Tulevaisuuden kaukolämpöasuinalueen energiaratkaisut (TUKALEN) Loppuseminaari 16.10.2014 Kaukolämpökytkennät ja alueverkot Miika Rämä
Sisältö Tutkimuskohde Lähtötietojen määrittely ja työkalut Työvaiheet Tavoitteet Päätulokset Johtopäätökset 17.10.2014 2
Tutkimuskohde Aiheena nykyisten rakennusmääräysten mukaisen pientaloalueen liittäminen kaukolämpöön, konkreettisena tutkimuskohteena Hyvinkään asuntomessualueen kaukolämpöjärjestelmä Kaksi eri verkkorakennetta 100 % liityntäaste eli kaikki alueen kuluttajat järjestelmässä 47 % liityntäaste eli nykytilannetta vastaava verkkorakenne Kuluttajia 17 kpl Kuluttajia 40 kpl Kerrosala 6 033 m2 Kerrosala 14 386 m2 Vuosikulutus 511 MWh Vuosikulutus 1 231 MWh Verkon pituus 1 223 m Verkon pituus 1 675 m Kulutustiheys 0.42 MWh/m Kulutustiheys 0.74 MWh/m 17.10.2014 3
Lähtötietojen määrittely ja työkalut Lämmitysenergiankulutus selvitettiin IDA Indoor Climate & Energy mallia, jolla kolme alueen taloa määriteltiin tarkemmin Loput kuluttajista mallinnettiin esimerkkitalon ominaiskulutuksen perusteella Käyttöveden kulutusaikasarjageneraattorilla saatiin realistiset, kullekin kuluttajalle yksilölliset aikasarjat Verkko mitoitettiin jo rakennetun verkon tai kulutuksen mukaisesti Varsinaisena työkaluna VTT:n kehittämä kaukolämpöverkkosimulointimalli 17.10.2014 4
Työvaiheet 1) Osakomponenttien määrittely järjestelmä Verkkorakenne Putkilinjat, putkikoot, kuluttajien ja tuotantopisteiden sijainnit Kuluttajat Kulutusaikasarjat, lämmönsiirrinmäärittely Tuotanto (liityntä muuhun kaukolämpöjärjestelmään) Menolämpötila (85 C lämmityskaudella, 75 C muuten) 2) Eri laskentatapausten ajo verkkosimulointimallilla 3) Tuloksien käsittely 4) Johtopäätökset 17.10.2014 5
Tutkimuksen tavoitteet Verkon toiminta yleisellä tasolla Lämpötilat ja paineet Erityishuomio lämmityskauden ulkopuolella Eri kiertojärjestelyiden toiminta riittävän lämpötilatason ylläpitämiseksi matalan kulutuksen aikana Kiertojärjestely verkon päissä tai jokaisella kuluttajalla Lämpöhäviöt eri tutkimustapauksissa Tärkein tehokkuutta kuvaava tulos, siirron hyötysuhde Matalalämpötilaratkaisu Vertailu muihin laskentatapauksiin 17.10.2014 6
Tuloksia, lämpöhäviöt Vasemmalla toteutuneen järjestelmän ja oikealla 100 % liityntäasteen kuukausittaiset lämpöhäviöt Vuositasolla lämpöhäviöt olivat 15-19 % toteutuneelle ja 9-10 % 100 % liityntäasteen järjestelmälle 17.10.2014 7
Tuloksia, lämpötilatasot Alla kaukolämmön paluulämpötila alueelta toteutuneella ja 100 % liityntäasteella Oikealla paluulämpötilan kuukausittaiset keskiarvot 17.10.2014 8
Tuloksia, matalalämpötilaratkaisu Matalalämpötilaratkaisussa verkon menolämpötilaa laskettiin 60 C saakka, käyttöveden lämpötilavaatimus laskettiin 55 C asti Liityntäputket jouduttiin mitoittamaan uudelleen kasvaneen virtauksen johdosta Muilta osin 100 % liityntäastetta vastaava tilanne Tuloksena korkeammat paluulämpötilat ja n. 10 % matalammat lämpöhäviöt 17.10.2014 9
Johtopäätökset Matalan kulutustiheyden alueilla verkon suunnittelun merkitys korostuu ja vaatimukset tarkkuudelle tulevaisuuden kehityksen osalta ovat suuremmat Vastaavat alueet vaativat usein jonkin ohivirtausjärjestelyn, jotta kaukolämmön menopuolen lämpötilataso olisi riittävän korkea käyttöveden tuottamiseen matalan kulutuksen aikana Tutkitut tapaukset kaikki toimivia järjestelmiä, mutta tuloksista nähdään selkeästi kuinka tärkeää on saavuttaa korkea liityntäaste järjestelmän kokonaistehokkuuden korottamiseksi kaukolämmölle hyväksyttävälle tasolle Matalalämpötilaratkaisu pienentää lämpöhäviöitä, mutta vaati laskentatapauksissa suurempia putkikokoja 17.10.2014 10
TEKNOLOGIASTA TULOSTA