Studying the use of soil’s renewable energy in ventilation pre-heating and pre-cooling of office buildings

Diplomityössä on tarkoitus esitellä lämmöntasaajan energiatehokkuuteen vaikuttavia tekijöitä. Työn tavoitteena on tutkia lämmöntasaajan soveltuvuutta toimistorakennuksiin Suomen olosuhteissa. Tässä työssä suunnitellaan lämmöntasaajajärjestelmä esimerkkirakennukseen ja tehdään tapaustutkimuksia, joissa vertaillaan keskenään rakenteellisten ja geologisten tekijöiden vaikutusta lämmöntasaajajärjestelmän toimintaan. Esimerkkirakennuksena käytetään Aalto Yliopiston toimistorakennuksista Metallimiehenkuja 10:tä, joka oli yksi Granlund Oy:n suunnittelukohteista. Tässä diplomityössä esitetään myös ulkomailla toteutettuja esimerkkikohteita. Työn tärkeimpänä tavoitteena on luoda dynaaminen laskentatyökalu, jolla pystytään laskemaan ilmanvaihtojärjestelmän ulkoilman lämpötila annetulla järjestelmäkoolla ja myös lämmöntasaajajärjestelmällä käytettyjä ja säästettyjä energiamääriä tunneittain. Työssä selvisi, että rakenteelliset ratkaisut vaikuttavat järjestelmän toimintaan merkittävästi. Lisäksi pohjaveden pinnan tasolla on suuri vaikutus järjestelmän tehokkuuteen. Tutkimustuloksista todettiin, että lämmöntasaajajärjestelmä on paljolti riippuvainen maaperän ja ulkoilman vuorovaikutuksesta. Työssä tuli esille, että järjestelmä vaatii kehittynyttä valvontaa, vaikka sen ajatellaan olevan yksinkertainen. Työtä voidaan käyttää apuvälineenä lämmöntasaajajärjestelmän suunnittelussa sekä korjaus-, että uudiskohteissa.The purpose of this thesis is to present the factors affecting energy performance of ground-air heat exchange system. The aim is to study suitability of the ground-air exchange system for office buildings in Finnish climate conditions. In the thesis, ground-air heat exchanger is designed for a sample building and case studies are done to compare impacts of structural and geological factors on functioning of ground-air heat exchange system. Aalto university’s office building Metallimiehenkuja 10, which was one of the Granlund Oy’s design objects, is used as an exemplary design. In this thesis are also presented sample sites carried out in abroad. The major goal of this thesis is to create a dynamic calculation tool, which is able to calculate the outdoor air temperature for ventilation system on the given size of the ground-air heat exchanger system, including amounts of used and saved energy on an hourly basis. It was found out that the structural solutions affect the system performance significantly; in addition the ground water level has a large impact on the efficiency of system. As a research result, it was found that the ground-air heat exchange system is largely dependent on the interaction between soil and outside air. The thesis showed that the system requires a sophisticated control, even though it is thought to be simple. The work can be used as a design tool for ground-air heat exchange systems in both new and repaired buildings