Viktoria Nádas palkittiin opinnäytetyöstään

Palkittu opinnäytetyö käsittelee hiljattain rakennetun keskisyvän poranreikäkentän (BTES) toiminta- ja optimointimahdollisuuksia IDA ICE -simulointiohjelman avulla.

Diplomi-insinööri Viktoria Nádas EQUA Simulation Finland Oy:stä palkittiin WEC Finlandin järjestämässä Energiapäivässä 20.10.2020 opinnäytetyöstään ”Advanced design and control strategies to optimize a deep borehole field as long-term thermal storage”. Opinnäytetyössä tutkittiin hiljattain rakennetun keskisyvän poranreikäkentän (BTES) toiminta- ja optimointimahdollisuuksia IDA ICE -simulointiohjelman avulla.

Porareikäkenttä 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.

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, uusitutuvien 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.

teksti: professori Markku J. Virtanen, Aalto-yliopisto ja Anne Valkama, Sulvi.

kuva: Pirjo Jantunen, Helen Oy

Linkki tietueeseen: http://urn.fi/URN:NBN:fi:aalto-202006213918