Väitös sähkö- ja energiatekniikan alalta, M.Sc. Xinyi Hu

Väitöskirjan nimi: Holistic renovation strategies for cold climate buildings: simulation-based insights into decarbonization and cost-effectiveness

Väittelijä: Xinyi Hu
Vastaväittäjät: Prof. Thomas Olofsson, Umeå University, Ruotsi ja Prof. Jakub Kolarik, DTU, Tanska
Kustos: Prof. Matti Lehtonen, Aalto-yliopiston sähkötekniikan korkeakoulu

Rakennussektori on merkittävä maailmanlaajuisen energiankulutuksen ja CO₂-päästöjen aiheuttaja. Sen osuus on noin 40% EU:n loppuenergian käytöstä ja 21% Kiinassa. Kylmissä ilmastoissa, joissa tilojen lämmitys on merkittävin tekijä. Tällöin olemassa olevan rakennuskannan korjaaminen on välttämätöntä pitkän aikavälin vähähiilisyystavoitteiden saavuttamisessa. Suuren kysynnän ja kansalliset lähtökohdat ottaen huomioon tarvitaan systemaattisempia ja skaalautuvampia ratkaisumalleja kokonaisvaltaisten korjausten toteuttamiseksi eri rakennustyypeissä. 

Tämä väitöskirja esittää simulaatiopohjaisen monitavoiteoptimoinnin viitekehyksen. Viitekehys tukee optimaalisten yksittäisten ja kokonaisvaltaisten korjausratkaisujen valintaa, koneellisen ilmanvaihdon kannattavuuden arviointia sekä hajautettujen ja hybridi-järjestelmien mitoitusta. Tutkitut ratkaisut hyödyntävät optimaalisesti uusiutuvaa sähköä. Kaksi tapaustutkimusta, Pohjois-Kiinan maaseudun pientalo ja suomalainen julkinen päiväkoti, osoittavat viitekehyksen sovellettavuuden erilaisissa toimintaympäristöissä. 

Tulokset osoittavat, että kokonaisvaltaiset korjaukset parantavat rakennusvaipan lämpöteknistä suorituskykyä, ja samalla kohentavat sisäilman laatua sekä mahdollistavat puhtaamman energiankäytön. Esitetyillä optimoiduilla kokonaisratkaisuilla saavutetaan suuremmat vähennykset sekä CO₂-päästöissä että elinkaarikustannuksissa kuin yksittäisillä toimenpiteillä. Tulokset osoittavat myös vuorovaikutuksia sähköistettyjen lämmitysjärjestelmien, kiinteistökohtaisen uusiutuvan energiantuotannon ja LVI- teknisten korjaustoimien välillä. Väitöskirja esittää käytännön ohjeistusta vähähiilisten ja kustannustehokkaiden rakennusjärjestelmien edistämiseksi kylmissä ilmastoissa.

Avainsanat: Rakennusten energiakorjaus, sisäilmasto, kylmä ilmasto, simulaatiopohjainen optimointi, elinkaarikustannus, uusiutuva energia, ilmanvaihto, lämpöpumput, sähköistäminen

Linkki väitöskirjan sähköiseen esittelykappaleeseen (esillä 7 päivää ennen väitöstä): Aaltodoc 

Yhteystiedot:
xinyi.hu@aalto.fi