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 PUTKI- JA ENERGIAREMONTTI KERROSTALOISSA SEMINAARI LÄMPÖPUMPUT KERROSTALOISSA Lämpöpumpulla energiaa poistoilmasta ja, tai lämpökaivoista.

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

4 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 Metropolia

5 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

6 Myös jääkaappi on lämpöpumppu, mutta ei väärinpäin. höyrystin lauhdutin paisuntaventtiili kompressori Metropolia

7 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 Metropolia

8 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. Metropolia

9 Lämpöpumppu kylmäainepuolelta. Prosessi teoriassa, Log p, h-tilapiirros.

10 Lämpöpumppu kylmäainepuolelta, mukana tulistus ja alijäähdytys. Log p, h-tilapiirros

11 Lämpökertoimia voidaan laskea seuraavilla kaavoilla. COP 1 = lämpöteho (lämpöenergia) 1) sähköteho (sähköenergia) 2) 1) voi olla pelkästään lauhdutinteho (perusmallit), tai lauhdutinteho + kuumakaasuteho + alijäähdytysteho 2) voi olla kompressorin sähköteho jos tutkitaan kompressoria tai voi olla laitoksen sähköteho jos tutkitaan lämpölaitosta Tämän laskentakaavan käyttö edellyttää tehojen ja tai energioiden mittausta. COP 2 = nc TL TL - TH nc = ideaalisuuskerroin (0,45 0,60) TL = lauhtumislämpötila TH = höyrystymislämpötila Tämän laskentakaavan käyttö edellyttää käyntipaineiden (höyrystin- ja lauhdutinpaine) mittausta ja edelleen paineen mukaan laskettua, tai taulukosta katsottua kutakin painetta vastaavaa lämpötilaa, jotka sitten sijoitetaan laskentakaavaan.

12 LÄMPÖKERTOIMET RIIPPUVAT TOIMINTAKONSEPTISTA Lämpökertoimen suuruus riippuu pääasiassa seuraavista tekijöistä, o kylmäaineesta o höyrystymis- ja lauhtumispaineiden erosta o alijäähdytyksen määrästä o kompressorin ideaalisuuskertoimesta Nykyaikaisten laitosjärjestelmien lämpökertoimien voidaan arvioida olevan käyttötarkoituksen, järjestelmän ja käyttötavan perusteella seuraavia, 2,3 3,0 perusjärjestelmä 2,5 3,4 alijäähdytys- ja tulistusjärjestelmät 3,1 4,2 matalalämpöiset alijäähdytys ja tulistusjärjestelmät 3,6 5,1 esimerkiksi katu- ja jalkapallokenttien lämmitysjärjestelmät, sekä useimmat prosessiteollisuuden LP-järjestelmät. Edellisiä lukuja vastaavat kylmäkertoimet ovat kun lämpökertoimesta vähennetään luku 1 (1,3 4,1).

13 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.

14 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

15 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

16 LÄMMITYSENERGIAN MÄÄRÄN RIIPPUVUUS TEHOSTA LÄMMITYKSEN PYSYVYYSKÄYRÄ Energiamäärä n. 12% 70 TEHO % VUOSI Kuuma käyttövesi Kuva 2.21 Esimerkki pysyvyyskäyrästä kun muuttujana on tehon tarve Metropolia

17 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 kovin paljon synny, määrä riippuu kaukolämmön ja sähköenergian hintasuhteesta.

18 KERROSTALON POISTOILMA LTO :n LÄMPÖPUMPPUESIMERKKI VANTAALLA Tietoja kerrostalosta, josta selvitys on tehty Tilavuus 14000m 3, 6 kerrosta, 2 porrasta Kerrosala 3100m 2 Asuntoja autotallia Rakennusvuosi 1980 Talo kaukolämmössä, kulutus n.820mwh/a Poistoilmanvaihto Laskennassa poistoilman jäähdytys poistojen nopeudella 1 on n.20-astetta.

19 KERROSTALOESIMERKIN PERIAATE, JOSSA POISTOILMAN ENERGIAA SIIRRETÄÄN LÄMPÖPUMPUJÄRJESTEL- MÄLLÄ KIINTEISTÖN LÄMMITYKSEEN JA KUUMAN KÄYTTÖVEDEN LÄMMITYKSEEN.

20 POISTOILMAN LTO LÄMPÖPUMPUILLA, KERROSTALO VANTAALLA KOHTEEN MITOITUSLASKENNAN TULOKSIA Vertailuenergia, kauko- ja öljylämpö Lämmitysenergia, 617MWh/a Käyttövesienergia, 200MWh/a (25%) Lämmitysteho, 340kW, (100%) LP:n lämpöenergia, 560MWh/a (68%) LP:n sähköenergia, 169MWh/a (21%) LP:n jäähdytysenergia, 390MWh/a (48%) LP:n lämmitysteho, 91kW (27%), mitoitustehosta Priimausteho (lisälämpö), 250kW (73%) Priimausenergia (lisäenergia), 257kW (32%) LP:n vuosikerroin, 3.16 Laitoskerroin, 1.91

21 LASKENNAN LÄHTÖARVOINA OLEVAT KIINTEISTÖENERGIAT KIINTEISTÖN ENERGIAT NORMIVUOTENA Lämmitys, kiinteistöt Jäähdytystarve Lämmin käyttövesi 90 Energia MWh tammi helmi maalis huhti touko kesä heinä elo syys loka marras joulu -30 Normivuosi

22 POISTOILMAN LÄMMÖN TALTEENOTON LÄMPÖPUMPULLA, ESIMERKKI VANTAALLA, KUN VERTAILU TEHDÄÄN KAUKOLÄMPÖÖN ENERGIOIDEN KULUERITTELY NORMIVUONNA, käyttökustannus Lämmitys öljyllä Sähköllä Kaukolämm. Lämmitys Käyttövesi Yhteensä Yhteensä Yhteensä energia energia lämmitys lämmitys lämmitys Kuukausi Säästöt verrattuna kaukolämpöön LP+Sä LP+Öljy LP+Kl tammi helmi maalis huhti touko kesä heinä elo syys loka marras joulu Yhteensä ,5 % -12,6 % -27,0 %

23 POISTOILMAN LÄMMÖN TALTEENOTTO LÄMPÖPUMPULLA ESIMERKKI VANTAALLA, KUN VERTAILU TEHDÄÄN ÖLJYLÄMPÖÖN Kuukausi Säästöt verrattuna öljylämpöön LP+Sä LP+Öljy LP+Kl tammi helmi maalis huhti touko kesä heinä elo syys loka marras joulu ,1 % -52,1 % -60,0 % Metropoli

24 LÄMPÖPUMPPUJEN KÄYTÖN ESIMERKKIEN KOONTI VANTAAN KERROSTALON 14000m 3 LÄHTÖARVOILLA MÄÄRITETTYNÄ Lämmitys Säästö Investointi T-maksu Sijainti tapa a Lämmönlähde Vantaa kaukolämpö ,6 Poistoilman LTO Vantaa öljy ,0 Poistoilman LTO Vantaa kaukolämpö ,4 Lämpökaivot Vantaa öljy ,3 Lämpökaivot Helsinki kaukolämpö ,7 Poistoilman LTO Espoo kaukolämpö ,6 Poistoilman LTO Helsinki LP+sähkö ,6 Lämpökaivot + jäähd.

25 KERROSTALOJEN POISTOILMAN LTO LÄMPÖPUMPUILLA CO2 PÄÄSTÖJÄ MOTIVAN OHJEEN MUKAAN MÄÄRITETTYNÄ VAIHTOEHTOISET CO2 PÄÄSTÖT CO2 PÄÄSTÖT kg/a LÄMMITYSVAIHTOEHDOT Enersys/HH/

26 UUDISRAKENNUSKOHDE HELSINGISSÄ, RAKENTEILLA. ASUINPALVELUTALO RAKENNUSTILAVUUS 15000m 3 KERROSALA 4000m 2 VESIKIERTOINEN LATTIALÄMMITYS TULO- / POISTOILMANVAIHTO KIINTEISTÖJÄÄHDYTYS KOKO TILAVUUTEEN LISÄ- JA VARALÄMPÖ SÄHKÖLLÄ LÄMMITYSTEHON TARVE 170kW LÄMPÖPUMPPU 104kW LÄMPÖPUMPUN JÄÄHDYTYSTEHO 125kW (kj)

27 POISTOILMAN LÄMMÖN TALTEENOTON LÄMPÖPUMPULLA ESIMERKKI KERROSTALO 14000m 3 TURUSSA ENERGIASUHTEET LÄMMITYKSESSÄ NORMIVUOTENA, LPopt.1+sähkö+jäähdytys 5,8 % LP jäähdytyenergia (lämpökaivot) LP jäähdytyenergia (jäähdytys) LP sähköenergia 29,8 % LP sähköenergia Lisäenergia (sähkö) 54,5 % 9,9 %

28 UDISKERROSTALON LÄMMITYS JA JÄÄHDYTYS LÄMPÖPUMPULLA ESIMERKKI PALVELUKERROSTALO 15000m 3 HELSINGISSÄ SÄÄSTÖT JA KANNATTAVUUS NORMIVUOTENA YKSIKKÖHINTOJEN MUUTTUESSA, LPopt.1+SÄHKÖ 9,0 8,0 Säästö /a Hintamuutos % 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 7,0 6,0 5,0 4,0 3,0 2,0 Koroton takaisinmaksuaika/a

29 Periaatekaavio kaukolämpölämmityskohteisiin, jonka periaatteen mukaisesti selvitykset on laadittu.

30 Periaatekaavio öljylämmityskohteisiin, jonka periaatteen mukaisesti selvitykset on laadittu. Enersys/HH/

31 Tiivistelmä aiheesta. Lämpöpumput integroiduissa lämmön ja kylmän tuotantomuotona on varteen otettava vaihtoehto myös kerrostalojen ilmasto-talkoissa. Kukin kohde vaatii ammattitaitoisen selvityksen laitteiden sopivuudesta ja kannattavuudesta kohteeseen. Selvitykseen on sisällytettävä myös olemassa oleva tekniikka. Selvitys on myös edellytys mahdolliselle investointituelle. Lämpöpumppuja valmistavan teollisuuden on otettava huomioon suoritusarvojen vaikutukset vuositaseeseen. Optimoidun laitoksen lämmitysenergiasta voi jopa puolet (50%) olla kerran jo maksettua ja auringosta saatua ilmaista lämpöenergiaa. Jäähdytysenergiaa saadaan ilman lämpökaivoja vain konejäähdytystoiminnolla. Vapaajäähdytys tarvitsee lämpökaivoja, jolloin sekin on lähes päästötöntä. Tästä on hyötyä myös lämmityksessä. Lämpöpumppua käytettäessä ilmanvaihdon LTO laitteena, saadaan kerran maksettua energiaa takaisin, säästöt ovat luokkaa 10-30% kaukolämpötaloissa ja öljylämmitystaloissa jopa 60%. Metropoli

32 KIITOKSET MIELENKIINNOSTA KYSYMYKSIÄ?