TTK Links: Home Page | TTK Moodle | ÕIS
TTK/UAS Repository For Digital Teaching and Learning Resources

Viljandi lasteaia "Mesimumm" sisekliima ja energiatarbe analüüs

Hankov, Monica (2016) Viljandi lasteaia "Mesimumm" sisekliima ja energiatarbe analüüs. [thesis] [en] The Analysis of Indoor Climate and Energy Consumption of Kindergarten "Mesimumm".

[img]
Preview
PDF - Published Version
Download (1MB) | Preview
[img] Other (lihtlitsents) - Supplemental Material
Download (18kB)
[img] Other (retsensioon) - Supplemental Material
Download (16kB)

Abstract

Käesoleva lõputöö raames selgitati välja Viljandi lasteaia Mesimumm olemasolev sisekliima olukord, teostati hoone energiatarbimise analüüs ning tehti ettepanekud nii sisekliimaga seotud probleemide lahendamiseks kui energiatarbimise vähendamiseks ja säästmiseks. Ettepanekute tegemise aluseks oli tarkvaraprogrammis IDA ICE koostatud hoone ehitustehnilisele infole ning reaalsele lasteaia energiatarbele tuginev arvutusliku simulatsioonimudel, mis võimaldas hinnata tehtavate parendusettepanekutest tulenevaid sääste. Parendusettepanekuteks vajalike investeeringute ja tekkivate säästude suhtena arvutati ettepankute tasuvusaeg. Viljandi linna ootus tööle oli selgitada välja hoone suurte energiakulude põhjus ning võimalused energia kokkuhoiuks. Lasteaia juhtkonna täiendavaks huviks oli analüüsida hoone õhu kvaliteeti ning pakkuda lahendused, kuna tunnetuslikult on õhk kuiv ning põhjustab lastele terviseprobleeme. Sisekliima hindamiseks viidi hoones 2015. aasta veebruarikuus kahenädalasel perioodil läbi siseõhu temperatuuri, suhtelise õhuniiskuse ning õhu süsihappegaasi konsentratsiooni mõõdistamised. Mõõdetud ruumi siseõhu temperatuur püsis küttesüsteemide tööga seadistatud 22 °C juures, muutudes vähem kui kraadi võrra üles- või allapoole. Lasteaia nõuetele täismahus mittevastavaks osutusid mõõdetud ruumi suhteline õhuniiskus ja süsihappegaasi kontsentratsioon. Saadud tulemused ning ka vestlused lasteaia personaliga viitasid, et lasteaia suhteline õhuniiskus on madal. Suhteline õhuniiskus mõõdetud ruumis lasteaia avatud oleku ajal oli keskmiselt 30% juures, tõustes vähesel ajal 40% juurde ning langedes 2,5% mõõdetud ajast ka alla lubatud normi (25%). Talvisel perioodil, mil ka välisõhu suhteline niiskus on madal, on mõõdetud tulemused üldjoontes lubatud, kuid muretekitav oli lasteaia juhata hinnang, et õhukuivus põhjustab lastel tervisehädasid, sealhulgas silmade kipitust ja naha karedust. Süsihappegaasi kontsentratsiooni tase ei vastanud 25% mõõdetud ajast koolieelsele lasteasutustele seatud nõuetele ületades maksimaalse tulemusena piirväärtust 1000 ppm kuni pooleteistkordselt. Sisekliima parandamiseks on vajalik vähemalt rühmaruumides viia läbi täpsed õhuvooluhulkade mõõdistamised ning vajadusel seadistada ventilatsiooni toimimist. Õhuniiskuse tõstmine eeldab suuremat investeeringut ehk keskse niisuti soetamist lasteaia ruume teenindaval ventilatsiooniseadmele. Energiasäästu ettepanekute tegemiseks analüüsiti põhjalikult hoone soojus- ja elektrienergiatarbimisi. Analüüsi tulemusena selgus, et suurim osa hoone soojus- ja elektrienergiast kulub küttele (71%), järgnevad elektrikulu lasteaia seadmetele ja valgustusele (12,6%), soojusenergia sooja vee ringlusele (7%), elektrikulu ventilatsiooniseadmete tööle (5%) ja energiakulu sooja vee tootmisele (4,15%). Simulatsioonimudeli tulemused näitasid, et küttele kuluvast energiast 55% kulub põrandküttele ja 45% ventilatsiooniküttele. Analüüsides täpsemalt küttekulusid ventilatsioonile, selgus, et aastasest soojusenergiast ventilatsiooniküttele (110 MWh) kulub 68% vaid kööki ja söögisaali teenindavale soojustagastuseta seadmele, mille pindala kogu hoonest on kümnendik. Samuti näitab suurt energiakulu asjaolu, et sooja vee ringlusele kulub hinnanguliselt enam soojusenergiat kui sooja vee tootmisele. Hinnates ka hoone välispiiretest tekkivaid soojuskadusid, võib öelda, et kuna piirete soojusläbivused (välja arvatud aknad ja uksed) jäävad energiatõhususe miiniumnõuete soovituslike piirväärtuste sisse, on suur energiatarbimine lasteaias seotud tehnosüsteemide seadmete valikutest, nende kasutusprofiilidest ja seadistustest. Olemasoleva tarbimise põhjal arvutatud kaalutud energiaerikasutuse alusel kuulub hoone E energiaklassi. Arvestades, et hoone valmis alles kaheksa aastat tagasi ning linna võimalused suuremahulisteks investeeringuteks on piiratud hõlmasid energiasäästu ettepanekud tehnosüsteemidega seotud muudatusi. Kokkuvõttes näitasid simulatsioonimudeli alusel tehtud arvutused, et lasteaia soojus- ja elektrienergia tarbimist on võimalik vähendada 30% kui soetada söögisaalile eraldi soojustagastiga ventilatsiooniseade, viia köögi soojustagastita ventilatsiooniseade automaatsele juhtimisele vastavalt köögi vajadustele ja kasutada soojaveeringlust vaid lasteaia tööaegadel. Nende ettepanekutega kaasnevad lisainvesteeringud tasuvad tekkiva säästuga ära 1,5 aastaga. Kui soetada ja paigaldada ruumide suhtelise õhuniiskuse tõstmiseks ventilatsioonile niisutusseade, pikeneb tasuvusaeg 6 aastani. Ettepanekute rakendamise järgselt tekkiva energiaerikasutuse alusel kuulub hoone D energiaklassi.

Abstract [en]

The objective of the thesis is to analyse the indoor climate and energy consumption of the kindergarten Mesimumm in the city of Viljandi with four groups, to develop an energy simulation model corresponding to the current energy consumption and use it as a basis for recommendations for energy savings and improvement of indoor climate together with a cost-benefit analysis of the improvements. The kindergarten Mesimumm was completed in the beginning of 2008 when the minimum energy performance requirements had not yet been effected in Estonia. The building lacks an energy performance certificate and energy performance analysis has not yet been performed on the kindergarten. The determining factor in setting the thesis objectives was the desire of the city of Viljandi to obtain an overview as to why the kindergarten completed only eight years ago has one of the highest maintenance costs among the facilities of the city and how to improve the situation. The architectural and structural part of the building design documentation and special designs were used as source data for the thesis. An important input for analysis was obtained through on-site observation and indoor climate measurement, interviews with the kindergarten manager, facilities manager and the head of the facilities management department of the city of Viljandi and correspondence with employees of AS ESRO, the heating company of the city of Viljandi. The thesis makes use of actual water, thermal energy and electrical energy consumption data of the kindergarten for the years 2014 and 2015 and energy consumption was analysed using the dynamic simulation application IDA Indoor Climate and Energy 4.7. The thesis is divided into seven chapters that introduce the target of the study and applied methodologies, present the analysis of kindergarten indoor climate measurement results, analyse energy and water consumption data and propose solutions for improving indoor climate and achieve energy savings. Measurements of indoor air temperature, relative humidity and carbon dioxide concentration levels in air were conducted in the building in February 2015 over the course of a two-week period for indoor climate assessment. The indoor air temperature of the measured room remained at 22 °C as set by operating heating systems but the low relative humidity and above-limit carbon dioxide concentration level were problematic. The relative humidity in the measured room during the operating hours of the kindergarten was 30% on average, which is permitted in winter but the kindergarten manager's view that the dry air causes health issues among the children was concerning. The carbon dioxide concentration level did not meet the requirements set to pre-school children's establishments 25% of the measured time. In order to improve indoor climate, it is necessary to conduct accurate measurements of air flow at least in the classrooms and configure the functioning of ventilation if needed. The acquisition of a central humidifier on the ventilation equipment operating in the kindergarten rooms should be considered to raise air humidity. The thermal and electrical energy consumption was extensively analysed in order to make recommendations related to energy savings. Analysis showed that the majority of the thermal and electrical energy consumed by the building is accounted for by heating (71%), followed by power for kindergarten equipment and lighting (12.6%), thermal energy for the hot water recirculation system (7%), power for the ventilation equipment (5%) and energy consumption for water heating (4.15%). 55% of heat is used for underfloor heating and 45% for forced-air heating. 68% of forced-air heating is in turn attributable to the non-heat recovery equipment serving only the kitchen and dining room with an area of one tenth of the whole building. Hence, one of the largest sources of energy consumption in the kindergarten is by the non-heat recovery ventilation system. High energy consumption is also indicated by the fact that it is estimated that more thermal energy is consumed for the hot water recirculation system than for water heating. Evaluating the heat losses arising from the building envelope, it could be said that because the thermal conductivity of the envelope (except for windows and doors) is within the recommended limits according to the minimum requirements of energy performance, high energy consumption at the kindergarten is related to the selection of technical systems, their usage profiles and configurations. According to the weighted specific energy use calculated based on current consumption, the building's energy efficiency rating is E. Considering the building was only completed eight years ago and the city has limited resources for large-scale investment, the energy savings proposals involved changes related to technical systems. Overall, calculations made based on the simulation model showed that it is possible to reduce the thermal and electrical energy consumption of the kindergarten by 30% if a separate heat recovery ventilation system is acquired for the dining room, the non-heat recovery ventilation system of the kitchen is changed over to automatic operation depending on the kitchen's needs and if the hot water recirculation system is only used during the operating hours of the kindergarten. These proposals will involve additional investments that will be recovered in 1.5 years through savings achieved. If a humidifier is acquired and installed on the ventilation system to raise the relative humidity of the rooms, the payback period extends to 6 years. The building's energy efficiency rating would be D based on the weighted specific energy use after proposals are implemented.

Item Type: thesis
Advisor: Anti Hamburg
Subjects: Construction > Building Construction > Building construction and design > Building technical systems and energy efficiency
Divisions: Institute of Construction > Building Construction
Depositing User: Monica Hankov
Date Deposited: 13 Jun 2016 11:13
Last Modified: 13 Jun 2016 11:13
URI: http://eprints.tktk.ee/id/eprint/2246

Actions (login required)

View Item View Item