DI Viktoria Nádas, EQUA Simulation Finland Oy, palkittiin opinnäytetyöstään “Advanced design and control strategies to optimize a deep borehole field as long-term thermal storage” WEC Finlandin järjestämässä Energiapäivässä 20.10.2020. WEC Finland on energia-alan järjestö, joka toimii myös Maailman Energianeuvoston (World Energy Council, WEC) Suomen jäsenkomiteana.
Laajat ulkoiset tekijät, kuten ilmastonmuutos, väestönkasvu ja väestön keskittyminen ovat vaikuttaneet vahvasti rakennusalan lainsäätäjiin, kirjoittaa Nádas tutkielmassaan. Aiemmin on asetettu vaatimuksia sekä rakennuksille että niiden järjestelmille: energiatehokkuuden parantamista, uusiutuvien energianlähteiden integrointia, fossiilisten hiilidioksidipäästöjen vähentämistä sekä akkujen tai energiavarastoinnin käyttöiän pidentämistä. Energiatehokkuus ja talteenotto ovat pohjoismaiden LVI-suunnittelun keskiössä: paikallisen maalämmön hyödyntäminen ja varastointi ovat yhä suositumpia ja koneoppimiseen perustuva reaaliaikainen energiankulutuksen hallinnointi kiinnostaa yhä enemmän.
–
Nádas tutki opinnäytetyössään hiljattain rakennetun keskisyvän poranreikäkentän (BTES) toiminta- ja optimointimahdollisuuksia IDA ICE -simulointiohjelman avulla. Poranreikäkenttä yhdessä lämpöpumppujen kanssa olivat tarkasteltavan energiaratkaisun keskeisiä elementtejä. Ne palvelevat ympäri vuoden ja tuottavat sekä lämmitystä että jäähdytystä rakennuskompleksille. Lämmityskuorma on hallitseva.
Suunnitelmien mukaisesti toteutetun energiaratkaisun toimivuusanalyysien jälkeen kehitettiin ja testattiin energiaratkaisun lisäohjausmekanismeja. Pitkäaikaista lämpöteknistä käyttäytymistä (25 vuoden aikajänne) analysoitiin simuloimalla tarkoituksena saavuttaa haluttu lämpötilakäyttäytyminen poranreikäkentässä: lämpötekninen tasapaino ja lämmönvarastointi tarpeen mukaan. Edistynein ohjausstrategia perustui pallomaiseen 3-sektoriseen kenttäohjaukseen, mikä on tämän tutkimuksen kiistaton uutuus.
Tutkimuksessa osoitettiin, että tällaisen strategian avulla voidaan saavuttaa tasapaino ilman epäsuotuisaa poranreikäkentän pitkäaikaista jäähtymistä. Opinnäytetyössä esitettiin lähestymistapa myös simulointimalliparametrien kalibrointiin BTES-kentän lämpövastetestin (TRT) tulosten perusteella. Käyttämällä BTES-kentän optimoituja ja kalibroituja parametreja, voidaan sen lämpöteknistä toimintaa ja fysikaalisia prosesseja analysoida huomattavasti realistisemmin kuin ilman kalibrointia. Lisäksi tutkimuksessa esitettiin perusteltuja näkemyksiä simulointien (digitaalisten kaksosten) hyödyntämisestä maaperän lämpöä hyödyntävien paikallisten matalalämpötilaisten lämmitysverkkojen ohjauksessa ja säädössä. Opinnäytetyön tuloksilla on tieteellistä arvoa ja ne soveltuvat hyvin myös käytäntöön sovellettavaksi.
Vastuuprofessori: Markku J. Virtanen
Professor (Professor of Practice), DSc. (Tech)
Energy Efficiency and Systems/Department of Mechanical Engineering
Ohjaaja: Mika Vuolle
Pysyvä linkki Nádaksen opinnäytetyön tiivistelmään: http://urn.fi/URN:NBN:fi:aalto-202006213918 Julkaisu käytettävissä vain digitaalisessa muodossa Harald Herlin -oppimiskeskuksessa ja sitä voi toistaiseksi lukea Oppimiskeskuksen asiakaskoneilla Otaniemessä.
Edit 21.10. Tarkennettu järjestön tehtävää ja lisätty kuva palkitsemistilaisuudesta.
