det västliga som har med värme att göra, allt från och med vad värme är och hur värme överförs från ett föremål till ett annat. Hur människan reagerar på värme och kyla från olika vinklar. I den teoretiska delen presenteras rätt många formler som behövs för att göra simuleringen. Man går även igenom hur modellen på butiken byggdes upp och vilka parametrar som användes under simuleringen. Syftet med arbetet är att bestämma S-Market Malminmäkis uppvärmningssystems funktionalitet med hjälp av simuleringsprogrammet IDA ICE. HOK-Elanto har bett mig att klargöra hur bra simuleringens resultat sammanfaller med de verkliga värdena. Butiken har problem med att uppnå de planerade värdena. Detta gäller speciellt värmen från kylutrustningens överhettningskrets. Det visade sig vara väldigt svårt att räkna den effekt man får ur kylutrustningen, eftersom variablerna ändrar beroende på bl.a. tiden på året/dygnet, värmebelastningen och vilket kylämnen som använts i utrustningen. Man började med att räkna ut byggnadens värmeförlust kombinerat med den konstanta kyleffekten från kylutrustningen. Denna effekt är 65 kW året runt och måste kompenseras på något sätt. Vid beräkning av effekter användes ett program, ”CoolPack”, eftersom vätskan som rinner i slingorna är en blandning av 40 % glykol-etylen och specifika värmekapaciteten ändras rätt mycket då temperaturen ändras. Värme-effekten som man får ur golv-värmesystemet är 88,703 kW. Värmeförlusterna varierar med yttre temperaturen. I Finland skall alla byggnader dimensioneras med utetemperaturen – 26 °C. Med denna temperatur får man en värmeförlust på 95,145 kW inklusive kylutrustningens kyleffekt på 65 kW. Butikens värmebehov är alltså ca 35 kW. Det gjordes flera simuleringar på butiken, med varierande resultat. Först simulerade man hela året med olika värden på betong där värmeslingorna finns och man kom fram till kritiska temperaturer väldigt nära verkliga. I slutendan var skillnaden endast ca 1 °C. Efter första simuleringarna kommer man fram till det som man redan visste, det vill säga att de kritiska tiderna är under vinterperioden. I fortsättningen simulerades endast perioden oktober-mars. Man utförde också simuleringar med de verkliga värdena, detta orsakade att värme-effekten från kylutrustningens kondensorkräts blev väldigt liten och därmed blev butiken sval/kall. Till slut granskade man simuleringens funktionalitet. Det ställdes in så att systemet hade oändligt med energi att förbruka, för att se ifall värmen räcker till. Ur denna simulering fick man ut att det inte alltid är frågan om mängden energi, utan att andra faktorer påverkar resultatet. Begränsningar som fanns var bl.a. ΔT i golvvärmesystemet och det faktum att värme-effekten minskar med 37 % under natten. Dessutom halveras tilluften då butiken är stängd. Närmare resultat kan ses i arbetets slutenda. I denna simulering uppnås värmenivån, men under natten sjunker temperaturen med ca 2 °C. Butiken hålls dock varm hela tiden. Med hjälp av kondensatvärme får man kompenserat kylutrustningens kyleffekt, men för att uppvärma butiken räcken golv-värme inte riktigt till. Med hjälp av tilluften får man butiken uppvärmd, men även detta räcker inte alltid till. Det är större nytta att försöka få kylan att hålla sig i kylutrustningen och inte låta den påverka hela butiken. När man gjorde en simulering där kyleffekten minskades med 20 kW räckte värmen till, även i de mest kritiska situationer.Grocery stores are always looking for different ways to improve their energy efficiency. Especially when there isn't any district heating available. The search for alternative heating solutions is furious. The recovery of condensate heat is a good and viable option. The power you gain from condensate heat can be hard to calculate because of many different factors and achieving the correct design temperatures may be tricky and therefore cause problems. The purpose of this work is to determine the S-Market Malminmäki heating system functionality by using the simulation program IDA ICE. The store has had problems with the heating, especially during winter-season. The heat from the superheating loop has not reached its planned temperatures. This is the main problem with condensate heat. When the need is great, the output is smaller. HOK-Elanto have asked me to clarify whether the simulation gives the same result as in reality, namely, the store would be chilly. The energy you get from the refrigerated units turned out to be a really challenging to calculate, because it has so many changing factors. The work was restricted to value used in the planning stages, as well as the actual values reached in market. A theoretical calculation was also made, mainly for keeping track that the result you got from the simulation where realistic. Many simulation where done and the results varies quite a lot, therefore they are presented in more detail later in this work. However, the simulation results turned out to be very good and part of the simulation results obtained are very close to the actual values