Sitoutumaton suunnittelu- ja konsultointi tsto

Transkriptio

1 YRITYSESITTELY Nimi: Konsulttitoimisto Enersys Oy Sitoutumaton suunnittelu- ja konsultointi tsto Osoite: Kerkkolankatu 28 Puh. (09) , Fax. (019) Hyvinkää Sähköposti: Perustamisvuosi: 1985 Toimiala: LVIJSA-tekninen konsultointi, tutkimus, suunnittelu, valvonta, katselmus ja koulutus Henkilöstö: 5 vakinaista ja 2 osa-aikaista toimihenkilöä Yhteistyökumppanit: 1 yliopisto, 1 tutkimuslaitosta ja 2 suunnittelutoimistoa

2 KIMU-PROJEKTI SEMINAARI LÄMPÖPUMPUT KERROSTALOISSA Lämpöpumppu lämpökaivoista + sähkölämmitys + jäähdytys, uudiskohde Helsingissä Enersys/HH/

3 HH ESIMERKKI 100kW:n LÄMPÖPUMPPUYKSIKÖSTÄ. ASENNETTU PRESIDENTIN KESÄKIINTEISTÖÖN KULTARANTAAN

4 LÄMPÖPUMPPUJÄRJESTELMÄN LUOVUTUS VIERUMÄELLÄ Ruuvikompressoriyksiköt 300kW, lämmitys ja jäähdytys Enersys/HH/

5 LÄMPÖVIRRAT LÄMPÖPUMPUISSA Korkealämpötilainen lämpövarasto voi olla esimerkiksi rakennuksen lämminvesivaraaja, matalalämpötilainen vesistö, maa, ilma tai prosessi ja tarvittava mekaaninen energia saadaan kompressorista. Koska energiaa ei synny tyhjästä, eikä sitä voida luoda eikä hävittää, kuten energian katoamattomuuden laki sanoo, täytyy korkea lämpötilaisempaan lämpövarastoon saatu energia olla kokonaan peräisin joko matalalämpötilaisesta lämpövarastosta tai mekaanisesta työstä. Todellisissa lämpöpumpuissa (käytetty lyhennettä LP) hyödyksi saatava lämpöenergia "valmistetaan" aina sekä lämmönlähteestä otetusta niin sanotusta matalalämpöisestä ilmaisenergiasta ja kompressorin mekaanisesta energiasta, jolloin pätee seuraava yhtälö: LPn tuottama lämpöenergia = lämmönlähteestä otettu ilmaisenergia + mekaaninen työ Enersys/HH/

6 LÄMPÖPUMPUN TOIMINTAPERIAATE Lämpöpumppu on laite, joka ottaa lämpöä matalalämpötilaisemmasta lämpövarastosta ja siirtää sitä apuenergiaa (yl. mekaanista työtä) käyttäen korkealämpötilaisempaan lämpövarastoon Korkealämpötilainen lämpövarasto Korkealämpötilainen lämpövarasto Mekaanista työtä Matalalämpötilainen lämpövarasto Enersys/HH/

7 Myös jääkaappi on lämpöpumppu höyrystin lauhdutin paisuntaventtiili kompressori Enersys/HH/

8 MAALÄMPÖPUMPUN ENERGIATASE + = 3 yksikköä hyötylämpöä 1 yks. sähköä + 2 yks. ilm.lämpöä = 3 yks. hyötylämpöä 1 yks. sähköä verkosta KOMPRESSORI +80 o C kaasu +55 o C neste LAUHDUTIN korkea paine ja lämpötila matala paine ja lämpötila HÖYRYSTIN PAISUNTAVENTTIILI Lämpökerroin = saatu lämpö käytetty sähkö 0 o C kaasu -10 o C neste 2 yksikköä lämpöä maasta, vedestä, poistoilmasta Enersys/HH/

9 1. INTEGROIDIT LÄMPÖPUMPPUJÄRJESTELMÄT 2.1 Järjestelmäperiaatteet. Kaikki lämpöpumppuihin perustuvat järjestelmät sisältävät seuraavat päätekijät. lämmönkeräysjärjestelmä lämpöpumput lämmön varastointi ja siirtojärjestelmät lisä- ja varalämmöntuottojärjestelmät käytön ohjaus- ja hallintajärjestelmä Lisäksi tarvitaan kylmäntuotantoa varten, kylmän tuotannon järjestelmän lisäys lämmöntuotantojärjestelmään kylmän varastointi ja siirtojärjestelmä käytön ohjaus- ja hallintajärjestelmän lisäykset Lämpöpumppujärjestelmä mahdollistaa myös joitakin järjestelmään helposti liitettäviä lisätoimintoja kohdetarpeiden mukaan, muiden kylmän tuotantojärjestelmien varavoimana, esim. jäähallit kiinteistöjen ulkopuoliset matalalämpöjärjestelmät, kuten urheilukentät ja ulkoalueiden sulana pitojärjestelmät, jäähdytetyt lumetuksien alustat, kuten latupohjat ja laskettelurinteet, jäähdytetyt ulkoalueet, kuten luistelualueet, muut jäähdytetyt tilat, kuten lumien säilytys kesän yli. Enersys/HH/

10 2.11 Lämmönkeräysjärjestelmän lämmönlähteenä voi olla mikä tahansa matalalämpöinen lämmönlähde kuten, o vesistö o maaperä o kallio (porakaivot) o pohjavesi o ulkoilma o poistoilma o jätevedet o teollinen prosessi o kylmäkoneiden lauhdelämpö Lisäenergian lähteitä voivat olla, öljykattilat kaasukattilat sähkökattilat kaukolämpö Enersys/HH/

11 LÄMPÖPUMPPUJÄRJESTELMIEN KÄYTTÖTALOUS Lämpöpumppujen käyttötalouteen vaikuttavat samat arvot kuin suoritusarvoihin, toimivuuteen ja kestävyyteenkin, joista tärkeimpiä ovat; käyttökohteeseen ja sen vaatimuksiin oikein valittu ja mitoitettu järjestelmä käyttökohteen lämpötilatasoon nähden oikein valittu kylmäaine Lämmönvaihtimien ja muun tekniikan mitoitus Lämmönjakelulaitteiden mitoitus, säätö ja toiminta Ohjaus- ja valvontajärjestelmän toiminta. Enersys/HH/

12 LÄMMITYKSEN PYSYVYYSKÄYRÄ Energiamäärä n. 12% 70 TEHO % VUOSI Kuuma käyttövesi Kuva 2.21 Esimerkki pysyvyyskäyrästä kun muuttujana on tehon tarve Enersys/HH/

13 2.31 Esimerkkikohde, jossa vertaillaan normivuoden kuluprofiileja vaihtoehtoisilla lämmöntuottojärjestelmillä. VAIHTOEHTOISTEN LÄMPÖENERGIOIDEN SUHTEELLISET NETTOYKSIKKÖHINNAT VUODEN 2008 HINTATASOSSA Hinta /MWh Lämpöenergia Lp:t Lämpöenergia Öljy Lämpöener. LP+ÖLJY Lämpöenergia Kaasu Lämpöener.LP+KAASU Lämpöenergia Lp:t Lämpökerroin tammi helmi maalis huhti touko kesä heinä elo syys loka marras joulu Kuukaudet 6,0 5,5 5,0 4,5 4,0 3,5 3,0 2,5 2,0 1,5 1,0 Lämpökerroin Enersys/HH/

14 SUUREN KERROSTALO KOHTEEN SELVITYKSEN ESIMERKKI KERROSTALOYHTIÖ HELSINGIN VUOSAARESSA, JOSSA 7 RAKENNUSTA JA 76000m 3 RAKENNUSKOMPLEKSI HELSINGIN KAUPUNGIN ENERGIAYHTIÖN KAUKOLÄMMÖSSÄ JA SÄHKÖVERKOSSA, YKSIKKÖHINNAT PÄIVITETTY 2/2011 TASOON KAIKISSA RAKENUKSISSA PAINOVOIMAINEN ILMANVAIHTO LÄMPÖPUMPPUJEN LÄMMÖNLÄHTEENÄ LÄMPÖKAIVOT LÄMPÖPUMPUISSA HYÖDYNNETÄÄN TULISTUENERGIA OMINAISUUTTA JA ALIJÄÄHDYTYSTÄ KÄYTTÖVEDEN ALKULÄMMITYKSEEN Enersys/HH/

15 SUUREN KERROSTALO KOHTEEN SELVITYSLASKENNAN TULOKSIA Vertailuenergia, Helsingin Kaupungin kaukolämpö Lämmitysenergia, 3600MWh/a Käyttövesienergia, 700MWh/a Lämmitysteho, 1,9MW (100%) LP:n lämpöenergia, 3100MWh/a (72%) LP:n sähköenergia, 1090MWh/a LP:n jäähdytysenergia, 2100MWh/a LP:n lämpöteho, 590kW (31%) LP:n vuosikerroin, 3.06 Laitoskerroin, 1.94 Säästö kaukolämpöön, 19% Investoinnin koroton takaisinmaksuaika, 14a Integroidun yhdistelmälämmityksen lisä- ja varalämpö on kaukolämpö Enersys/HH/

16 As Oy VANHA KERROSTALOKOHDE HELSINGIN VUOSAARESSA Kustannus VAIHTOEHTOISET KÄYTTÖKULUT NORMIVUOTENA, LPopt+kaukolämpö Yhteensä kaukolämpö (lämm) Yhteensä LP+kl (lämm) Yht. kaukok. erill.jäähdytys Yhteensä kaukok. LP:t Säästö kaukolämpöön 19% tammi helmi maalis huhti touko kesä heinä elo syys loka marras joulu Normivuosi Enersys/HH/

17 ENERGIASUHTEET LÄMMITYKSESSÄ NORMIVUOTENA, LPopt.+kaukolämpö 23 % LP jäähdytyenergia (lämpökaivot) LP sähköenergia Lisäenergia (kaukolämpökaivot) 52 % 25 % Enersys/HH/

18 SÄÄSTÖT JA KANNATTAVUUS NORMIVUOTENA YKSIKKÖHINTOJEN MUUTTUESSA KL muutos Sä muutos KL+Sä muutos Tak.maksuaika, KL muuttuu Tak.maksuaika, KL+Sä muuttuu 20,0 18,0 16,0 Säästö /a 14,0 12,0 10,0 8,0 Takaisinmaksuaika/a 6,0 4, ,0 Hintamuutos % Enersys/HH/

19 PIENEN KERROSTALO KOHTEEN SELVITYKSEN ESIMERKKI KERROSTALOYHTIÖ JANAKKALAN TERVAKOSKELLA, JOSSA 2 RAKENNUSTA YHTEENSÄ 3700m 3 RAKENNUSKOMPLEKSI VATTENFALLIN ENERGIAYHTIÖN KAUKOLÄMMÖSSÄ JA SÄHKÖVERKOSSA, YKSIKKÖHINNAT 10/2010 MUKAISIA RAKENNUKSISSA POISTO ILMANVAIHTO LÄMPÖPUMPPUJEN LÄMMÖNLÄHTEENÄ LÄMPÖKAIVOT LÄMPÖPUMPUISSA HYÖDYNNETÄÄN TULISTUENERGIA OMINAISUUTTA JA ALIJÄÄHDYTYSTÄ KÄYTTÖVEDEN ALKULÄMMITYKSEEN Enersys/HH/

20 PIENEN KERROSTALO KOHTEEN SELVITYSLASKENNAN TULOKSIA Vertailuenergia, Vattenfallin kaukolämpö Lämmitysenergia, 118,3MWh/a Käyttövesienergia, 22,4MWh/a Lämmitysteho, 60kW, (100%) LP:n lämpöenergia, 130,5MWh/a (92,7%) LP:n sähköenergia, 44,1MWh/a LP:n jäähdytysenergia, 86,4MWh/a LP:n lämmitysteho, 33kW (55,4%) LP:n vuosikerroin, 3.04 Laitoskerroin, 2.62 Säästö kaukolämpöön, 47% Investoinnin koroton takaisinmaksuaika, 10a Integroidun yhdistelmälämmityksen lisä- ja varalämpö on sähkölämpö Enersys/HH/

21 As 0y JANAKKALAN TERVAKOSKELLA VAIHTOEHTOISET KÄYTTÖKULUT NORMIVUOTENA, LPopt+sähkölämpö Käyttökustannus Yhteensä öljylämpö Yhteensä sähkölämpö Yhteensä kaukolämpö Yhteensä LP+Sähkö Yhteensä LP+Kaukol Yhteensä kaukok. LP:t Yht. kaukok. erill.jäähdytys Säästö kaukolämpöön 47% tammi helmi maalis huhti touko kesä heinä elo syys loka marras joulu Normivuosi Enersys/HH/

22 As 0y JANAKKALAN TERVAKOSKELLA ENERGIASUHTEET LÄMMITYKSESSÄ NORMIVUOTENA, LPopt.1+sähkölämpö 7,7 % LP jäähdytyenergia (lämpökaivot) LP sähköenergia Lisäenergia (sähkö) 35,3 % 57,0 % Enersys/HH/

23 As 0y JANAKKALAN TERVAKOSKELLA Säästö /a SÄÄSTÖT JA KANNATTAVUUS NORMIVUOTENA YKSIKKÖHINTOJEN MUUTTUESSA, LPopt.1+SÄHKÖ KL muutos Sä muutos KL+Sä muutos KL+Sä+Jäähd. Tak.maksuaika Läm, KL muuttuu Tak.maksuaika Läm, Sä muuttuu Tak.maksuaika Läm, KL+Sä muuttuu Tak.maksuaika Läm+Jää, Sä muuttuu Tak.maksuaika Läm+Jää, Kl+Sä muuttuu 15,0 13,0 11,0 9,0 7,0 Koroton takaisinmaksuaika/a 5, Hintamuutos % 3,0 Enersys/HH/

24 UUDIS KERROSTALO KOHTEEN SELVITYKSEN ESIMERKKI KERROSTALOYHTIÖ HELSINGIN HAAGASSA, JOSSA 1 RAKENNUS 15000m 3 RAKENNUSKOMPLEKSI HELSINGIN KAUPUNGIN ENERGIAYHTIÖN KAUKOLÄMPÖ- JA SÄHKÖVERKKO- ALUEELLA, YKSIKKÖHINNAT 2/2011 MUKAISIA RAKENNUKSISSA TULO-/ POISTOPOISTO ILMANVAIHTO, JOSSA LTO LÄMPÖPUMPPUJEN LÄMMÖNLÄHTEENÄ LÄMPÖKAIVOT LÄMPÖPUMPUISSA HYÖDYNNETÄÄN TULISTUENERGIA OMINAISUUTTA JA ALIJÄÄHDYTYSTÄ KÄYTTÖVEDEN ALKULÄMMITYKSEEN LÄMMÖNKERÄYSJÄRJETELMÄÄ HYVÄKSI KÄYTTÄVÄ VIILENNYSJÄRJESTELMÄ TULOILMAAN Enersys/HH/

25 UUDIS KERROSTALO KOHTEEN SELVITYSLASKENNAN TULOKSIA Vertailuenergia, Helsingin Energian kaukolämpö Lämmitysenergia, 247MWh/a Käyttövesienergia, 168MWh/a Lämmitysteho, 132kW, (100%) LP:n lämpöenergia, 391MWh/a (94,3%) LP:n sähköenergia, 116,5MWh/a LP:n jäähdytysenergia, 275MWh/a LP:n lämmitysteho, 104kW (61%) LP:n vuosikerroin, 3.36 Laitoskerroin, 2.96 Säästö kaukolämpöön, 35% Investoinnin koroton takaisinmaksuaika, 8a. Jäähdytyksellä 6a. Laskennassa integroidun yhdistelmälämmityksen lisä- ja varalämpö on sähkölämpö. Enersys/HH/

26 UUDISRAKENNUS As 0y VALKEATALO 2 HELSINGISSÄ VAIHTOEHTOISET KÄYTTÖKULUT NORMIVUOTENA, LPopt.1+sähkölämpö Käyttökustannus Yhteensä öljylämpö Yhteensä sähkölämpö Yhteensä kaukolämpö Yhteensä LP+Sähkö Yhteensä LP+Kaukol Yhteensä LP+Öljy Yhteensä kaukok. LP:t Yht. kaukok. erill.jäähdytys Säästö kaukolämpöön 35% tammi helmi maalis huhti touko kesä heinä elo syys loka marras joulu Normivuosi Enersys/HH/

27 UUDISRAKENNUS As 0y VALKEATALO 2 HELSINGISSÄ ENERGIASUHTEET LÄMMITYKSESSÄ NORMIVUOTENA, LPopt.1+sähkölämpö 5,8 % LP jäähdytyenergia (lämpökaivot) LP jäähdytyenergia (jäähdytys) LP sähköenergia 29,8 % Lisäenergia (sähkö) 54,5 % 9,9 % Enersys/HH/

28 Säästö /a UUDISRAKENNUS As 0y VALKEATALO 2 HELSINGISSÄ SÄÄSTÖT JA KANNATTAVUUS NORMIVUOTENA YKSIKKÖHINTOJEN MUUTTUESSA, LPopt.1+SÄHKÖ KL muutos Sä muutos KL+Sä muutos KL+Sä+Jäähd. Tak.maksuaika Läm, KL muuttuu Tak.maksuaika Läm, Sä muuttuu Tak.maksuaika Läm, KL+Sä muuttuu Tak.maksuaika Läm+Jää, Sä muuttuu Tak.maksuaika Läm+Jää, Kl+Sä muuttuu 15,0 13,0 11,0 9,0 7,0 5,0 Koroton takaisinmaksuaika/a Hintamuutos % 3,0 Enersys/HH/

29 KERROSTALON POISTOILMA LTO :n LÄMPÖPUMPPUESIMERKKI TURUSTA Tietoja kerrostalosta, josta selvitys on tehty Tilavuus 14000m 3, 6 kerrosta Kerrosala 3100m 2 Asuntoja autotallia Rakennusvuosi 1980 Talo öljylämmössä, kulutus n.850mwh/a Poistoilmanvaihto Laskennassa poistoilman jäähdytys asteeseen Enersys/HH/

30 Poistoilman energiasisältöä hyödyntävä järjestelmä kiinteistöjen energiansäästöön, ensisijaisena kohteena olemassa olevat poistoilmakoneilla varustetut kiinteistöt Järjestelmä, jossa rakennusten poistoilmaa hyödyntämällä, taloautomatiikkaa kehittämällä ja laitekannan optimoinnilla saavutetaan olemassa olevissa kiinteistöissä, erityisesti öljylämmitteisissä asuinkerrostaloissa merkittäviä 30% - 60% energiansäästöjä. Kaukolämpörakennuksissa säästöä ei juuri synny, tai on alhaisempi riippuen kaukolämmön ja sähköenergian hintasuhteesta. Enersys/HH/

31 KERROSTALOESIMERKIN PERIAATE, JOSSA POISTOILMAN ENERGIAA SIIRRETÄÄN LÄMPÖPUMPUJÄRJESTEL- MÄLLÄ KIINTEISTÖN LÄÄMMITYKSEEN JA KUUMAN KÄYTTÖVEDEN LÄMMITYKSEEN. Enersys/HH/

32 POISTOILMAN LTO KERROSTALO KOHTEEN SELVITYSLASKENNAN TULOKSIA Vertailuenergia, öljylämpö Lämmitysenergia, 692MWh/a Käyttövesienergia, 158MWh/a Lämmitysteho, 340kW, (100%) LP:n lämpöenergia, 488MWh/a (57,4%) LP:n sähköenergia, 155MWh/a LP:n jäähdytysenergia, 334MWh/a LP:n lämmitysteho, 90kW (28%) LP:n vuosikerroin, 3.16 Laitoskerroin, 1.65 Säästö öljylämpöön, 35% Laskennassa integroidun yhdistelmälämmityksen lisä- ja varalämpö on sähkölämpö Enersys/HH/

33 POISTOILMAN LÄMMÖN TALTEENOTON LÄMPÖPUMPULLA ESIMERKKI KERROSTALO 14000m 3 TURUSSA KIINTEISTÖRYHMÄN ENERGIAT NORMIVUOTENA Lämmitystarve Lämmin käyttövesi Jäähdytystarve 85 Energia MWh tammi helmi maalis huhti touko kesä heinä elo syys loka marras joulu Normivuosi Enersys/HH

34 POISTOILMAN LÄMMÖN TALTEENOTTO LÄMPÖPUMPULLA ESIMERKKI KERROSTALO 14000m 3 TURUSSA VAIHTOEHTOISET KÄYTTÖKULUT NORMIVUOTENA, LP+LTO IV:stä Yhteensä öljylämpö Yhteensä sähkölämpö Yhteensä Kaukolämpö Yhteensä LP+Sähkö Yhteensä LP+Öljy Yhteensä LP+Kaukol. Käyttökustannus Säästö öljylämpöön 35% tammi helmi maalis huhti touko kesä heinä elo syys loka marras joulu Normivuosi Enersys/HH

35 POISTOILMAN LÄMMÖN TALTEENOTON LÄMPÖPUMPULLA ESIMERKKI KERROSTALO 14000m 3 TURUSSA ENERGIASUHTEET LÄMMITYKSESSÄ NORMIVUOTENA, LPopt.1+öljylämpö LP jäähdytyenergia (IV LTO) LP jäähdytyenergia (jäähdytys) LP sähköenergia 43,8 % 37,5 % 18,6 % 0,0 % Enersys/HH

36 Periaatekaavio, jonka periaatteen mukaisesti selvitykset on laadittu ja lämpökeskusjärjestelmät tulisi toteuttaa. Enersys/HH/

37 CO2 PÄÄSTÖJÄ MOTIVAN OHJEEN MUKAAN MÄÄRITETTYNÄ VAIHTOEHTOISET CO2 PÄÄSTÖT CO2 PÄÄSTÖT kg/a LÄMMITYSVAIHTOEHDOT Enersys/HH/

38 Tiivistelmä aiheesta. Lämpöpumput integroiduissa lämmön ja kylmän tuotantomuotona on varteen otettava vaihtoehto myös kerrostalojen ilmastotalkoissa. Kukin kohde vaatii ammattitaitoisen selvityksen laitteiden sopivuudesta ja kannattavuudesta kohteeseen. Selvitykseen on sisällytettävä myös olemassa oleva tekniikka. Selvitys on edellytys mahdolliselle investointituelle. Lämpöpumppuja valmistavan teollisuuden on otettava huomioon suoritusarvojen vaikutukset vuositaseeseen. Optimoidun laitoksen lämmitysenergiasta on keskimäärin puolet (50%) ilmaista päästötöntä aurinkoenergiaa. Jäähdytysenergia saadaan useimmiten % vapaajäähdytystoiminnolla, joten sekin on lähes päästötöntä. Lämpöpumppua käytettäessä ilmanvaihdon LTO laitteena, saadaan kerran maksettua energiaa takaisin, säästöt ovat 30-60%. Enersys/HH/

39 KIITOKSET MIELENKIINNOSTA KYSYMYKSIÄ? Enersys/HH/