FI12357U1 - Kiinteistön lämmitysjärjestelmä - Google Patents

Description

KIINTEISTÖN LÄMMITYSJÄRJESTELMÄ

TEKNIIKAN ALA

[0001] Esillä oleva keksintö liittyy kiinteistön lämmitysjärjestelmiin, jotka hyödyntävät kaukolämpöä.

TAUSTA

[0002] Kaukolämpö on Suomen yleisin lämmitysmuoto joka lämmittää energiatehokkaasti ja toimintavarmasti kaikentyyppiset kiinteistöt. Kaukolämpö toimitetaan asiakkaille kaukolämpöverkolla, jossa menolinja, menopuoli, ja paluulinja, ts. paluupuoli. Lämmitettävä kohde, kuten kiinteistö liitetään kaukolämpöverkon menopuoleen j a paluupuoleen kiinteistön lämmönjakokeskuksessa. Lämmönjakokeskuksessa kaukolämpöverkkoveden menopuolen lämpö siirretään lämmönsiirtimien kautta kiinteistön lämmönjakolaitteisiin, kuten pattereihin, lattialämmitysverkostoon tai ilmanvaihtoon sekä lämpimään käyttöveteen. Lämmönsiirtimissä jäähtynyt kaukolämpövesi palaa jäähtyneenä paluupuolella takaisin tuotantolaitokseen uudelleen lämmitettäväksi. Kaukolämpövesi ei kierrä talojen lämmitysverkossa. Perustuen havaintoihin Porvoosta vuoden 2016 talven ja kesän aikana kaukolämpöverkon runkolinjan menopuolen lämpötila voi vaihdella 115 - 80 °C ja paluupuolen lämpötila voi vaihdella 62,8-41 °C.

[0003] Paluupuolen veden korkea lämpötila johtaa huonoon hyötysuhteeseen kaukolämmöntuotannossa. Käytettäessä biovoimaloita kaukolämmöntuotantoon, paluupuolen veden korkea lämpötila heikentää hyötysuhdetta ja siten nostaa polttoainekuluja. Savukaasupesurin toimintaprosentti/teho nousee paluun ollessa viileämpi.

YHTEENVETO

[0004] Keksinnölle on tunnusomaista se, mitä on esitetty itsenäisen suoj avaatimuksen tunnusmerkkiosassa.

[0005] Keksinnön ansiosta kaukolämmön lämpökäyttöaluetta on mahdollista laajentaa, koska sekä menolinjan että paluulinjan lämpöenergiaa voidaan käyttää lämmitykseen. Näin paluulinjan mahdollista ylilämpöä saadaan hyödynnettyä. Keksintö soveltuu käytettäväksi monenlaisissa lämmityskohteissa, kuten kiinteistöissä, jotka voivat olla uudis- tai saneerauskohteita.

[0006] Paluulinjan lämpöenergian hyödyntäminen kiinteistön lämmitykseen tuo hyötyjä myös kaukolämmön tuottajille parempana hyötysuhteena runkolinjan paluun ollessa viileämpi ilman teknisiä muutoksia voimalaitoksiin. Käytettäessä kaukolämmön tuotantoon biovoimalaitoksia, keksintö mahdollistaa säästöjä biovoimaloiden polttoaineen kulutuksessa pesureiden hyötysuhteen kasvaessa paluulinjan ollessa viileämpi ja paluun myydystä ylilämmöstä (MWh).

[0007] Tämänhetkiseen menettelytapaan verrattuna nostetaan koko verkoston lämpökäyttöaluetta yllämainituilla hyödyillä vähäisillä muutoksilla. Uusi menetelmä voidaan ottaa käyttöön uudis- ja saneerauskohteissa joissa halutaan uudentyyppisen ja mahdollisesti edullisemman lämmitysmuotovaihtoehdon. Energiayhtiöiden paluupuolen ylilämmön myyminen mahdollistaisi halvemman MWh veloituksen.

PIIRUSTUKSEN LYHYT KUVAUS

[0008] Seuraavassa keksinnön eräitä sovellutusmuotoja kuvataan seikkaperäisemmin viittauksin oheisiin piirustuksiin, joissa: KUVA 1 havainnollistaa erään suoritusmuodon mukaista lämmitysjäijestelmää.

SOVELLUTUSMUODOT

[0009] Keksintö perustuu siihen, että lämmitettävälle kohteelle, kuten kiinteistölle, tuodaan kaksi paluupuolta ja yksi menopuoli kaukolämpöverkosta. Toista paluuputkista käytetään kaukolämpöveden ottamiseksi lämmitettävään kohteeseen ja toista jäähtyneen kaukolämpöveden palauttamiseksi kaukolämpöverkkoon. Paluupuolen putket on erotettu toisistaan välimatkan päähän sekoittumisen estämiseksi. Näin sekä paluulinjan että menolinjan lämpöenergiaa voidaan käyttää kiinteistön lämmitystarpeisiin.

[0010] Tässä asiayhteydessä ilmaisu menolinja ja paluulinja viittaavat putkiin tai linjoihin menopuolella ja paluupuolella, jotka ovat sopivia veden tai muun lämpöenergian siirtämiseen soveltuvan nesteen kuljettamiseen lämmönsiirtämiseksi nesteeseen sitoutuneena lämmöntuotantolaitoksen ja kiinteistön tai muun lämmitettävän kohteen välillä. Vesi tai muu neste kuljetetaan menolinjassa tuotantolaitokselta lämmitettävään kohteeseen, jossa neste jäähtyy. Jäähtynyt neste kuljetetaan paluulinjassa takaisin lämmitettäväksi tuotantolaitokseen. Kiinteistö voi olla rakennus, esimerkiksi talo tai muu rakennus, jossa on lämmitettävää tilavuutta ja käytetään lämmintä käyttövettä. Kiinteistöä lämmitetään yhdellä tai useammalla lämmityslaitteella. Näin ollen kiinteistön lämmitys palvelee kiinteistön tilavuuden pitämistä halutussa lämpötilassa kiinteistön kunnossapitämistä ja käyttöä, kuten asumista varten. Lämmintä käyttövettä lämmitetään käyttöveden lämmitysjärjestelmällä, josta lämmitetty vesi johdetaan kiinteistön lämminvesiverkostoon. Lämmin käyttövesi on kiinteistön lämminvesiverkostossa tyypillisesti vähintään 50 - 55 °C, mutta lämpötila voi olla suurempikin. Käyttöveden lämmitysjärjestelmältä kiinteistön lämminvesiverkostoon lähtevä vesi on yleensä huomattavasti tätä korkeampaa, esimerkiksi 65 °C, jotta edellä mainittu vähimmäislämpötila lämminvesiverkostossa saavutetaan.

[0011] KUVA 1 havainnollistaa erään suoritusmuodon mukaista lämmitysjärjestelmää. Kuviossa kaukolämpöveden virtaussuuntia on havainnollistettu nuolin. Lämmitysjäijestelmä voi olla kiinteistön tai muun lämmitettävän kohteen lämmitysjärjestelmä. Lämmitysjärjestelmä voi käsittää korkealämpöosan 102 lämpimän käyttöveden 112 lämmittämiseksi ja matalalämpöosan 104 kiinteistön lämmittämiseksi. Lämmitysjärjestelmän korkealämpöosa 102 on kytketty kaukolämmön menolinjaan 106. Matalalämpöosan 104 meno 132 on kytketty kiertovesipumpun 114 välityksellä kaukolämmön paluulinjaan 108. Matalalämpöosan 104 paluu on kytketty kaukolämmön paluulinjaan 108 välimatkan 116 päässä matalalämpöosan 104 menosta 132.

[0012] Eräässä suoritusmuodossa, korkealämpöosan meno 136 ja matalalämpöosan meno 132 on yhdistetty kaukolämpöveden johtamiseksi matalalämpöosaan 104. Näin kaukolämmön matalalämpöosan menon 132 liikaviilennystä voidaan välttää tai jopa estää. Matalalämpöosan menon alarajan alittamisen estämiseksi, korkealämpöosan menoja matalalämpöosan meno voidaan yhdistää venttiilein, 118, kuten tasausventtiilillä ja/tai sekoitusventtiilillä.

[0013] Eräässä suoritusmuodossa korkealämpöosasta matalalämpöosaan johdettavan kaukolämpöveden määrää ohjataan matalalämpöosan 104 menon 132 lämpötilan perusteella. Jos matalalämpöosan 104 menon 132 lämpötila on esimerkiksi alle 38 °C, lisätään korkealämpöosasta matalalämpöosaan johdettavan kaukolämpöveden määrää. Jos matalalämpöosan 104 menon 132 lämpötila on esimerkiksi yli 38 °C, vähennetään korkealämpöosasta matalalämpöosaan johdettavan kaukolämpöveden määrää. Matalalämpöosan 104 menon 132 lämpötilaa voidaan mitata lämpötila sensorilla, joka on asennettu mittaamaan matalalämpöosan 104 menon 132 lämpötilaa. Kynnyslämpötilaksi voidaan asettaa edellä mainitun 38 °C sijasta myös jokin toinen lämpötila.

[0014] Eräässä suoritusmuodossa, matalalämpöosa 104 esilämmittää kiinteistön käyttöveden 110 ja esilämmitetty käyttövesi lämmitetään lopulliseen lämpötilaansa korkealämpöosassa. Näin käyttöveden riittävä lämmitys lämpimän käyttöveden 112 tuottamiseksi voidaan turvata vuoden ympäri. Paluulinjasta saatava energia voi olla yksistään riittämätön lämpimän käyttöveden lämmitykseen.

[0015] Eräässä suoritusmuodossa, korkealämpöosan paluu 138 on yhdistetty matalalämpöosan paluun 134 kautta kaukolämmön paluulinjaan 108. Näin sekä korkealämpöosa ja matalalämpöosa tarvitsevat vain yhden paluun.

[0016] Eräässä suoritusmuodossa, matalalämpöosa 104 käsittää lämmönvaihtimen lämmön siirtämiseksi kaukolämmön paluulinjasta saatavasta vedestä yhteen tai useampaan kiinteistön lämmityslaitteeseen.

[0017] Eräässä suoritusmuodossa, kiinteistön lämmityslaitteet käsittävät lattialämmitysjäijestelmän 124, nestekiertoisen patterijäijestelmän 126, nestekiertoisen ilmanvaihdon lämmityskenno/patteri järjestelmän 128.

[0018] Eräässä suoritusmuodossa, korkealämpöosa 102 käsittää lämmönvaihtimen lämmön siirtämiseksi kaukolämmön menolinjasta saatavasta vedestä kiinteistön lämpimään käyttöveteen 112.

[0019] Eräässä suoritusmuodossa, matalalämpöosan menoon 132, korkealämpöosan menoon 136, matalalämpöosan paluuseen 134 ja korkealämpöosan paluuseen 138 on yhdistetty mittalaitteet 120 energiankulutuksen mittaamiseksi, ja lämmitysjäijestelmä käsittää matalalämpöosan 104 ja korkealämpöosan 102 kesken jaetun energialukulaitteen 130 tai matalalämpöosan ja korkealämpöosan erilliset energialukulaitteet.

[0020] Erään suoritusmuodon mukaisessa esimerkissä keksinnön toteutuksesta lämmitettävälle kohteelle, kuten kiinteistölle, tuodaan kaksi putkea kaukolämpöverkon paluupuoleen, matalalämpöosan meno 132 ja paluu 134, ja yksi putki kaukolämpöverkon menopuoleen, korkealämpöosan meno 136. Yhdestä paluupuolen putkista muodostuu lämmitettävän kohteen, kuten talon, matala-meno, jolla lämmitetään kiinteistöä sekä esilämmitetään kiinteistön käyttövettä 110. Kiinteistön lämmin käyttövesi 112 voidaan esilämmittää tai lämmittää matala-menolla kaukolämpöveden viilennyksen maksimoimiseksi, jos matala-menon lämpötilat ovat riittävän korkeat käyttöveden lämmittämiseen. Lisäksi menopuolelta saatavaa kaukolämpöä voidaan käyttää lämmittämään lämmintä käyttövettä 112 tarpeen mukaan ja/tai tasaamaan varmuustoimena jäijestelmän matala-menoa. Paluuputket yhdistetään lämpöverkoston runkopaluuputkeen tiettyyn etäisyyteen toisistaan, jotta ne ovat välimatkan 116 päässä toisistaan ja eivät sekoitu. Runkopaluuneste kierretään kohteen / kiinteistön kautta omalla kiertovesipumpulla.

[0021] Toteutuksessa lämmitettävään kohteeseen on asennettu lämmityslaitteita, jotka voivat käsittää yhden tai useamman seuraavista: IV lämmityspatteri, 35 -40 °C, matalalämpöpatteri 35 - 40 °C, tai lattialämmitys. Toteutus siis mahdollistaa lämmitettävään kohteeseen täydellisen matalalämpöjärjestelmän.

[0022] Toteutuksessa liittymäkohtainen liian viileä matala-meno lämpötila nostetaan tarpeen mukaan venttiilein, 118, esimerkiksi tasaus / sekoitusventtiilillä, joka toimii turvana kiinteistön matalalämpö järjestelmälle, tarkoittaen matala-menon ollessa liian viileä ylläpitämään kohteen matalalämpöjärjestelmää.

[0023] Toteutuksessa matala-meno on kytketty kiertovesipumpun 114 välityksellä kaukolämmön paluulinjaan. Matala-menosta sekä menopuolelta otettua lämpöä mitataan mittalaitteilla / sensoreilla 120, jotka ovat luettavissa energialukulaitteen, yksikkönä esim. MWh tai kWh, kautta. Kiinteistön lämmitysjärjestelmällä matala-menosta ja kaukolämmön menopuolelta saatava kaukolämpö voidaan käyttää kiinteistön ja lämpimän käyttöveden lämmitykseen. Lämmitysjäijestelmä voi käsittää matalalämpöosan 104 kiinteistön lämmittämiseksi sekä korkealämpöosan 102 lämpimän käyttöveden lämmittämiseksi. Matalalämpöosa voi olla yhdistetty korkealämpöosaan siten, että lämpimän käyttöveden esilämmitys tapahtuu matalalämpöosassa siirrettävällä lämmöllä ja lopullinen lämmitys lämpimän käyttöveden tavoitelämpötilaan tapahtuu korkealämpöosassa siirrettävällä lämmöllä. Näin yhdistetyissä matalalämpöosassa ja korkealämpöosassa matalalämpöosassa esilämmitetty käyttövesi johdetaan matalalämpöosasta korkealämpöosaan.

[0024] Keksintö mahdollistaa, että lämmitettävän kohteen energiankäyttö voidaan jakaa kahteen osaan. Energiankäyttöä voidaan näin seurata matala-menosta käytetyn energian suhteen sekä kaukolämmön menolinjasta käytetyn energian suhteen. Näin myös matala-menosta käytettyä energiaa ja menolinjasta käytetty energia voidaan eriyttää laskutuksessa. Jokaisen lämmitettävän kohteen matala-meno sekä perinteinen menoja paluutiedot voidaan seurata mittalaitteilla ja jakaa matala-menoon ja kaukolämmön menolinjan käyttöön.

[0025] Kohteen / kiinteistön lämpöjakokeskus säädetään perinteiseen tyyliin verrattuna eri parametreille. Myös kohteen / kiinteistön kaukolämpöputket ja lämmönvaihtimien koot otettava huomioon sekä virtaukset säädettävä kiinteistön tarpeisiin kuten perinteiseen kaukolämpöliittymän tapaan.

[0026] Talon / kohteen energiankäyttö jaetaan kahteen osaan. Jaettu laskutus muodostuu käytetystä energiasta matala-menosta ja perinteisestä menosta. Jokaisen kohteen / kiinteistön matala-meno sekä perinteinen menoja paluutiedot seurataan niin kuin ennen mutta jaetulla käytöllä.

[0027] Toteutus tuo merkittäviä hyötyjä, mm: kaukolämpövoimalan hyötysuhde kasvaa ja päästöt vähenevät; energiayhtiön ei tarvitse muuttaa toimintaperiaatetta tai laitteistoa, tai runkolinjoja; energiayhtiön ei tarvitse investoida pumppuviilennyspesureihin; energiayhtiön laskutuslämpöalue kaukolämmössä laajenee ja viilennyskulut muuttuvat tuloiksi; mahdollistaa kaksi-suuntaisen kaukolämpöliittymän.

TEOLLINEN KÄYTÖKELPOISUUS

[0028] Keksintö soveltuu käytettäväksi kiinteistöissä ja muissa kaukolämmöllä lämmitettävissä kohteissa.

VIITENUMEROLUETTELO 102 korkealämpöosa 104 matalalämpöosa 106 menolinja 108 paluulinja 110 käyttövesi 112 lämmin käyttövesi 114 kiertovesipumppu 116 välimatka 118 venttiili 120 mittalaitteita 124 lattialämmitysjärjestelmä 126 nestekiertöinen patterijärjestelmä 128 nestekiertoinen ilmanvaihto lämmityskenno/patterijärjestelmä 130 energi alukul ai te 132 matalalämpöosan meno 134 yhdi stetty paluu 136 korkealämpöosan meno 138 korkealämpöosan paluu

Claims (8)

SUOJAVAATIMUKSET

1. Kiinteistön lämmitysjärjestelmä, joka käsittää korkealämpöosan (102) lämpimän käyttöveden (112) lämmittämiseksi ja matalalämpöosan (104) kiinteistön lämmittämiseksi, jolloin - kiinteistön lämmitysjärjestelmän korkealämpöosa on kytketty kaukolämmön menolinjaan (106), - matalalämpöosan (104) meno (132) on kytketty kiertovesipumpun (114) välityksellä kaukolämmön paluulinjaan (108), ja - matalalämpöosan (104) ja korkealämpöosan (102) yhdistetty paluu (134) on kytketty kaukolämmön paluulinjaan (108) välimatkan (116) päässä matalalämpöosan (104) menosta (132), tunnettu siitä, että - korkealämpöosan (102) meno (136) ja matalalämpöosan (104) meno (132) on yhdistetty kaukolämpöveden johtamiseksi korkealämpöosasta matalalämpöosaan.

2. Suojavaatimuksen 1 mukainen lämmitysjärjestelmä, tunnettu siitä, että korkealämpöosasta (102) matalalämpöosaan (104) johdettavan kaukolämpöveden määrää ohjataan matalalämpöosan (104) menon (132) lämpötilan perusteella.

3. Suojavaatimuksen 1 tai 2 mukainen lämmitysjärjestelmä, tunnettu siitä, että matalalämpöosa (104) esilämmittää kiinteistön käyttöveden (110) ja esilämmitetty käyttövesi lämmitetään lopulliseen lämpötilaansa korkealämpöosassa (102) jos tarvetta.

4. Suojavaatimuksen 1 tai 2 mukainen lämmitysjärjestelmä, tunnettu siitä, että korkealämpöosan (102) paluu (138) on yhdistetty matalalämpöosan (104) paluun (134) kautta kaukolämmön paluulinjaan (108).

5. Suojavaatimuksen 1, 2, 3 tai 4 mukainen lämmitysjäijestelmä, tunnettu siitä, että matalalämpöosa (104) käsittää lämmönvaihtimen lämmön siirtämiseksi kaukolämmön paluulinjasta (108) saatavasta vedestä yhteen tai useampaan kiinteistön lämmityslaitteeseen.

6. Suojavaatimuksen 5 mukainen lämmitysjärjestelmä, tunnettu siitä, lämmityslaitteet käsittävät lattialämmitysjäijestelmän (124), nestekiertoisen patterijärjestelmän (126) ja/tai nestekiertoisen ilmanvaihdon lämmityskenno/patteri järjestelmän (128).

7. Suojavaatimuksen 1, 2, 3, 4, 5 tai 6 mukainen lämmitysjärjestelmä, tunnettu siitä, että korkealämpöosa (102) käsittää lämmönvaihtimen lämmön siirtämiseksi kaukolämmön menolinjasta (106) saatavasta vedestä kiinteistön käyttöveteen.

8. Suojavaatimuksen 1, 2, 3, 4, 5, 6 tai 7 mukainen lämmitysjärjestelmä, tunnettu siitä, että matalalämpöosan (104) menoon (132), korkealämpöosan (102) menoon (136), matalalämpöosan (104) paluuseen (134) ja korkealämpöosan (102) paluuseen (138) on yhdistetty mittalaitteet (120) energiankulutuksen mittaamiseksi, ja lämmitysjärjestelmä käsittää matalalämpöosan (104) ja korkealämpöosan (102) kesken jaetun energialukulaitteen (130) tai matalalämpöosan (104) ja korkealämpöosan (102) erilliset energi alukul aitteet.