Toimistorakennusten jäähdytysjärjestelmien suorituskyky riittää, mutta jäähdytystarve kasvaa ilmaston lämmetessä

Tulosten mukaan nykyisen ilmaston mukaisia jäähdytyksen mitoituspäiviä käyttäen suunnitellut jäähdytysjärjestelmät kykenevät pitämään toimistorakennuksen sisälämpötilan alle 25 asteessa myös vuosisadan puolivälin muuttuneessa ilmastossa. Jäähdytyksen sähkönkulutus kuitenkin kasvaa huomattavasti. Jos kasvihuonekaasujen päästöt jatkaisivat kasvuaan entiseen malliin, jäähdytykseen kuluisi sähköä vuoden 2050 tienoon tavanomaisena kesänä noin 50 % ja hyvin helteisenä kesänä noin 110 % enemmän kuin nykyään tyypillisenä kesänä. Maltillisempien päästöjen tapauksessa vastaavat kasvuprosentit olisivat noin 35 % ja 90 %.

Kahden eri jäähdytysjärjestelmän vertailu keskenään osoitti, että ilmanvaihtoa ja tiloja jäähdyttävä järjestelmä kuluttaa sähköä noin 15 % enemmän kuin pelkästään ilmanvaihdon tuloilmaa jäähdyttävä järjestelmä. Toisaalta jälkimmäinen vaatii suurempien ilmanvaihdon ilmavirtojen käyttöä ja enemmän jäähdytystehoa kosteuden poistoon kuin edellinen sekä nykyisessä että tulevaisuuden ilmastossa.

Jäähdytysjärjestelmien suorituskykyä arvioitiin mallintamalla

Jäähdytysjärjestelmien suorituskykyä arvioitiin simulaatioilla, joissa sääoloja koskevina lähtötietoina käytettiin Etelä-Suomen nykyiselle ja tulevalle ilmastolle laadittuja jäähdytyksen mitoituspäiviä. Niiden valinta perustui SFS-EN ISO 15927-2 -standardin soveltamiseen Helsinki-Vantaan säähavaintoihin 30-vuotisjakson 1989–2018 aikana. Tarkasteltavana oli 1 prosentin riskitason mitoituspäivä heinäkuussa. Tämä tarkoittaa, että 30 vuoden aikana on noin 10 heinäkuun päivää, jolloin ulkoilman lämpötila, kastepistelämpötila ja auringon säteilymäärä ylittävät kutakin niitä koskevan mitoitusarvon.

Tulevaisuutta koskevia jäähdytyksen mitoituspäiviä määritettäessä otettiin huomioon ilmastomallien tulokset siitä, miten paljon ilmasto muuttuu maassamme kasvihuonekaasujen maailmanlaajuisten päästöjen kehityksestä riippuen. Jäähdytysenergian vuotuisen kulutuksen kasvun arvioimiseksi jäähdytysjärjestelmiä koskevat simulaatiot tehtiin myös käyttäen nykyisen ja tulevaisuuden ilmaston tavanomaisia sääoloja sekä kuuman kesän 2018 säähaavaintoja ja niitä vastaavia tulevaisuuden ääreviä ilmasto-oloja.

Tutkimukseen osallistui tutkijoita Aalto-yliopistosta ja Ilmatieteen laitoksesta.

Lisätietoja:

Aalto-yliopisto, vanhempi tutkija Juha Jokisalo, juha.jokisalo@aalto.fi, 050 407 2287

Aalto-yliopisto, professori Risto Kosonen, risto.kosonen@aalto.fi, 040 502 7484

Ilmatieteen laitos, dosentti Kirsti Jylhä, kirsti.jylha@fmi.fi, 050 433 6554

Ilmatieteen laitos, tutkija Natalia Korhonen, natalia.korhonen@fmi.fi, 050 919 5454

Tieteellinen artikkeli on saatavilla Journal of Building Engineering -tiedelehdessä.

Viite: Velashjerdi Farahani A., Juha Jokisalo J., Korhonen N., Jylhä K., Kosonen R., Lestinen S., 2022: Performance assessment of ventilative and radiant cooling systems in office buildings during extreme weather conditions under a changing climate. Journal of Building Engineering, 57, 104951, https://doi.org/10.1016/j.jobe.2022.104951.

Kaavio kahden toimistorakennuksissa yleisesti käytetyn jäähdytysjärjestelmän periaatteesta (IV: ilmanvaihto). Näiden suorituskykyä vertailtiin Suomen muuttuvassa ilmastossa.