FI129363B - Menetelmä ja järjestelmä kaukolämmön jäähtymän parantamiseksi - Google Patents

Abstract

Keksintö koskee kaukolämpölämmitysjärjestelmää, johon kuuluu - kaukolämmön ensiöpiiri käsittäen • kaksivetoisen käyttöveden lämmönvaihtimen (10), joka käsittää ylemmän osan (108) ja alemman osan (109), • tai vastaavasti järjestetyn kahden yksivetoisen lämmönvaihtimen ja väliputkitusten muodostaman kokonaisuuden, ja lämmityskierron lämmönvaihtimen (14), joissa palaava lämminkiertovesi on liitetty käyttöveden lämmönvaihtimeen (10) kylmäveden ja lämminveden yhteiden väliin ja lämmityskierron lämmönvaihtimen (14) kaukolämpöveden paluu on liitetty käyttöveden lämmönvaihtimen (10) alempaan osaan (109) välisyöttökytkennällä, - lämmityspiiri (22) kierrättäen kiertovettä säädettävästi kulutuskohteissa lämmityskierron lämmönvaihtimen (14) kautta. Lisäksi - käyttöveden lämmönvaihdin (10) käsittää väliottoyhteen (102) ylemmästä osasta (108) palaavan kaukolämpöveden johtamiseksi käyttöveden lämmönvaihtimen (10) ulkopuolelle, - käyttöveden lämmönvaihtimessa (10) lämminkiertoveden paluuta lämmittävä kaukolämpövesi on johdettu väliottoyhteestä (102) lämmityskierron lämmönvaihtimeen (14), jolloin lämmityskierron lämmönvaihdin (14) on sovitettu lämmitettäväksi säädettävästi kaukolämmön menovedellä tai käyttöveden lämmönvaihtimen (10) ylemmästä osasta (108) palaavalla kaukolämpövedellä tai näiden yhdistelmällä, ja - väliottoyhteen (102) ja välisyöttöyhteen (103) välillä on säätöventtiili (30) ja putki (35). Keksintö koskee myös vastaavaa menetelmää.

Description

MENETELMÄ JA JÄRJESTELMÄ KAUKOLÄMMÖN JÄÄHTYMÄN PARANTAMISEKSI Keksinnön kohteena on kaukolämpölämmitysjärjestelmä, johon kuu- luu e kaukolämmön ensiöpiiri käsittäen ainakin o joko kaksivetoisen käyttöveden lämmönvaihtimen, joka käsittää ylemmän osan ja alemman osan, ja jossa kaukolämmön tuleva virta on ohjattu ylempään osaan samalla kun siitä on sovitettu poistumaan lämminvesi, o tai vastaavasti järjestetyn kahden yksivetoisen lämmönvaihtimen ja väliputkitusten muodostaman ko- konaisuuden, ja lämmityskierron lämmönvaihtimen, joissa palaava läm- minkiertovesi on liitetty käyttöveden lämmönvaihtimeen kylmäveden ja lämminveden yhteiden väliin ja lämmitys- kierron lämmönvaihtimen kaukolämpöveden paluu on lii- tetty käyttöveden lämmönvaihtimen alempaan osaan esi- lämmittämään käyttövettä välisyöttökytkennällä väli- syöttöyhteen kautta, e lämmityspiiri kierrättäen kiertovettä säädettävästi ku- N lutuskohteissa lämmityskierron lämmönvaihtimen kautta, N e lämpötila-antureita ainakin kaukolämmön meno- ja paluu- > veden, lämmityskierron meno- ja paluuveden ja lämmin- & veden lämpötilojen mittaamiseksi, ja E 25 e ohjainlaitteet kaukolämmön virtaaman ohjaamiseksi ase- S tetun kulutuksen mukaan.

5 Keksinnön kohteena on myös vastaava menetelmä.

N Kaukolämpö tuotetaan tyypillisesti lämmön ja sähkön yhteistuo- tantona. Lämmön ja sähkön yhteistuotannossa vastapainevoimalaitoksen sähkön tuotantomäärä riippuu kauko- lämpöverkosta palaavan veden lämpötilasta.

Mikäli kaukolämpö- vesi ei jäähdy lämmönkuluttajien lämmönjakovaihtimissa tarvit- tavan matalaan lämpötilaan, palaavan kaukolämpöveden lämpötilaa täytyy alentaa lauhduttamalla lämpöä esimerkiksi vesistöön tai hyväksymällä sähkötehon pieneneminen.

Tarkemmin sanottuna yhteistuotannossa tuotettavan sähkön määrää rajoittaa palaavan kaukolämpöveden lämpötila.

Turbiinin läpi- kulkevan höyryn paisunta tapahtuu lauhduttimessa lämpötilan määräämään paineeseen käyttäen kaukolämpövettä, joka samalla lämpenee.

Mitä korkeampi on lauhduttimelle saapuvan palaavan kaukolämpöveden lämpötila, sitä korkeammaksi muodostuu lauh- duttimessa syntyvä paine, jotta sama energiamäärä voidaan siir- tää samaan määrään kaukolämpövettä.

Lauhduttimen paine puoles- taan toimii rajoittavana tekijänä sille, kuinka paljon turbii- nilla voidaan tuottaa sähköä.

Nykyaikaisissa kaukolämpölaitoksissa on myös savukaasujen pe- sulaitteistot (savukaasupesurit). Nämä laitteet ottavat lämpöä talteen savukaasuista ja lämmittävät kaukolämmön paluuvettä siirtäen siihen lämpöä.

Matalalämpöiseen paluuveteen lämmön- = siirto onnistuu paremmin. & - Lisäksi huono jäähtymä johtaa suurempaan virtaukseen kaukoläm- = pöverkossa, jolloin vettä täytyy pumpata enemmän, ja tämä lisää - pumppauskustannuksia.

Korkeampi paluuveden lämpötila lisää myös a 25 lämpöhäviöitä järjestelmässä. 3 1 Kaukolämmön jäähtymän vaikutus lisääntyy jatkuvasti ja yhä use- O ampi energialaitos on siirtynyt tai siirtymässä hinnoittelu- malliin, jossa hyvästä jäähtymästä asiakaskiinteistössä palki- taan halvemmalla energian hinnalla ja/tai edullisemmalla perusmaksulla. Tyypillisesti kaukolämmön jäähtymää on pyritty parantamaan välisyöttökytkennällä, jossa lämmityskierron läm- mönvaihtimen kaukolämmön paluu ohjataan käyttöveden lämmönvaih- timelle esilämmittämään käyttövettä. Energiateollisuus ry on esitellyt välisyöttökytkennän julkaisussa // Rakennusten kauko- lämmitys, määräykset ja ohjeet K1/2013'/, jossa on esitetty kaukolämmityksen kytkentävaihtoehtoja ja niiden suositeltuja käyttöalueita. Varsinkin uudiskohteissa kaukolämmön paluu on kuitenkin liian matalalämpöistä laittaa sisään perinteisestä paikasta kierron vierestä. Lämmönkulutus tapahtuu aikaisempaa matalammassa läm- pötilassa, mikä tilanne on esim. lattialämmitysjärjestelmässä. Uudiskohteissa myös käyttöveden ja ennen kaikkea sen kierron osuus lämmön tarpeesta korostuu, kun varsinaiset lämmöntarpeet ovat pieniä johtuen paksuista eristeistä ja hyvistä lämmön tal- teenotoista.

Patenttijulkaisusta DE 102013102147 Al tunnetaan kaukolämpö- lämmitysjärjestelmän lämmönjakokeskus, jossa käyttöveden läm- mönvaihtimessa lämminkiertoveden paluuta lämmittävää kaukoläm- pövettä johdetaan lämmityskiertoon. Kyseisessä järjestelmässä = lämmityskiertoon voidaan johtaa korkeintaan 70 °C kaukolämpö- N vettä. Nykyisissä kaukolämpölämmitysjärjestelmissä kaukolämpö- 5 veden lämpötila voi olla jopa 115 °C ja paine 16 bar, jolloin S kaukolämpövettä ei voida johtaa lämmityskiertoon. Kyseisessä E 25 julkaisussa käyttöveden kiertoa lämmittänyt vesi sekoittuu läm- K mityskierron paluuveteen ja kiertää sieltä lämmityslaitteisiin. 3 Tällöin on mahdollista, että jos käyttövesiprosessista palaa 3 paljon kuumaa 50-55 °C kaukolämpövettä, niin lämmityskiertoa ylilämmitetään. Lämpötilaa ei voi hallita alaspäin, jolloin esim. lattialämmitykseen järjestelmä ei sovellu lainkaan. Näin ollen julkaisussa esitetty lämmönjakokeskus ei sovi käytettä- väksi nykyaikaisessa kaukolämpöjärjestelmässä.

Patenttijulkaisusta FI 110027 B tunnetaan kaukolämpölämmitys- järjestelmän lämmönjakokeskus, jossa käyttöveden lämmönvaih- toon tarvitaan kolme erillistä lämmönvaihdinta siten, että läm- minkiertovettä lämmitetään erillisessä lämminkiertoveden läm- mönvaihtimessa ennen sen johtamista lämpimän käyttöveden läm- mönvaihtimelle.

Kyseisessä lämmönjakokeskuksessa kaukolämpö- vettä johdetaan lämminkiertoveden lämmönvaihtimesta lämmitys- kierron lämmönvaihtimelle ja sen läpi edelleen.

Myös tässä rat- kaisussa on mahdollista, että jos käyttövesiprosessista palaa paljon kuumaa 50-55 *C kaukolämpövettä, niin lämmityskiertoa ylilämmitetään.

Lämpötilaa ei voi hallita alaspäin.

Ratkaisu ei ole toteutuskelpoinen ja vaatii kesäaikaan esimerkiksi läm- mityskierron kiertovesipumpun sammuttamisen, sillä muuten ra- kennusta lämmitetään silloinkin, kun se ei sitä tarvitse.

Keksinnön tarkoituksena on aikaansaada parannettu menetelmä mahdollistamaan kaukolämmön suurempi jäähtymä lämmityskoh- teessa.

Tämän keksinnön tunnusomaiset piirteet ilmenevät ohei- sesta patenttivaatimuksesta 1. Keksinnön tarkoituksena on myös = aikaansaada parannettu kaukolämpölämmitysjärjestelmä mahdol- N listamaan kaukolämmön suurempi jäähtymä lämmityskohteessa.

Tä- 5 män keksinnön tunnusomaiset piirteet ilmenevät oheisesta pa- & tenttivaatimuksesta 4. = + 25 Keksinnön mukaisessa menetelmässä kaukolämmön jäähtymän paran- S tamiseksi kaukolämpölämmitysjärjestelmään kuuluu kaukolämmön = ensiöpiiri käsittäen ainakin joko kaksivetoisen käyttöveden N lämmönvaihtimen, joka käsittää ylemmän osan ja alemman osan, ja jossa kaukolämmön tuleva virta on ohjattu ylempään osaan samalla kun siitä on sovitettu poistumaan lämminvesi, tai vastaavasti järjestetyn kahden yksivetoisen lämmönvaihtimen ja väliputkitusten muodostaman kokonaisuuden, ja lämmityskierron lämmönvaihtimen, joissa palaava lämminkiertovesi on liitetty käyttöveden lämmönvaihtimeen kylmäveden ja lämminveden yhteiden 5 väliin, ja käyttöveden lämmönvaihtimen ylemmästä osasta palaava kaukolämpövesi on liitetty lämmityskierron lämmönvaihtimeen, ja lämmityskierron lämmönvaihtimen kaukolämpöveden paluu on liitetty käyttöveden lämmönvaihtimen alempaan osaan esilämmit- tämään käyttövettä välisyöttökytkennällä.

Menetelmässä kierto- vettä kierrätetään säädettävästi kulutuskohteissa lämmitys- kierron lämmönvaihtimen kautta, mitataan ainakin lämmityskier- ron menoveden lämpötila ja lämmityskierron paluuveden lämpö- tila, ja ohjataan kaukolämmön virtaamaa asetetun kulutuksen mu- kaan.

Menetelmässä käyttöveden lämmönvaihtimen ylemmästä osasta palaavan kaukolämpöveden lämpötila mitataan lämpötila-antu- rilla, ja lämmityskierron lämmönvaihdinta lämmitetään säädet- tävästi kaukolämmön menovedellä tai käyttöveden lämmönvaihtimen ylemmästä osasta palaavalla kaukolämpövedellä tai näiden yh- distelmällä siten, että käyttöveden lämmönvaihtimen ylemmästä osasta palaava kaukolämpövesi johdetaan kokonaisuudessaan läm- mityskierron lämmönvaihtimelle, jos käyttöveden lämmönvaihti- — men ylemmästä osasta palaavan kaukolämpöveden lämpötila on kor- O keampi kuin lämmityskierron paluuveden lämpötila ja lämmitys- 5 kierron menoveden lämpötilan asetusarvoa ei ylitetä, tai käyt- > 25 töveden lämmönvaihtimen ylemmästä osasta palaava kaukolämpövesi z johdetaan osittain lämmityskierron lämmönvaihtimelle siinä mää- N rin, että lämmityskierron menoveden lämpötilan asetusarvo saa- 3 vutetaan, ja osittain käyttöveden lämmönvaihtimen alempaan

3 osaan.

Talla tavoin kaukolämmön jäähtymää saadaan parannettua lämmi- tyskohteessa ja lämmityskierron lämmönvaihtimen lämmityksen säädettävyys on huomattavasti tekniikan tason mukaisia mene- telmiä parempi erityisesti matalalämpöisissä lammityspiireissa sekä lämmityskauden alussa ja lopussa ja muulloin, kun lämmi- tyksen tarve on vähäistä.

Edullisesti lämmityskierron lämmönvaihdinta lämmitetään kauko- lämmön menoveden ja käyttöveden lämmönvaihtimen ylemmästä osasta palaavan Kaukolämpöveden yhdistelmällä, jos lämmitys- kierron menoveden lämpötilan asetusarvoa ei saavuteta pelkäs- tään käyttöveden lämmönvaihtimen ylemmästä osasta palaavan kau- kolämpöveden luovuttamalla lämmöllä. Tällä tavoin lämmityspii- riin saadaan riittävä lämpötila kylminä vuoden aikoina tai muulloin, kun lämmityksen tarve on suurta.

Edullisesti käyttöveden lämmönvaihtimen ylemmästä osasta pa- laava kaukolämpövesi johdetaan kokonaisuudessaan suoraan käyt- töveden lämmönvaihtimen alempaan osaan, jos lämmityspiirissä ei ole lämmityksen tarvetta tai jos käyttöveden lämmönvaihtimen ylemmästä osasta palaavan kaukolämpöveden lämpötila on kylmem- pää kuin lämmityskierron paluuveden lämpötila. Tällä tavoin lämmityskierron lämmönvaihdinta ei lämmitetä turhaan lämmitys- kauden ulkopuolella, eikä toisaalta jäähdytetä lämmityskierron lämmönvaihdinta, jos käyttöveden lämmönvaihtimen ylemmästä N osasta palaava kaukolämpövesi on liian viileää.

> Keksinnön mukaiseen kaukolämpölämmitysjärjestelmään kuuluu ER kaukolämmön ensiöpiiri käsittäen ainakin joko kaksivetoisen I 25 käyttöveden lämmönvaihtimen, joka käsittää ylemmän osan ja a N alemman osan, ja jossa kaukolämmön tuleva virta on ohjattu 3 ylempään osaan samalla kun siitä on sovitettu poistumaan läm- N minvesi, tai vastaavasti järjestetyn kahden yksivetoisen läm- N mönvaihtimen ja väliputkitusten muodostaman kokonaisuuden, ja lämmityskierron lämmönvaihtimen, joissa palaava lämminkierto- vesi on liitetty käyttöveden lämmönvaihtimeen kylmäveden ja lämminveden yhteiden väliin ja lämmityskierron lämmönvaihtimen kaukolämpöveden paluu on liitetty käyttöveden lämmönvaihtimen alempaan osaan esilämmittämään käyttövettä välisyöttökytken- nällä välisyöttöyhteen kautta, lämmityspiiri kierrättäen kier- tovettä säädettävästi kulutuskohteissa lämmityskierron lämmön- vaihtimen kautta, lämpötila-antureita ainakin kaukolämmön meno- ja paluuveden, lämmityskierron meno- ja paluuveden ja lämmin- veden lämpötilojen mittaamiseksi, ja ohjainlaitteet kaukolämmön virtaaman ohjaamiseksi asetetun kulutuksen mukaan. Lisäksi kau- kolämpölämmitysjärjestelmän käyttöveden lämmönvaihdin käsittää väliottoyhteen ylemmästä osasta palaavan kaukolämpöveden joh- tamiseksi käyttöveden lämmönvaihtimen ulkopuolelle, käyttöve- den lämmönvaihtimessa lämminkiertoveden paluuta lämmittävä kau- kolämpövesi on johdettu väliottoyhteestä lämmityskierron läm- mönvaihtimeen, jolloin lämmityskierron lämmönvaihdin on sovi- tettu lämmitettäväksi säädettävästi kaukolämmön menovedellä tai käyttöveden lämmönvaihtimen ylemmästä osasta palaavalla kauko- lämpövedellä tai näiden yhdistelmällä, ja väliottoyhteen ja välisyöttöyhteen välillä on säätöventtiili ja putki väliotto- yhteestä palaavan kaukolämpöveden virtauksen ohjaamiseksi ko- konaan tai osittain lämmityskierron lämmönvaihtimelle tai käyt- — töveden lämmönvaihtimen alempaan osaan.

N N Tällä tavoin kaukolämmön jäähtymää saadaan parannettua lämmi- O tyskohteessa.

Q _ 25 Kun käyttöveden lämmitystarvetta ei ole, käyttöveden lämmön- E vaihtimelta palaavan kaukolämpöveden lämpötila on noin 50 - 55 S °C. Tällöin samalla kaukolämpövedellä voidaan lämmittää esimer- = kiksi märkätilojen lattialämmitys kokonaan. Käyttämällä samaa N kaukolämpövettä sekä palaavan lämminkiertoveden ja lämmitys- kierron että kylmäveden esilämmitykseen saavutetaan huomatta- vasti parempi kaukolämpöveden jäähtymä tekniikan tasoon nähden.

Tekniikan tasoon nähden keksinnön mukaisessa järjestelmässä kaukolämpö saadaan tehokkaasti siirrettyä lämmityspiiriin läm- mityskierron lämmönvaihtimen kautta ja käyttöveteen, jolloin saavutetaan hyvä kaukolämmön jäähtymä ilman kolmatta käyttöve- den lämmönvaihdinta. Keksinnön mukaisen järjestelmän ohjain- laitteet ja väliottoyhteen ja välisyöttöyhteen välillä oleva säätöventtiili ja putki mahdollistavat lämmityspiirin lämpöti- lan hallinnan, joka ei ole mahdollista tekniikan tason mukai- sissa järjestelmissä.

Edullisesti kaukolämpölämmitysjärjestelmään kuuluu lämpötila- anturi käyttöveden lämmönvaihtimen väliottoyhteestä palaavan kaukolämpöveden lämpötilan mittaamiseksi. Lämpötilatiedon pe- rusteella kaukolämpöveden virtaamaa voidaan säätää ohjainlait- teilla edulliseksi.

Edullisesti väliottoyhteen ja välisyöttöyhteen välillä oleva säätöventtiili on kolmitiesäätöventtiili. Tällä tavoin samalla komponentilla voidaan säätää kaukolämpöveden virtaamaa väliot- toyhteestä välisyöttöyhteeseen ja käyttöveden lämmönvaihti- meen.

Eräässä sovellusmuodossa säätöventtiili on sijoitettu käyttö- = veden lämmönvaihtimen sisäpuolelle. Tällä tavoin säätöventtiili N voidaan integroida käyttöveden lämmönvaihtimen rakenteeseen. > Edullisesti säätöventtiilin karaa käyttävä akseli on sijoitettu & valittuun käyttöveden lämmönvaihtimen yhteeseen. Tällä tavoin E 25 — säätöventtiilin avausastetta voidaan säätää lämmönvaihtimen ul- E kopuolelta käsin.

N Eräässä toisessa sovellusmuodossa säätöventtiili on sijoitettu & käyttöveden lämmönvaihtimen ulkopuolelle. Tällä tavoin keksin- nön mukainen järjestelmä voidaan toteuttaa myös lämmönvaihti- milla, joissa ei ole sisäänrakennettua säätöventtiiliä.

Fdullisesti kaukolämpölämmitysjärjestelmän lämmityskierron lämmönvaihdin on kaksivetoinen käsittäen yhteen välisyötölle käyttöveden lämmönvaihtimen ylemmästä osasta palaavaa kauko- lämpövettä varten. Tällä tavoin lämmityskierron lämmönvaihtimen toimintaa saadaan parannettua erityisesti matalalämpöpviireissä kuten lattialämmityksessä. Kun kaukolämpöverkon menoveden läm- pötilaa tulevaisuudessa lasketaan, tämän merkitys korostuu. Keksintöä kuvataan seuraavassa vyksityiskohtaisesti viittaa- malla oheisiin eräitä keksinnön sovelluksia kuvaaviin piirrok- siin, joissa Kuva 1 esittää erään keksinnön mukaisen kaukolämpöläm- mitysjärjestelmään kuuluvan käyttöveden lämmön- vaihtimen, Kuva 2 esittää erään keksinnön mukaisen kaukolämpökyt- kennän, joka soveltuu kaikkiin lämmityskohtei- siin, Kuva 3 esittää erään toisen keksinnön mukaisen kauko- lämpökytkennän, joka soveltuu erityisesti mata- lalämpöpiireille, ja N 20 Kuva 4 esittää levylämmönvaihtimen, jota voidaan käyt- = tää keksinnön mukaisessa kaukolämpölämmitysjär- = jestelmässä käyttöveden lämmönvaihtimena,

N E Kuvat 5a-5c esittävät levylämmönvaihtimen sisälle sovitet- 5 tua kaksitiesäätöventtiili käyttävää muunnel- D 25 maa,

O N Kuva 6 esittää yksinkertaista kaksitiesäätöventtiilin sisältävää ratkaisua.

Kuvassa 1 on esitetty keksinnön mukaiseen kaukolämpöjärjestel- mään kuuluva käyttöveden lämmönvaihtimen 10 eräs sovellusmuoto.

Kaksivetoisen käyttöveden lämmönvaihtimen 10 ensiöpuoli sisäl- tää ylemmän osan 108 ja alemman osan 109 sekä kaukolämmön tu- loyhteen 101, väliottoyhteen 102, välisyöttöyhteen 103 ja kau- kolämmön paluuyhteen 104. Käyttöveden lämmönvaihtimen 10 toi- siopuoli sisältää lämminvesiyhteen 105, lämminkiertovesiyhteen 106 sekä kylmävesiyhteen 107. Käyttöveden lämmönvaihtimessa 10 kaukolämmön tuloyhteeseen 101 tuleva ja ylemmän osan 108 väliottoyhteestä 102 poistuva kau- kolämpövesi on sovitettu lämmittämään lämminkiertoveden LVK pa- luuta.

Alemman osan 109 välisyöttöyhteeseen 103 tuleva ja kau- kolämmön paluuyhteestä 104 poistuva kaukolämpövesi on sovitettu esilämmittämään kylmävettä KV siten, että välisyöttöyhteeseen 103 tuleva kaukolämpövesi ei jäähdytä lämminkiertoveden LVK paluuta.

Käyttöveden lämmönvaihtimen 10 yhteydessä on myös kaukolämpö- veden säätöjärjestelmä, johon kuuluu säätöventtiili 30, putki 35 sekä väliottoyhteestä 102 poistuvan kaukolämpöveden lämpö- tilaa mittaava lämpötila-anturi 40. Tässä sovellusmuodossa sää- = töventtiili 30 on kolmitiesäätöventtiili, mutta keksinnön mu- N kainen kaukolämpölämmitysjärjestelmä voidaan toteuttaa myös 5 kaksitiesäätöventtiiliä käyttäen.

Säätöventtiili 30 voi sijaita 2 joko käyttöveden lämmönvaihtimen 10 ulkopuolella, kuten kuvassa E 25 1, tai käyttöveden lämmönvaihtimen 10 sisäpuolella.

Säätövent- K tiilin 30 avausastetta säätämällä voidaan ohjata kaukolämpöve- 3 den virtaamaa asetetun kulutuksen mukaan.

Säätöventtiilin 30 3 avulla voidaan säätää haluttu kaukolämpöveden virtaama ylemmän osan 108 väliottoyhteestä 102 suoraan alemman osan 109 vä- lisyöttöyhteeseen 103 putken 35 kautta.

Kuvassa 2 on esitetty keksinnön mukaisen kaukolämpölämmitys- järjestelmän eräs sovellusmuoto. Järjestelmän pohjana on en- siksi kaukolämpöä tavanomaisesti hyödyntävä peruskytkentä, jo- hon kuuluu kaukolämmön ensiöpiiri käsittäen käyttöveden läm- mönvaihtimen 10 ja lämmityskierron lämmönvaihtimen 14. Kauko- lämpövesi johdetaan kaukolämpöverkosta käyttöveden lämmönvaih- timelle säätöventtiilin 51 kautta ja lämmityskierron lämmön- vaihtimelle 14 säätöventtiilin 52 kautta. Lämminkiertovesi LVK on liitetty käyttöveden lämmönvaihtimen 10 kylmävesiyhteen 105 ja lämminvesiyhteen 107 välissä olevaan lämminkiertovesiyhtee- seen 106. Tavanomaiseen järjestelmään kuuluu myös lämmityspiiri 22 kierrättäen kiertovettä säädettävästi lämmityskierron läm- mönvaihtimen 14 kautta. Keksinnön mukaisessa kaukolämpöjärjestelmän kytkennässä kauko- lämmön menovettä käytetään käyttöveden lämmönvaihtimen 10 ylem- mässä osassa 108 lämminkiertoveden LVK paluun lämmittämiseen. Lamminkiertoveden LVK lämmittämiseen käytetty kaukolämpövesi on johdettu käyttöveden lämmönvaihtimen 10 ylemmän osan 108 väliottoyhteestä 102 lämmityskierron lämmönvaihtimeen 14. Läm- mityskierron lämmönvaihtimen 14 lämmittämiseen voidaan käyttää kaukolämmön menovettä tai käyttöveden lämmönvaihtimen 10 ylem- N mästä osasta 108 palaavaa kaukolämpövettä tai näiden yhdistel- = mää. Lämmityskierron lämmönvaihtimesta 14 kaukolämpövesi palaa = yhteistä putkea pitkin käyttöveden lämmönvaihtimen 10 alempaan - 25 osaan 109 välisyöttöyhteeseen 103 kylmäveden KV esilämmityk- & seen. Välisyöttö on sovitettu siten, että lämmityskierron läm- S mönvaihtimelta 14 tuleva kaukolämpövesi ei jäähdytä lämminkier- = tovetta LVK.

N Säätämällä säätöventtiilin 30, joka tässä sovellusmuodossa on kolmitiesäätöventtiili, avausastetta kulutuksen mukaan käyttöveden lämmönvaihtimen 10 ylemmässä osassa 108 lämminkier- toveden LVK lämmittämiseen käytetty kaukolämpövesi voidaan oh- jata osin tai kokonaan joko lämmityskierron lämmönvaihtimelle 14 tai suoraan käyttöveden lämmönvaihtimen 10 alempaan osaan 109 välisyöttöyhteeseen 103 putken 35 kautta. Säätöventtiilin 30 yhteydessä olevalla lämpötila-anturilla 40 voidaan mitata käyttöveden lämmönvaihtimen 10 ylemmästä osasta 108 palaavan kaukolämpöveden lämpötilaa. Lämpötilan perusteella voidaan säätää säätöventtiilin 30 avautumisastetta. Kaukolämpöjärjestelmän mittauslaitteistoon kuuluu lisäksi seu- raavat lämpötila-anturit: e kaukolämmön menoveden lämpötila-anturi 41, e lämmityskierron menoveden lämpötila-anturi 42, e kaukolämmön paluuveden lämpötila-anturi 43, e lämmityskierron paluuveden lämpötila-anturi 44, e lämminveden lämpötila-anturi 45. Lämpötila-antureiden lukemien perusteella kaukolämpöveden ko- konaisvaltaista virtaamaa voidaan säätää kulutuksen mukaisesti, _ jolloin voidaan saavuttaa kaukolämpöveden tavoiteltu jäähtymä.

N N 20 Mikäli käyttöveden lämmönvaihtimen 10 väliottoyhteestä 102 tu- 2 levan kaukolämpöveden lämpötila eli lämpötila-anturin 40 lukema N on korkeampi kuin lämmityspiirin 22 paluuveden lämpötila eli E lämpötila-anturin 44 lukema, väliottoyhteestä 102 tuleva kau- 5 kolämpövesi johdetaan lämmityskierron lämmönvaihtimeen 14. Mi- D 25 käli lämmitystä tarvitaan enemmän kylmänä vuodenaikana, lämmi- S tyskierron lämmönvaihtimeen 14 johdetaan lisäksi kaukolämpö- vettä kaukolämpöverkosta säätöventtiilin 52 kautta. Lämmöntar- peen ollessa vähäistä väliottoyhteestä 102 tuleva kaukolämpövesi voi siis yksinään riittää lämmityskierron läm- mönvaihtimelle 14. Vähäisellä lämmöntarpeella lämmityskierron lämmönvaihtimen 14 ylilämmittäminen voidaan estää säätämällä säätöventtiilin 30 avausastetta siten, että osa kaukolämpöve- desta kulkee putken 35 kautta suoraan välisyöttöyhteeseen 103 ja osa kulkee lämmityskierron lämmönvaihtimelle 14. Säätövent- tiilin 30 avausasteen säätö voi olla esimerkiksi kymmenportai- nen eli säädettävissä asteikolla 1-10. Väliottoyhteestä 102 tuleva kaukolämpövesi voidaan myös ohjata kokonaisuudessaan putkeen 35, kun kiinteistössä on lämpimän käyttöveden tarvetta, mutta ei lämmitystarvetta esimerkiksi kesäaikaan.

Kuvassa 2 esitettyyn järjestelmään kuuluu lisäksi ilmanvaihto- piiri 24, jossa kaukolämmön menovedellä lämmitettävältä ilman- vaihdon lämmönvaihtimelta 16 palaavaa Kaukolämpövettä ei ole ohjattu käyttöveden lämmönvaihtimeen 10 käyttöveden esilämmit- tämiseksi, koska sen sallittu painehäviö ylittyisi.

Kuvassa 2 esitetyssä sovellusmuodossa käyttöveden lämmönvaihdin 10 koostuu yhdestä kaksivetoisesta lämmönvaihtimesta.

Käyttö- veden lämmönvaihdin 10 voi koostua myös kahdesta erillisestä yksivetoisesta lämmönvaihtimesta ja väliputkituksista, jotka = on sovitettu toiminnalliseksi kokonaisuudeksi, jolloin palaava N lämminkiertovesi LVK on liitetty kahden erillisen lämmönvaih- 5 timen väliin.

Tällöin myös väliottokytkentä on sovitettu kahden ÅR erillisen lämmönvaihtimen väliin ja lämmityskierron lämmönvaih- E 25 timelta 14 palaava kaukolämpövesi johdetaan esilämmittämään K käyttövettä. 2 N Kuvassa 3 on esitetty eräs toinen keksinnön mukainen sovellus- N muoto, joka soveltuu ennen kaikkea matalalämpöpiireille kuten lattialämmitykselle.

Tässä sovellusmuodossa Kaukolämpölämmi- tysjärjestelmän kytkentä vastaa muuten kuvassa 2 esitettyä kytkentää, mutta lämmityskierron lämmönvaihdin 14 käsittää 1i- säksi yhteen välisyötölle. Tällöin käyttöveden lämmönvaihtimen 10 ylemmässä osassa 108 lämminkiertoveden LVK lämmittämiseen käytetty kaukolämpövesi on johdettu käyttöveden lämmönvaihtimen väliottoyhteestä 103 lämmityskierron lämmönvaihtimen 14 vä- lisyöttöyhteeseen lämmityspiirin 22 kiertoveden esilämmittä- miseksi. Lämmityskierron lämmönvaihtimen 14 lämmittämiseen käy- tetään lisäksi kaukolämmön menovettä säätöventtiilin 52 kautta. Lammityskierron lämmönvaihtimelta 14 kaukolämpö palaa yhteistä 10 putkea pitkin käyttöveden lämmönvaihtimen 10 alempaan osaan 109 esilämmittämään käyttövettä.

Kuvassa 4 on esitetty eräs kaksivetoinen levylämmönvaihdin, jota voidaan käyttää keksinnön mukaisessa Kkaukolämpölämmitys- järjestelmässä käyttöveden lämmönvaihtimena 10.

Käyttöveden lämmönvaihtimen 10 ensimmäiseen päätylevyyn 110 on sijoitettu kaukolämmön tuloyhde 101, väliottoyhde 102, lämmin- vesiyhde 105 ja lämminkiertovesiyhde 106. Käyttöveden lämmön- vaihtimen 10 ensimmäiseen päätylevyyn 110 nähden vastakkaisella puolella olevaan toiseen päätylevyyn 111 on sijoitettu vä- lisyöttöyhde 103, kaukolämmön paluuyhde 104 ja kylmävesiyhde — 107.

S - Keksinnön mukaisessa kaukolämpölämmitysjärjestelmässä käytet- = tävä käyttöveden lämmönvaihdin 10 eroaa tyypillisestä kaksive- - toisesta kytkennästä siltä osin, että toinen päätylevy 111 si- a 25 sältää välisyöttöyhteen 103 ja kaukolämpövesi ei läpäise ylem- S män osan 108 ja alemman osan 109 välissä olevaa välilevyä 112, = jonka tarkoituksena on parantaa alemman osan 109 eristystä läm- N minkiertoveden LVK paluusta. Sovellettuna kuvissa 2 ja 3 esi- tettyihin kytkentöihin kuvassa 4 esitetyllä kaksivetoisella käyttöveden lämmönvaihtimella 10 voidaan varmistaa, että lämmityskierron lämmönvaihtimelta 14 palaava kaukolämpövesi ei jäähdytä lämminkiertovettä LVK. Keksinnön mukainen kaukolämpölämmitysjärjestelmä voidaan to- teuttaa kuvassa 4 esitetyn kaksivetoisen käyttöveden lämmön- vaihtimen 10 sijaan myös kahdella yksivetoisella lämmönvaihti- mella ja väliputkituksella. Kuvassa 5a esitetyssä sovellusmuodossa säätöventtiili 30 on kaksitiesäätöventtiili, joka on sovitettu käyttöveden lämmön- vaihtimen 10, joka on levylämmönvaihdin, sisälle yhdessä putken 35 kanssa. Kuvan 5b mukaisesti säätöventtiili 30 muodostetaan tässä sovellusmuodossa tekemällä levylämmönvaihtimen välile- vyyn 112 aukko siten, että väliottoyhteen 102 virtaus kytketään välisyöttöyhteen 103 virtaukseen levylämmönvaihtimen sisällä (kuva 1, 4). Aukkoa peittää kara 39, jota käytetään välisyöt- töyhteen 103 sisälle asennetulla akselilla 37. Levylämmönsiir- timen ulkopuolella on välisyöttöyhteestä 103 tiivistetty pyö- rivä liitos, jolla akselin 37 jatke ulottuu käytettäväksi läm- mönvaihtimen ulkopuolelta sopivalla toimilaitteella 36. Kuva 5c kuvaa akselia 37 ja karaa 39 sekä istukkaa 38. Karassa 39 ja istukassa 38 on esim. puolipallonmuotoiset pinnat, jotka jo = sulkevat virtaustien kokonaan tai muodostavat virtausaukon ol- N lessaan päällekkäin. Tämän säädettävän säätöventtiilin 30 ei 5 tarvitse olla erityisen tiivis. Vähäinen vuoto voidaan sallia.

Q r Kaksitiesäätöventtiili toimii hyvin, koska kuvassa 5a esitetty a 25 yksisuuntaventtiili 31 ja lämmityskierron lämmönvaihdin 14 ai- S kaansaavat virtausvastusta. Tällöin pelkkä säätöventtiili 30 5 riittää luomaan ohitusvirtauksen.

N Säätöventtiili 30 toimilaitteineen voi luonnollisesti olla le- vylämmönsiirtimen ulkopuolella oleva kaksitiesäätöventtiili väliottoyhteen 102 ja välisyöttöyhteen 103 (kuva 1) välissä kuvan 6 mukaisesti. Kuvattu keksintö soveltuu käytettäväksi hyvin esimerkiksi Hög- forsGST:n FiksuGST-järjestelmässä, jossa on olemassa tarvittava ohjainlaitteisto ja anturointi lukuun ottamatta lämpötila-an- turia 40.

N O

N >

O N

I jami a

PP O O LO N O N

Claims (10)

PATENTTIVAATIMUKSET

1. Menetelmä kaukolämmön jäähtymän parantamiseksi, jossa kau- kolämpölämmitysjärjestelmään kuuluu e kaukolämmön ensiöpiiri käsittäen ainakin o joko kaksivetoisen käyttöveden lämmönvaihtimen (10), joka käsittää ylemmän osan (108) ja alemman osan (109), ja jossa kaukolämmön tuleva virta on ohjattu ylempään osaan (108) samalla kun siitä on sovitettu poistumaan lämminvesi (LV), o tai vastaavasti järjestetyn kahden yksivetoisen lämmönvaihtimen ja väliputkitusten muodostaman ko- konaisuuden, ja lämmityskierron lämmönvaihtimen (14), joissa palaava lämminkiertovesi (LVK) on liitetty käyttöveden lämmön- vaihtimeen (10) kylmäveden (KV) ja lämminveden (LV) yh- teiden väliin, ja käyttöveden lämmönvaihtimen (10) ylemmästä osasta (108) palaava kaukolämpövesi on lii- tetty lämmityskierron lämmönvaihtimeen (14), ja lämmi- tyskierron lämmönvaihtimen (14) kaukolämpöveden paluu on liitetty käyttöveden lämmönvaihtimen (10) alempaan — osaan (109) esilämmittämään käyttövettä välisyöttökyt- O kennällä, 5 ja jossa menetelmässä > e kiertovettä kierrätetään säädettävästi kulutuskohteissa E 25 sanotun lämmityskierron lämmönvaihtimen (14) kautta, K e mitataan ainakin lämmityskierron menoveden lämpötila ja 3 lämmityskierron paluuveden lämpötila, ja O e ohjataan kaukolämmön virtaamaa asetetun kulutuksen mu- kaan, tunnettu siitä, että e käyttöveden lämmönvaihtimen (10) ylemmästä osasta (108) palaavan kaukolämpöveden lämpötila mitataan läm- pötila-anturilla (40), ja e lämmityskierron lämmönvaihdinta (14) lämmitetään sää- dettävästi kaukolämmön menovedellä tai käyttöveden lämmönvaihtimen (10) ylemmästä osasta (108) palaavalla kaukolämpövedellä tai näiden yhdistelmällä siten, että o käyttöveden lämmönvaihtimen (10) ylemmästä osasta (108) palaava kaukolämpövesi johdetaan kokonai- suudessaan lämmityskierron lämmönvaihtimelle (14), jos käyttöveden lämmönvaihtimen (10) ylem- mästä osasta (108) palaavan kaukolämpöveden läm- pötila on korkeampi kuin lämmityskierron paluuve- den lämpötila ja lämmityskierron menoveden lämpö- tilan asetusarvoa ei ylitetä, tai o käyttöveden lämmönvaihtimen (10) ylemmästä osasta (108) palaava kaukolämpövesi johdetaan osittain lämmityskierron lämmönvaihtimelle (14) siinä mää- rin, että lämmityskierron menoveden lämpötilan asetusarvo saavutetaan, ja osittain käyttöveden lämmönvaihtimen (10) alempaan osaan (109). N

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, ÖN että lämmityskierron lämmönvaihdinta (14) lämmitetään kau- = kolämmön menoveden ja käyttöveden lämmönvaihtimen (10) - 25 ylemmästä osasta (108) palaavan kaukolämpöveden yhdistel- E mällä, jos lämmityskierron menoveden lämpötilan asetusar- S voa ei saavuteta pelkästään käyttöveden lämmönvaihtimen = (10) ylemmästä osasta (108) palaavan kaukolämpöveden luo- & vuttamalla lämmöllä.

3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että käyttöveden lämmönvaihtimen (10) ylemmästä osasta (108) palaava kaukolämpövesi johdetaan kokonaisuu- dessaan suoraan käyttöveden lämmönvaihtimen (10) alempaan osaan (109), jos lämmityspiirissä (22) ei ole lämmityksen tarvetta tai jos käyttöveden lämmönvaihtimen (10) ylem- mästä osasta (108) palaavan kaukolämpöveden lämpötila on kylmempää kuin lämmityskierron paluuveden lämpötila.

4. Kaukolämpölämmitysjärjestelmä, johon kuuluu e kaukolämmön ensiöpiiri käsittäen ainakin o joko kaksivetoisen käyttöveden lämmönvaihtimen (10), joka käsittää ylemmän osan (108) ja alemman osan (109), ja jossa kaukolämmön tuleva virta on ohjattu ylempään osaan (108) samalla kun siitä on sovitettu poistumaan lämminvesi (LV), o tai vastaavasti järjestetyn kahden yksivetoisen lämmönvaihtimen ja väliputkitusten muodostaman ko- konaisuuden, ja lämmityskierron lämmönvaihtimen (14), joissa palaava lämminkiertovesi (LVK) on liitetty käyttöveden lämmön- vaihtimeen (10) kylmäveden (KV) ja lämminveden (LV) yh- teiden väliin ja lämmityskierron lämmönvaihtimen (14) kaukolämpöveden paluu on liitetty käyttöveden lämmön- N vaihtimen (10) alempaan osaan (109) esilämmittämään = käyttövettä välisyöttökytkennällä välisyöttöyhteen 2 (103) kautta, T 25 e lämmityspiiri (22) kierrättäen kiertovettä säädettä- E västi kulutuskohteissa sanotun lämmityskierron lämmön- S vaihtimen (14) kautta, 5 e lämpötila-antureita ainakin kaukolämmön meno- ja paluu- N veden, lämmityskierron meno- ja paluuveden ja lämmin- veden (LV) lämpötilojen mittaamiseksi, ja e ohjainlaitteet kaukolämmön virtaaman ohjaamiseksi ase- tetun kulutuksen mukaan, tunnettu siitä, että e käyttöveden lämmönvaihdin (10) käsittää väliottoyhteen (102) ylemmästä osasta (108) palaavan kaukolämpöveden johtamiseksi käyttöveden lämmönvaihtimen (10) ulkopuo- lelle, e käyttöveden lämmönvaihtimessa (10) lamminkiertoveden (LVK) paluuta lämmittävä kaukolämpövesi on johdettu sa- notusta väliottoyhteestä (102) lämmityskierron lämmön- vaihtimeen (14), jolloin lämmityskierron lämmönvaihdin (14) on sovitettu lämmitettäväksi säädettävästi kauko- lämmön menovedellä tai käyttöveden lämmönvaihtimen (10) ylemmästä osasta (108) palaavalla kaukolämpövedellä tai näiden yhdistelmällä, ja e väliottoyhteen (102) ja välisyöttöyhteen (103) välillä on säätöventtiili (30) ja putki (35) väliottoyhteestä (102) palaavan kaukolämpöveden virtauksen ohjaamiseksi kokonaan tai osittain lämmityskierron lämmönvaihtimelle (14) tai käyttöveden lämmönvaihtimen (10) alempaan — osaan (109).

O N

5. Patenttivaatimuksen 4 mukainen kaukolämpölämmitysjärjes- O telmä, tunnettu siitä, että järjestelmään kuuluu lämpö- Q tila-anturi (40) käyttöveden lämmönvaihtimen (10) väliot- E 25 toyhteestä (102) palaavan kaukolämpöveden lämpötilan mit- 3 taamiseksi. =

6. Patenttivaatimuksen 4 tai 5 mukainen kaukolämpölämmitys- N järjestelmä, tunnettu siitä, että sanottu säätöventtiili (30) on kolmitiesäätöventtiili.

7. Jonkin patenttivaatimuksen 4 - 6 mukainen kaukolämpöläm- mitysjärjestelmä, tunnettu siitä, että sanottu säätövent- tiili (30) on sijoitettu käyttöveden lämmönvaihtimen (10) sisäpuolelle.

8. Patenttivaatimuksen 7 mukainen kaukolämpölämmitysjärjes- telmä, tunnettu siitä, että sanotun säätöventtiilin (30) karaa käyttävä akseli on sijoitettu valittuun käyttöveden lämmönvaihtimen (10) yhteeseen.

9. Jonkin patenttivaatimuksen 4 - 6 mukainen kaukolämpöläm- mitysjärjestelmä, tunnettu siitä, että sanottu säätövent- tiili (30) on sijoitettu käyttöveden lämmönvaihtimen (10) ulkopuolelle.

10. Jonkin patenttivaatimuksen 4 - 9 mukainen kaukolämpö- lämmitysjärjestelmä, tunnettu siitä, että lämmityskierron lämmönvaihdin (14) on kaksivetoinen käsittäen yhteen vä- lisyötölle käyttöveden lämmönvaihtimen (10) ylemmästä osasta (108) palaavaa kaukolämpövettä varten.

N

O

N 5

O

N

I jami a

N

O

O

O

N

O

N