Evaluation of PostgreSQL replication and load balancing implementations

In this final project the high availability options for PostgreSQL database management system were explored and evaluated. The primary objective of the project was to find a reliable replication system and implement it to a production environment. The secondary objective was to explore different load balancing methods and compare their performance. The potential replication methods were thoroughly examined, and the most promising was implemented to a database system gathering weather information in Lithuania. The different load balancing methods were tested performance wise with different load scenarios and the results were analysed. As a result for this project a functioning PostgreSQL database replication system was built to the Lithuanian Hydrometeorological Service's headquarters, and definite guidelines for future load balancing needs were produced. This study includes the actual implementation of a replication system to a demanding production environment, but only guidelines for building a load balancing system to the same production environment.

Kaukojäähdytyksen potentiaali ja kannattavuus Oulun keskustan alueella

Diplomityö on tehty Oulun Energian kaukolämpöosastolle. Työn tavoitteena oli selvittää kaukojäähdytyksen asiakaspotentiaali Oulun keskustan alueella sekä tehdä esiselvitys kaukojäähdytysinvestoinnin kannattavuudesta. Potentiaalin kartoituksessa otettiin huomioon sekä nykyiset rakennukset että lähitulevaisuuden lisärakentaminen. Jäähdytyskuormaksi Oulun keskustassa saatiin 28 MW, josta suurin osa on liiketiloja, toimistorakennuksia sekä hotelleja. Investoinnin kannattavuutta tutkittiin perinteisillä investointilaskennan menetelmillä. Kustannusarvio perustuu vapaajäähdytykseen ja absorptiojäähdytykseen ja tuotantolaitoksen sijoittamiseen kalliotiloihin. Tuottojen arviointia varten määriteltiin alustava kaukojäähdytystariffi sekä kolme erilaista kasvumallia. Tulosten perusteella investointi vaikuttaisi kannattamattomalta. Pääsyynä kannattamattomuuteen on kallis alkuinvestointi, jossa etenkin louhinnan osuus on merkittävä. Toisena syynä kannattamattomuuteen voidaan pitää potentiaalisten kaukojäähdytykseen liitettävien rakennusten melko pientä kokoa Oulun keskustassa.

Adsorptiojäähdyttimen käytön kannattavuus kaukolämpöjärjestelmässä

Vantaa Energy has decided to find out the district cooling business opportunities in Vantaa. One reason for starting up the cooling business is Vantaa Energy's waste-to-energy power plant which is under construction. In the future, especially in the summer time there is an oversupply of district heating because of the new power plant. The cooling using the district heat could be one way to increase the consumption of district heat in the summer. This thesis examines the use of adsorption cooling profitability. Adsorption refrigerator is a machine which uses heat as the driving energy. At Vantaa Energy's case, district heat produced at cogeneration plants would be used. The literature section of this thesis includes descriptions of district cooling, building cooling demand, as well as different ways to produce cooling energy. A tool for profitability calculations was made. It shows the payback period, internal rate of return and net present value of different projects. Based on the calculations adsorption refrigeration is not profitable. This is primarily due to the high price of the adsorption refrigerator. Payback periods become long even when the used heat energy is free. In addition, the lack of availability of the refrigerators and operating experience could become a partial barrier to the use of technology even if the investment would become profitable.

Asuinkerrostalon lämmöntuottojärjestelmän optimointi elinkaarikustannusten perusteella hyödynnettäessä lämpöpumpulla useita lämmönlähteitä

The basis of this thesis was to optimize heat pump that uses multiple heat sources to get competitive heating system for residential building when life cycle costs are considered. The objectives were to compile necessary information to calculate life cycle costs for heating system of residential building and start to compose of designing program for heat pump based heating systems. Examinations were made for the purchase energy need of residential building. Features of heat pump, considered refrigerant and potential heat sources were examined to find out heat production potential of heat pumps. Necessary information for life cycle cost calculation was also examined. Collected data was used in two case analyses to design selected heat production systems and calculate their life cycle costs. On the basis of case analyses heat pump based hybrid heat production systems are very competitive on life cycle cost comparison against district heating when residential building uses a lot of energy. New buildings use considerably less energy and achieved energy cost savings with heat pump systems may not be enough to cover the relatively high investment cost in reasonable time period compared to district heating system. The calculation method was found to require further development to at least include the cooling energy need of the building. Cooling demand will continue to grow in the future, which improves the heat pump based heat production systems competitiveness compared to other systems.

Building distributed high availability system

Today’s commercial web sites are under heavy user load and they are expected to be operational and available at all times. Distributed system architectures have been developed to provide a scalable and failure tolerant high availability platform for these web based services. The focus on this thesis was to specify and implement resilient and scalable locally distributed high availability system architecture for a web based service. Theory part concentrates on the fundamental characteristics of distributed systems and presents common scalable high availability server architectures that are used in web based services. In the practical part of the thesis the implemented new system architecture is explained. Practical part also includes two different test cases that were done to test the system's performance capacity.

Cost-effective measures for diffuse load abatement in forestry

Abstract

Impingement jet cooling of end windings in a high-speed electric machine

The rotational speed of high-speed electric machines is over 15 000 rpm. These machines are compact in size when compared to the power rate. As a consequence, the heat fluxes are at a high level and the adequacy of cooling becomes an important design criterion. In the high-speed machines, the air gap between the stator and rotor is a narrow flow channel. The cooling air is produced with a fan and the flow is then directed to the air gap. The flow in the gap does not provide sufficient cooling for the stator end windings, and therefore additional cooling is required. This study investigates the heat transfer and flow fields around the coil end windings when cooling jets are used. As a result, an innovative and new assembly is introduced for the cooling jets, with the benefits of a reduced amount of hot spots, a lower pressure drop, and hence a lower power need for the cooling fan. The gained information can also be applied to improve the cooling of electric machines through geometry modifications. The objective of the research is to determine the locations of the hot spots and to find out induced pressure losses with different jet alternatives. Several possibilities to arrange the extra cooling are considered. In the suggested approach cooling is provided by using a row of air jets. The air jets have three main tasks: to cool the coils effectively by direct impingement jets, to increase and cool down the flow that enters the coil end space through the air gap, and to ensure the correct distribution of the flow by forming an air curtain with additional jets. One important aim of this study is the arrangement of cooling jets in such manner that hot spots can be avoided to wide extent. This enables higher power density in high-speed motors. This cooling system can also be applied to the ordinary electric machines when efficient cooling is needed. The numerical calculations have been performed using a commercial Computational Fluid Dynamics software. Two geometries have been generated: cylindrical for the studied machine and Cartesian for the experimental model. The main parameters include the positions, arrangements and number of jets, the jet diameters, and the jet velocities. The investigated cases have been tested with two widely used turbulence models and using a computational grid of over 500 000 cells. The experimental tests have been made by using a simplified model for the end winding space with cooling jets. In the experiments, an emphasis has been given to flow visualisation. The computational analysis shows good agreement with the experimental results. Modelling of the cooling jet arrangement enables also a better understanding of the complex system of heat transfer at end winding space.

Building Environmental Management System for Laboratory Products Manufacturing Company according ISO 14001-standard

Tutkielman tavoitteena on rakentaa toimiva ympäristöjärjestelmä Thermo Fisher Scientific Oy:lle. Tutkimuksen tarkoituksena on myös löytää kahdelle täysin erilaiselle toiminnalle yhtenäinen ympäristöjärjestelmä, jonka avulla pystytään ottamaan huomioon molempien toimipaikkojen hieman erilaiset vaatimukset. Lisäksi tavoitteena on muodostaa ympäristöjärjestelmälle oma organisaatio, jonka avulla ympäristöjärjestelmän integrointi yrityksen prosesseihin voidaan suorittaa sujuvasti. Aluksi tutkimusongelmaa lähestytään teoreettisesta näkökulmasta,jossa tarkastellaan ympäristöjärjestelmän historiaa, rakennetta, etuja sekä ISO 14001–standardin rakennetta ja sen etenemistä ympäristöjärjestelmän rakentamisen yhteydessä aina kolmannen osapuolen sertifiointiin asti. Empiria osa alkaa alustavalla ympäristökatselmuksella, jossa selvitetään ympäristöasioiden hoidon nykytaso ja luodaan pohja koko ympäristöjärjestelmän luomiselle, jonka vankimpana perustana on ympäristöpolitiikka. Johdon hyväksymä ympäristöpolitiikka varmistaa johdon sitoutumisen järjestelmään. Ympäristöjärjestelmän toimintarakenteen muodostaminen kahdelle erilaiselle toiminnalle onnistui tutkimuksessa kiitettävästi. Se miten ympäristöjärjestelmä toimii todellisuudessa, tullaan näkemään käytännön kokemuksien yhteydessä.

Selvitys yliopistorakennuksen energiatehokkuudesta

Rakennusten energiatehokkuusdirektiivi astui voimaan vuonna 2003. Yksi direktiivinkeskeisimmistä kohdista on energiatodistuksen hankkiminen silloin kun rakennusta tai sen osaa myydään tai vuokrataan. Kiinteistön omistaja voi hankkia energiatodistuksen joko erillisenä todistuksena, isännöitsijäntodistuksen osana tai katselmuksen yhteydessä. Tässä työssä verrataan jo olemassa olevaa katselmusmenettelyä erilliseen energiatodistukseen ja energiatodistuksen myöntämiseen isännöitsijätodistuksen yhteydessä case-kohteen kautta arvioituna. Vertailun suorittamiseksi tehtiin osana diplomityötä energiakatselmus Lappeenrannan teknillisen yliopiston rakennusvaiheesta 7. Energiakatselmukseen verrattuna energiatodistus on huomattavasti suppeampi selvitys rakennuksen energiankulutuksesta. Arvioitu energiankulutuksen säästöpotentiaali energiatodistuksessa oli noin puolet energiakatselmuksessa löydetyistä, kustannusten ollessa huomattavasti alhaisemmat. Erillisenä osana työssä käsitellään tilaustehojen tarkistusta Lappeenrannan teknillisen yliopiston rakennuskannasta. Rakennusvaiheen 7 tilausteho oli oikeansuuruinen, muiden rakennusvaiheiden osalta tilaustehojen uudelleen tarkastamista kannattaa harkita.

Capturing Weak Signals for Foresight Building

Tulevaisuuden hahmottamisen merkitys heikkojen signaalien avulla on korostunut viime vuosien aikana merkittävästi,koska yrityksen liiketoimintaympäristössä tapahtuvia muutoksia on ollut yhä vaikeampaa ennustaa historian perusteella. Liiketoimintaympäristössä monien muutoksien merkkejä on ollut nähtävissä, mutta niitä on ollut vaikea havaita. Heikkoja signaaleja tunnistamalla ja keräämällä sekä reagoimalla tilanteeseen riittävän ajoissa, on mahdollista saavuttaa ylivoimaista kilpailuetua. Kirjallisuustutkimus keskittyy heikkojen signaalien tunnistamisen haasteisiin liiketoimintaympäristöstä, signaalien ja informaation kehittymiseen sekä informaation hallintaan organisaatiossa. Kiinnostus näihin perustuu tarpeeseen määritellä heikkojen signaalien tunnistamiseen vaadittava prosessi, jonka avulla heikot signaalit voidaan huomioida M-real Oyj:n päätöksenteossa. Kirjallisuustutkimus osoittaa selvästi sen, että heikkoja signaaleita on olemassa ja niitä pystytään tunnistamaan liiketoimintaympäristöstä. Signaaleja voidaan rikastuttaa yrityksessä olevalla tietämyksellä ja hyödyntää edelleen päätöksenteossa. Vertailtaessa sekä kirjallisuustutkimusta että empiiristä tutkimusta tuli ilmi selkeästi tiedon moninaisuus; määrä,laatu ja tiedonsaannin oikea-aikaisuus päätöksenteossa. Tutkimuksen aikana kehittyi prosessimalli tiedon suodattamiselle, luokittelulle ja heikkojen signaalien tunnistamiselle. Työn edetessä prosessimalli kehittyi osaksi tässä työssä kehitettyä kokonaisuutta 'Weak Signal Capturing' -työkalua. Monistamalla työkalua voidaan kerätä heikkoja signaaleja eri M-realin liiketoiminnan osa-alueilta. Tietoja systemaattisesti kokoamalla voidaan kartoittaa tulevaisuutta koko M-realille.

Ilmastonmuutoksen vaikutussähköverkkoliiketoimintaan

Tässä diplomityössä tutkittiin ilmastonmuutoksen vaikutusta sähköverkkoliiketoimintaan. Ilmastonmuutosennusteet laadittiin RCAOilmastomallin antamien laskelmien perusteella. Ilmastomuuttujien ennusteet tehtiin ajanjaksolle 2016 - 2045 ja ennusteiden vertailujaksona käytettiin ajanjaksoa 1960 - 1990. Ennusteet laadittiin sadannalle, lämpötilalle, kuuraantumiselle, huurteelle, ukkoselle, routaantumiselle ja tuulisuudelle. Ilmastomuuttujien vaikutukset arvioitiin sekä tekniseltä että taloudelliselta kannalta. Ilmastonmuutoksen myötä on odotettavissa, että ilmastomuuttujien aiheuttamat rasitukset verkkoliiketoimintaa kohtaan tulevat olemaan niistä saatuja hyötyjä suuremmat. Vikamäärien kasvu on merkittävin ja haastavin ilmastonmuutoksen aiheuttama haitta. Ukkonen, lumikuormat ja tuuli tulevat aiheuttamaan nykyistä enemmän vikoja erityisesti keskijänniteverkoissa avojohdoille ellei verkkoja kehitetä vikavarmemmiksi. Lämpötilan nousun seurauksena lämmitystarve laskee ja jäähdytystarve nousee. Tämä näkyy merkittävimmin voimakkaasti lämpötilariippuvaisten käyttäjäryhmien sähkönkulutuksessa ja huippukuormissa.

Sähköverkkoyhtiön keskijänniteverkon kehittämissuunnitelma

Tämän työn tavoitteena oli laatia KSS Energia Oy:n keskijänniteverkon kehittämissuunnitelma. Tätä varten selvitettiin verkon nykytila ja sen toimivuus korvaustilanteissa. Suunnitelmaa varten laadittiin verkoston vuoteen 2020 asti ulottuva kuormitusennuste. Kehittämissuunnitelmassa paikannettiin alueet, joilla kuormitettavuus, korvattavuus tai oikosulkukestoisuus olisivat toimivansähkönjakelun esteinä tulevaisuudessa. Työn painopistealueiksi muodostuivat Vuolenkosken, Paimenpolun ja Valkealan alueet. Näiden alueiden kasvavan tehontarpeen tyydyttämiseksi selvitettiin uusien sähköasemien rakentamisvaihtoehtoja. Suunnitelmassa tarkasteltiin ja vertailtiin kolmen uuden sähköaseman rakentamista keskijänniteverkon saneerausvaihtoehtoon. Työssä selvitettiin myös miten alueen kuormituksen kasvun aiheuttama lisätehontarpeen jakelu voidaan hoitaa. Näiden alueiden kuormituksen kasvu edellyttää uusien sähköasemien rakentamista seuraavien 10vuoden kuluessa.