FI130307B

FI130307B - Heating system arrangement and method in a heating system arrangement

Info

Publication number: FI130307B
Application number: FI20205111A
Authority: FI
Inventors: Vesa Tamminen; Petri Vuori; Teemu Lahikainen
Original assignee: Calefa Oy
Priority date: 2020-02-03
Filing date: 2020-02-03
Publication date: 2023-06-12
Also published as: FI20205111A1

Abstract

Keksinnön kohteena on uusiutuvaa ja/tai kierrätettyä lämpöenergiaa käyttävä lämpöverkkojärjestely ja menetelmä lämpöverkkojärjestelyssä. Järjestelyyn kuuluu lämpöverkko (1), joka käsittää keskusyksikön (2), vähintään kaksi tai useampia lämmöntuottoyksiköitä (4) ja yhden tai useamman lämmönluovutusyksikön (6), jotka on yhdistetty keskusyksikköön (2). Järjestely käsittää sovitusvälineet kultakin lämmöntuottoyksiköltä (4) saatavan lämpöenergian lämpötilatason sovittamiseksi kunkin lämmönluovutusyksikön (6) tarvitsemalle tasolle. Menetelmässä lämmöntuottoyksiköltä (4) saatavan lämpöenergian lämpötilataso sovitetaan lämpöverkossa (1) käytettävälle tasolle ennen lämmön luovutusta lämmönluovutusyksikölle (6).The subject of the invention is a heat network arrangement using renewable and/or recycled heat energy and a method in a heat network arrangement. The arrangement includes a heat network (1), which comprises a central unit (2), at least two or more heat generation units (4) and one or more heat release units (6), which are connected to the central unit (2). The arrangement comprises matching means for matching the temperature level of the thermal energy obtained from each heat generating unit (4) to the level required by each heat releasing unit (6). In the method, the temperature level of the heat energy obtained from the heat generation unit (4) is adjusted to the level used in the heat network (1) before the heat is transferred to the heat release unit (6).

Description

LÄMPÖVERKKOJÄRJESTELY JA MENETELMÄ LÄMPÖVERKKOJÄRJESTELYSSÄHEATING NETWORK ARRANGEMENT AND METHOD IN HEATING NETWORK ARRANGEMENT

KEKSINNÖN ALAFIELD OF THE INVENTION

Keksinnön kohteena on patenttivaatimuksen 1 johdanto-osassa määritelty lämpöverkkojärjestely ja patenttivaatimuksen 11 johdanto-osassa määritelty menetelmä lämpöverkkojärjeste- lyssä. Keksintö liittyy pääosin uusiutuvan ja kierrätetyn lämpöenergian hyödyntämiseen lämmön tuottamiseksi lämmön tarvitsijoille.The object of the invention is the heat network arrangement defined in the preamble of claim 1 and the method in the heat network arrangement defined in the preamble of claim 11. The invention is mainly related to the utilization of renewable and recycled thermal energy to produce heat for heat consumers.

KEKSINNÖN TAUSTABACKGROUND OF THE INVENTION

Nykyisen elintapamme ja elintasomme on mahdollistanut ener- gian halpa hinta ja saatavuus, mutta energiaratkaisujen on- gelmana on aina luonnon eriasteinen hyväksikäyttö ja luon- non saastuminen. Öljyn poraaminen merestä on lisääntynyt, kun on jouduttu etsimään uusia esiintymiä entisten ehtyes- sä. Merenpohjasta poraamalla tuotettu öljy on kallista ja siihen liittyy myös suuri ympäristökatastrofin uhka. Fos- siilisten energialähteiden huonoihin puoliin kuuluu niiden rajallinen saatavuus, ympäristön tuhoutuminen ja ilman saastuminen. Näiden syiden takia on luonnollista hakea uu- sia, vähemmän saastuttavia ja uusiutuvia ratkaisuja energi- & 25 an tuotantoon. Tällaisia vähemmän saastuttavia ja uusiutu- 5 via ratkaisuja ovat tunnetusti esimerkiksi maalämpö ja au- 7 rinkovoima. Aurinkovoimassa on kuitenkin se ongelma, että = se on riippuvainen sääolosuhteista ja siksi aurinkovoiman a energiantuotanto voi vaihdella rajusti. Oletettavissa on, = 30 että uusiutuvan energian tuotannon osuus monissa maissaOur current way of life and standard of living has been made possible by the cheap price and availability of energy, but the problem with energy solutions is always the varying degrees of exploitation of nature and pollution of nature. Drilling for oil from the sea has increased, as it has been necessary to look for new deposits when the old ones are depleted. Oil produced by drilling from the seabed is expensive and there is also a great threat of environmental disaster. The disadvantages of fossil energy sources include their limited availability, environmental destruction and air pollution. Because of these reasons, it is natural to look for new, less polluting and renewable solutions for energy production. Such less polluting and renewable solutions include, for example, geothermal heat and solar 7 power. However, solar power has the problem that = it is dependent on weather conditions and therefore the energy production of solar power a can vary drastically. It is assumed, = 30 that the share of renewable energy production in many countries

S kasvaa, mikä taas luo tarvetta muun muassa lämpöenergianS increases, which in turn creates a need for thermal energy, among other things

N tuotannon ja kulutuksen eriaikaisuudesta johtuvien erojen tasaamiseen.N for equalizing the differences caused by the different timing of production and consumption.

Uusiutuvan energian tuotanto esimerkiksi lämmitystarkoituk- siin voi vaihdella voimakkaasti sen hetkelliseen tarpeeseen verrattuna ja siksi myös sen hinta voi vaihdella voimak- kaasti. Tämä johtuu osaksi siitä, että varteenotettavia lämpöenergiavarastoja tai keksinnön mukaisia järjestelyjä, joissa erilaisten uusiutuvien energialähteiden tuottamia erilaisia lämpötilatasoja hyödynnetään tehokkaasti, on vie- lä vähän käytössä. Alati muuttuvat lämpövirrat tuotannossa ja alati muuttuva lämmönkulutus ovat vaikeasti yhteen sovi- tettavia niiden eriaikaisten ja eritasoisten lämpövirtojen takia.The production of renewable energy, for example for heating purposes, can vary strongly compared to its current need, and therefore its price can also vary strongly. This is partly due to the fact that there are still few in use of viable thermal energy stores or arrangements according to the invention, in which the different temperature levels produced by different renewable energy sources are efficiently utilized. The ever-changing heat flows in production and the ever-changing heat consumption are difficult to reconcile because of the heat flows at different times and levels.

Maapallolla on riittävästi lämpöenergiaa sitoutuneena maa- perään, veteen ja ilmaan, niin että useimmat lämmöntarpeet sekä teollisuudessa, että asumisessa voitaisiin tuottaa uu- siutuvasta energiasta. Uusiutuvaa energiaa hyödyntävien lämmönlähteiden ja kierrätettävää lämpöenergiaa, esimerkik- si jäähdytys- ja hukkalämpöä hyödyntävien lämmönlähteiden hyötykäyttämisessä on haasteena niiden tuottamat melko ma- talat lämpötilatasot verrattuna tarvittaviin lämpötilata- soihin. Lämmöntarpeen ja uusiutuvan energian lämmöntuoton eriaikaisuus on toinen haaste, mikä luo tarpeen lämmön va- rastoinnille. Uusiutuvaa energiaa jalostavat lämmöntuotto- & 25 järjestelyt eroavat toisistaan tuotantotavoiltaan, alueit- 5 tain ja ajankohdiltaan, ja siksi tuottavat lämpöä erilai- 7 sissa lämpötilatasoissa. Lämmön talteenottojärjestelmien on = kyettävä mukautumaan luonnon asettamiin alati muuttuviinThe earth has enough heat energy bound to the soil, water and air, so that most of the heat needs in both industry and housing could be produced from renewable energy. The challenge in the beneficial use of heat sources that utilize renewable energy and heat sources that utilize recycled heat energy, for example cooling and waste heat, is the rather low temperature levels they produce compared to the required temperature levels. The different timing of heat demand and heat production from renewable energy is another challenge, which creates the need for heat storage. The heat production & 25 arrangements that process renewable energy differ from each other in terms of production methods, regions 5 and times, and therefore produce heat at different 7 temperature levels. Heat recovery systems must = be able to adapt to the ever-changing conditions imposed by nature

S olosuhteisiin. = 30S to the circumstances. = 30

S Kaukolämmön tuotanto perustuu tunnetun tekniikan mukaisillaS District heat production is based on known technology

N ratkaisuilla yleisesti erilaisiin polttolaitosteknologioi- hin, koska niillä on ollut riittävän korkeat lämpötilatasot aluelämpöverkkoja, esimerkiksi kaukolämpöverkkoja varten.N solutions in general for various combustion plant technologies, because they have had sufficiently high temperature levels for district heating networks, for example district heating networks.

Polttolaitosten epäkohtana on, että ne eivät ole ympäris- töystävällisiä. Niiden ongelmana ovat erityisesti hiilidi- oksidipäästöt ja muut haitalliset kaasut sekä myös esimer- kiksi yhdyskuntajätteiden poltosta syntyvä lentotuhka, jos- sa on sekapolton seurauksena monia erilaisia vaarallisia aineita, kuten raskasmetalleja. Tällainen lentotuhka on haitalliseksi ja/tai vaaralliseksi luokiteltua jätettä ja sitä on siitä syystä vaikea hävittää.The disadvantage of incineration plants is that they are not environmentally friendly. Their problem is especially carbon dioxide emissions and other harmful gases, as well as, for example, fly ash from the burning of municipal waste, which contains many different dangerous substances as a result of mixed combustion, such as heavy metals. Such fly ash is classified as harmful and/or dangerous waste and is therefore difficult to dispose of.

Jos tunnetun tekniikan mukaisilla ratkaisuilla käytetään lämmönlähteinä uusiutuvaa energiaa tai kierrätettävää läm- pöä, joudutaan erilaisten lämmönlähteiden lämpötilatasojen eroista johtuen suuremmissa järjestelyissä usein valitse- maan vain jokin saatavilla olevista lämpöenergian lähteis- tä. Se voi johtaa sekä teknisesti rajoittuneisiin ratkai- suihin, että yllättäen taloudellisesti kannattamattomaan lopputulokseen. Yleisessä käytössä on erilaisia uusiutuvaa energiaa hyödyntäviä lämpöverkkoja, joissa riittävän tasa- laatuinen lämmönsiirto on etukäteen heikosti suunnitelta- vissa uusiutuvan energian sääolosuhteiden mukaan suuresti vaihtelevan tuotannon takia. Siksi on järkevää yhdistää useita erilaisia uusiutuvan ja kierrätettävän lämpöenergian tuotantotapoja, joista kerrotaan jäljempänä tarkemmin kek- & 25 sinnön mukaisten ratkaisujen selityksen yhteydessä.If solutions according to known technology use renewable energy or recycled heat as heat sources, due to the differences in the temperature levels of the various heat sources, in larger arrangements it is often necessary to choose only one of the available heat energy sources. It can lead to both technically limited solutions and an unexpectedly financially unprofitable result. There are various heat networks utilizing renewable energy in general use, where it is difficult to plan sufficiently uniform heat transfer in advance due to the highly variable production of renewable energy depending on the weather conditions. Therefore, it is reasonable to combine several different renewable and recyclable thermal energy production methods, which will be explained in more detail below in connection with the explanation of the solutions according to the invention.

N x © Aikaisemmat lämpöpumppuihin perustuvat ratkaisut eivät ole = pystyneet tuottamaan riittävän korkeita lämpötiloja kauko-N x © Previous solutions based on heat pumps have not = been able to produce sufficiently high temperatures in remote

E lämpöverkkoja varten. Eivätkä aikaisemmat lämpöverkkorat- = 30 kaisut ole kyenneet mukautumaan monesta erilaisesta lämpö-E for heating networks. And the previous thermal grids have not been able to adapt to many different thermal

S energianlähteestä syntyvien lämpöenergiavirtojen samanai-S at the same time as the heat energy flows generated from the energy source

N kaiseen hyödyntämiseen. Erilaisten tuotantotapojen yhdistä- minen vaatii uusia joustavia menetelmiä siirtää ja jalostaa lämpöenergiaa, mikä muodostaa tarpeen siirtää myös tietoa verkon toimijoiden kesken.N kaise utilization. Combining different production methods requires new flexible methods to transfer and process thermal energy, which creates the need to also transfer information between network operators.

Ennestään tunnetut lämpöverkkojärjestelyt pystyvät optimoi- maan yksittäisiä energialähteitä, mutta eivät kykene vas- taanottamaan monista erilaisista uusiutuvista lämpöenergia- lähteistä tuotettavaa eri lämpötilatasoista lämpöenergiaa.Previously known heat network arrangements are able to optimize individual energy sources, but are unable to receive heat energy of different temperature levels produced from many different renewable heat energy sources.

Niiden haittapuolena on muun muassa lämpöenergian varas- toinnin puute ja usein myös varastointia ja käyttöä varten liian matalat lämpötilatasot. Uusiutuvan ja kierrätettävän lämpöenergian saatavuuden ja energian tarpeen eriaikaisuut- ta voidaan korjata lämmön varastoinnilla. Varastointikapa- siteetti nousee korkeilla lämpötilatasoilla, mutta lämpöhä- viöt yleensä kasvavat. Keksinnön mahdollistamien mukautu- vien lämpöenergialähteiden avulla voidaan valita edullisin varastointilämpötila tuottamalla tarpeeseen sopivia lämpö- tilatasoja. Lämpötilatasoja voidaan korjata esimerkiksi lämpöpumpuilla ja ulkopuolisella lämmityksellä, mikä mah- dollistaa lämmön tehokkaan varastoinnin ja lämpötiloiltaan matalienkin energiavirtojen hyödyntämisen.Their disadvantage is, among other things, the lack of thermal energy storage and often temperature levels that are too low for storage and use. The timing of the availability of renewable and recyclable heat energy and the need for energy can be corrected by heat storage. Storage capacity increases at high temperature levels, but heat losses generally increase. With the help of the adaptive heat energy sources made possible by the invention, the most favorable storage temperature can be selected by producing temperature levels suitable for the need. Temperature levels can be corrected, for example, with heat pumps and external heating, which enables efficient storage of heat and the utilization of even low-temperature energy flows.

Saksalaisessa hyödyllisyysmallissa nro DE202009007774U1 on esitetty lämpöverkkojärjestely, joka perustuu lämpöpumppu- tekniikkaan.In the German utility model No. DE202009007774U1, a heat network arrangement based on heat pump technology is presented.

N 25 & < Patenttihakemusjulkaisuissa EP2645007A1, EP3505831A1 ja 7 EP2789924A1 on esitetty kolme erilaista lämpöverkkojärjes- = telya. a a = 30 Myös kiinalaisessa hyödyllisyysmallissa nro CN201973778U onN 25 & < In the patent application publications EP2645007A1, EP3505831A1 and 7 EP2789924A1, three different heat network systems are presented. a a = 30 Also the Chinese utility model No. CN201973778U has

S kuvattu eräs lämpöverkkojärjestely.A thermal network arrangement described in S.

OO

NOF

Edellä mainittujen julkaisujen ratkaisuissa on kuitenkin edellä kuvattuja ongelmia eikä missään niissä ole kuvattu keksinnön mukaista ratkaisua lämmöntuottoyksikön lämpötila- tason nostamiseksi lämmöntuottoyksikön ja keskusyksikön vä- 5 lissä olevan lämmönjalostuslaitteen avulla, mikä on keksin- nön yksi pääideoista.However, the solutions of the aforementioned publications have problems described above and none of them describe a solution according to the invention to raise the temperature level of the heat generation unit by means of the heat processing device between the heat generation unit and the central unit, which is one of the main ideas of the invention.

KEKSINNÖN TARKOITUSPURPOSE OF THE INVENTION

Tämän keksinnön tarkoituksena on poistaa edellä mainitut tunnetun tekniikan mukaisten ratkaisujen epäkohdat. Tällöin keksinnön yhtenä tarkoituksena on vähentää lämmittämisestä johtuvia päästöjä, kuten polttolaitosten hiilidioksidipääs- töjä ja muita haitallisia kaasuja sekä haitalliseksi luoki- teltua hankalasti hävitettävää lentotuhkaa. Keksinnössä siihen päästään muun muassa käyttämällä uusiutuvia energia- muotoja lämmittämiseen, ottamalla talteen uusiutuvaa lämpö- energiaa ympäristöstä sekä varastoimalla ja kierrättämällä näin talteen otettua lämpöenergiaa.The purpose of this invention is to eliminate the above-mentioned disadvantages of solutions according to known technology. In this case, one of the purposes of the invention is to reduce emissions resulting from heating, such as carbon dioxide emissions from combustion plants and other harmful gases, as well as difficult-to-dispose fly ash classified as harmful. In the invention, it is achieved, among other things, by using renewable forms of energy for heating, by recovering renewable thermal energy from the environment, and by storing and recycling the thermal energy thus recovered.

Lisäksi keksinnön yhtenä tarkoituksena on poistaa uusiutu- van lämpöenergian tuotannon ja lämmöntarpeen eriaikaisuu- desta johtuvat ongelmat ja lämpötilatasojen eroista johtu- vat ongelmat ja tuottaa ympäristöystävällistä lämpöenergiaa & 25 mahdollisimman pienillä hiilidioksidipäästöillä.In addition, one of the purposes of the invention is to eliminate the problems caused by the different timing of the production of renewable thermal energy and the heat demand and the problems caused by the differences in temperature levels and to produce environmentally friendly thermal energy & 25 with as little carbon dioxide emissions as possible.

NOF

3 © Tämän keksinnön yhtenä tarkoituksena on myös aikaansaada = lämpöverkkojärjestely, jolla voidaan tasata lämpöenergian a tuotannon ja kulutuksen erotusta ja ottaa talteen myös pie- = 30 nid lämpöenergiavirtoja. Keksinnön avulla voidaan varastoi-3 © One of the purposes of this invention is also to provide = a heat network arrangement, which can equalize the difference between the production and consumption of heat energy a and also recover small = 30 nid heat energy flows. The invention can be used to store

S da lämpöenergiaa pienen kulutuksen aikana ja purkaa sitäS da heat energy during low consumption and discharge it

N suuren kulutuksen aikana.N during high consumption.

Lisäksi yhtenä tarkoituksena on muodostaa hyvin vikatiloja sietävä ja mukautuva modulaarinen lämpöverkko, jossa eri- laisilla yksiköillä voidaan uusiutuvista energialähteistä optimoidusti tuottaa muuttuvissa olosuhteissa lämpöenergiaa useassa eri lämpötilatasossa vuodenajoista ja vuorokauden ajoista riippumatta sekä myös maantieteellisesti erilaisis- sa sääoloissa. Modulaarinen ratkaisu mahdollistaa myös läm- mön hyödyntämisen sellaisissa kohteissa, joihin muissa ta- pauksissa kuluisi muita resursseja. Edullisesti järjeste- lyyn voidaan liittää esimerkiksi pihan sulatusjärjestelmä, joka käyttää erilaisten prosessien jäähdytyksestä saatavan ylijäämälämmön lumen ja jään sulattamiseen.In addition, one purpose is to create a highly fault-tolerant and adaptable modular heating network, where different units can be used to optimally produce thermal energy from renewable energy sources under changing conditions at several different temperature levels, regardless of the seasons and times of the day, and also in geographically different weather conditions. The modular solution also makes it possible to utilize heat in areas that would otherwise require other resources. Advantageously, a yard defrosting system can be connected to the arrangement, for example, which uses the surplus heat obtained from the cooling of various processes to melt snow and ice.

Keksinnön mukaiselle lämpöverkkojärjestelylle on tunnus- omaista se, mitä on esitetty patenttivaatimuksen 1 tunnus- merkkiosassa ja keksinnön mukaiselle menetelmälle on tun- nusomaista se, mitä on esitetty patenttivaatimuksen 11 tun- nusmerkkiosassa. Keksinnön muille sovellusmuodoille on tun- nusomaista se, mitä on esitetty muissa patenttivaatimuksis- sa.The heat network arrangement according to the invention is characterized by what is presented in the characterizing part of claim 1, and the method according to the invention is characterized by what is presented in the characterizing part of claim 11. Other application forms of the invention are characterized by what is presented in other patent claims.

KEKSINNÖN LYHYT SELOSTUSBRIEF DESCRIPTION OF THE INVENTION

Keksintö koskee modulaarista, mukautuvaa lämpöverkkojärjes- & 25 telyä, jossa hyödynnetään erilaisia uusiutuvia ja kierrä- 5 tettäviä energialähteitä, ja jossa voidaan edullisesti 7 käyttää suojattua, älykästä tietoverkkoa ja optimointialgo- = ritmia lämpöverkkojärjestelyn eri toimintojen optimoinnis- a sa. Keksinnön mukaisen järjestelyn erityispiirteet muodos- = 30 tuvat edullisesti muun muassa modulaarisuudesta, korkeaaThe invention concerns a modular, adaptive heat network arrangement that utilizes various renewable and recyclable energy sources, and in which a protected, intelligent data network and an optimization algorithm can advantageously be used to optimize the various functions of the heat network arrangement. The special features of the arrangement according to the invention preferably consist of, among other things, modularity, high

S lämpötilaa tuottavista lämpöpumpuista, lämmön varastoinnis-S temperature-producing heat pumps, heat storage

N ta, älykkäästä tietoverkosta, yhdestä tai useammasta opti-N ta, from an intelligent data network, from one or more opti-

mointialgoritmista sekä tuotantohistoriaan ja erilaisiin ennusteisiin perustuvasta tuotannon optimoinnista.about the estimation algorithm and production optimization based on production history and various forecasts.

Järjestelylle on tunnusomaista, että lämmönlähde voi olla esimerkiksi ilmassa, vedessä tai maaperässä ja lämmön läh- teen lämpötila voi vaihdella -25%C..+709C välillä. Järjeste- lyllä voidaan tuottaa useimpien nykyisessä käytössä olevien järjestelmien vaatima lämpötilataso aina +150°C:en saakka.The system is characterized by the fact that the heat source can be, for example, in air, water or soil, and the temperature of the heat source can vary between -25%C..+709C. The arrangement can produce the temperature level required by most systems in use up to +150°C.

Keksinnön mukainen modulaarinen ja uusiutuvaa sekä kierrä- tettävää lämpöenergiaa keräävä ja hyödyntävä lämpöverkko- järjestely on edullisesti tarkoitettu lämmitysjärjestelyksi tai lämmitysverkon osaksi, joka osaa optimoida toimintansa ja säätyy muuttuvien lämmitystarpeiden ja ympäristöolosuh- teiden mukaan. Tällaisia muuttuvia ympäristöolosuhteita ovat esimerkiksi lämpötila ja auringonvalon määrä. Tämän ansiosta keksinnön mukainen järjestely sopii muun muassa aurinkoenergian, maalämmön, kierrätettävän lämpöenergian, jäähdytyksestä saadun lämpöenergian ja ylijäämälämpöenergi- an tallennukseen ja jakamiseen.The modular heating network arrangement according to the invention that collects and utilizes renewable and recyclable heat energy is preferably intended as a heating arrangement or part of a heating network that can optimize its operation and adjusts itself according to changing heating needs and environmental conditions. Such changing environmental conditions include, for example, temperature and the amount of sunlight. Thanks to this, the arrangement according to the invention is suitable, for example, for the storage and distribution of solar energy, geothermal energy, recycled thermal energy, thermal energy obtained from cooling and surplus thermal energy.

Keksinnön mukaisessa järjestelyssä on välineet, kuten oh- jaus-, mittaus-, säätö- ja optimointivälineet lämpöenergian tuottamiseksi erilaisista uusiutuvista energialähteistä ja & 25 kierrätettävästä lämmöstä edullisesti siten, että lämpöti- 5 latasoltaan erilaisista uusiutuvista energialähteistä kek- 7 sinnön mukaisilla lämmöntuottoyksiköillä kerättyä lämpö- = energiaa jalostetaan muun muassa sovittamalla kerätyn läm- a pöenergian lämpötilataso lämpöverkossa käytettävälle opti- = 30 maaliselle tasolle ennen lämmön toimittamista lämmönluovu-The arrangement according to the invention has means, such as control, measurement, adjustment and optimization means for producing thermal energy from various renewable energy sources and & 25 from recycled heat, preferably in such a way that after the heat-= energy is processed, among other things, by matching the temperature level of the collected thermal energy to the optimal = 30 level used in the heating network before delivering the heat to the heat-generating

S tusyksikölle lämmön tarvitsijoiden käyttöön. EdullisestiFor the heating unit for use by heat consumers. Advantageously

N optimaalinen lämpötilataso on korkeampi kuin +80°C, sopi- vasti välillä +80°C..+150°C.N's optimal temperature level is higher than +80°C, ideally between +80°C..+150°C.

Keksinnön mukaiseen, uusiutuvaa ja/tai kierrätettyä lämpö- energiaa käyttävään lämpöverkkojärjestelyyn kuuluu lämpö- verkko, joka käsittää keskusyksikön, vähintään kaksi tai useampia lämmöntuottoyksiköitä, jotka on yhdistetty keskus- yksikköön lämmöntuottoputkiston avulla ja yhden tai useam- man lämmönluovutusyksikön, joka on yhdistetty keskusyksik- köön lämmönluovutusputkiston avulla, ja jossa lämpöverkossa on säätövälineet putkistojen virtaaman säätämiseksi. Edul- lisesti järjestely käsittää sovitusvälineet kultakin läm- möntuottoyksiköltä saatavan lämpöenergian Jlämpötilatason sovittamiseksi kunkin lämpöverkossa olevan lämmönluovutus- yksikön tarvitsemalle tasolle.The heat network arrangement according to the invention, which uses renewable and/or recycled heat energy, includes a heat network that comprises a central unit, at least two or more heat generation units that are connected to the central unit by means of a heat generation pipeline, and one or more heat release units that are connected to the central unit. by means of heat transfer pipelines, and where the heating network has adjustment means to adjust the flow of the pipelines. Advantageously, the arrangement comprises adjustment means for adjusting the temperature level J of the thermal energy obtained from each heat production unit to the level required by each heat release unit in the heat network.

Vastaavasti keksinnön mukaiseen menetelmään kuuluu lämpö- verkko, joka käsittää keskusyksikön, vähintään kaksi tai useampia lämmöntuottoyksiköitä, jotka on yhdistetty keskus- yksikköön lämmöntuottoputkiston avulla ja yhden tai useam- man lämmönluovutusyksikön, joka on yhdistetty keskusyksik- köön lämmönluovutusputkiston avulla, ja jossa lämpöverkossa on säätövälineet putkistojen virtaaman säätämiseksi. Edul- lisesti kultakin lämmöntuottoyksiköltä saatavan lämpöener- gian lämpötilataso sovitetaan lämpöverkossa käytettävälle tasolle ennen lämmön luovutusta kullekin lämmönluovutusyk-Correspondingly, the method according to the invention includes a heat network that comprises a central unit, at least two or more heat generation units, which are connected to the central unit by means of heat generation pipelines, and one or more heat release units, which are connected to the central unit by means of heat release pipelines, and where the heat network has control means for the pipelines to adjust the flow. Advantageously, the temperature level of the thermal energy obtained from each heat production unit is matched to the level used in the heating network before the heat is released for each heat release cycle.

S 25 sikölle. x © KEKSINNON EDUT oSS 25 for a pig. x © ADVANTAGES OF THE INVENTION oS

II

E Keksinnön yhtenä tärkeimpänä etuna on se, että keksinnön = 30 mukaisella järjestelyllä voidaan olennaisesti vähentääE One of the most important advantages of the invention is that the arrangement according to the invention = 30 can substantially reduce

S polttamalla tuotettavan lämpöenergian tarvetta. LisäksiS the need for thermal energy produced by burning. In addition

N keksinnön mukaisella järjestelyllä voidaan hyödyntää hyvin laajasti sekä uusiutuvia energioita, että muista tuotannol-With the arrangement according to the invention, both renewable energies and other production

lisista lähteistä syntyviä lämpöpäästöjä, eli voidaan kier- rättää lämpöenergiaa.heat emissions from other sources, i.e. heat energy can be recycled.

Yhtenä etuna keksinnön mukaisella ratkaisulla on se, että sen avulla voidaan samassa järjestelyssä hyödyntää useita erilaisia uusiutuvan ja kierrätettävän lämpöenergian pääs- töttömiä lähteitä, joiden lämpötilatasot voivat olla eri- laisia. Lämmön käyttäjä saa tarvitsemansa optimoidun lämpö- energian oikeaan aikaan ja oikeaan paikkaan sekä oikean suuruisena riippumatta siitä, mistä ja minkä tasoisista lähteistä lämpöenergia on järjestelmään otettu.One advantage of the solution according to the invention is that it can be used in the same arrangement to utilize several different emission-free sources of renewable and recycled thermal energy, whose temperature levels can be different. The heat user gets the optimized thermal energy he needs at the right time and in the right place and in the right amount, regardless of which and at what level of sources the thermal energy is taken into the system.

Lisäksi yhtenä etuna on se, että keksinnön mukainen ratkai- su on kokonaishyödyllinen, koska se on järjestetty mukautu- maan lämpöenergian tarpeen ja tuotannon väliseen tasapai- noeroon, jalostamaan ja nostamaan lämmönlähteen lämpötila- tasoa ja ottamaan ylijäämäenergiaa talteen myöhempää käyt- töä varten. Keksinnön mukaisessa ratkaisussa pystytään hyö- dyntämään matalia lämpötiloja ja pieniä lämpöenergiavirtoja muodostamalla niistä tarpeeseen sopivia, lämpötilatasoltaan korkeampia lämpöenergiavirtoja.In addition, one advantage is that the solution according to the invention is overall useful, because it is arranged to adapt to the balance difference between thermal energy demand and production, to refine and raise the temperature level of the heat source and to recover surplus energy for later use. In the solution according to the invention, it is possible to make use of low temperatures and small heat energy flows by forming from them heat energy flows suitable for the need, with a higher temperature level.

Vielä keksinnön mukaisen järjestelyn yhtenä merkittävänä etuna on se, että järjestely on joustava, muokattava ja & 25 suunniteltavissa tapauskohtaisesti paikallisiin olosuhtei- 5 siin sopivaksi. Erilaisten moduulien kombinaatioiden avulla 7 saadaan helposti aikaan järjestely, joka soveltuu laajoihin = kokonaisuuksiin ja on skaalattavissa eri kokoisiksi järjes-Another significant advantage of the arrangement according to the invention is that the arrangement is flexible, adaptable and can be designed on a case-by-case basis to suit local conditions. With the help of different combinations of modules 7, an arrangement can be easily created that is suitable for large = entities and can be scaled to different sizes.

E telmiksi. = 30In other words. = 30

S Etuna on vielä myös se, että keksinnön mukainen ratkaisuS Another advantage is that the solution according to the invention

N soveltuu sekä uudistuotantoon, että vanhojen kaukolämpö- verkkojen muuttamiseen päästöttömällä lämpöenergialla toi-N is suitable for both new production and conversion of old district heating networks with emission-free thermal energy

miviksi. Käyttämällä korkeisiin lämpötiloihin pystyviä läm- pöpumppuja ja hyödyntämällä yhtäaikaisesti isoa joukkoa erilaisia uusiutuvia lämpöenergialähteitä, päästään niin korkeisiin lämpötilatasoihin, että lämpöenergian tuotanto kaukolämmitystä varten voidaan tehdä kestävästi ja käyttä- mättä esimerkiksi hiilenpolttoon perustuvaa teknologiaa.to move. By using heat pumps capable of high temperatures and simultaneously utilizing a large number of different renewable heat energy sources, we reach such high temperature levels that the production of heat energy for district heating can be done sustainably and without using, for example, technology based on coal combustion.

Etuna on myös se, että lämpövarastoja voidaan varata sil- loin, kun lämmön tuotannossa on ylitarjontaa, koska keksin- nön mukaisessa ratkaisussa voidaan käyttää lämpöakkua läm- mön varaamiseen.It is also an advantage that thermal stores can be reserved when there is an oversupply in heat production, because in the solution according to the invention a thermal battery can be used to reserve heat.

Yhtenä etuna on myös se, että keksinnön mukaisessa ratkai- sussa voidaan hyödyntää matalia lämpötiloja ja pieniä läm- pötilaeroja. Tällöin hyvinkin matalista lämpötiloista, esi- merkiksi -25 celsiusasteen lämpötilassa, saadaan vielä pie- nilläkin lämpötilaeroilla, esimerkiksi kolmen kelvinasteen (3 K) erolla, kerättyä lämpöenergiaa talteen.Another advantage is that low temperatures and small temperature differences can be utilized in the solution according to the invention. In this case, even from very low temperatures, for example -25 degrees Celsius, heat energy can be recovered even with small temperature differences, for example a difference of three degrees Kelvin (3 K).

KUVIOLUETTELOLIST OF PATTERNS

Keksintöä selostetaan seuraavassa tarkemmin yhden sovel- lutusesimerkin avulla viittaamalla oheisiin yksinkertais- tettuihin ja kaaviomaisiin piirustuksiin, joissaIn the following, the invention is explained in more detail with the help of one application example by referring to the attached simplified and diagrammatic drawings, in which

S 25 <+ kuvio 1 esittää kaaviomaisesti ja yksinkertaistettuna yhtä 7 keksinnön mukaista modulaarista lämpöverkkojärjes- = telyä, a kuvio 2 esittää kaaviomaisesti ja yksinkertaistettuna yhtä = 30 tyypillistä keksinnön mukaista modulaarista lämpö-S 25 <+ Figure 1 shows a diagrammatic and simplified representation of one 7 modular heating network systems according to the invention, and Figure 2 shows a diagrammatic and simplified representation of one = 30 typical modular heating networks according to the invention

S verkkojärjestelyä,S network arrangement,

OO

N kuvio 3 esittää kaaviomaisesti ja yksinkertaistettuna yhtä keksinnön mukaisessa järjestelyssä käytettäväksi sopivaa tietoverkkojärjestelyä, kuvio 4 esittää kaaviomaisesti ja yksinkertaistettuna yhtä keksinnön mukaisessa järjestelyssä käytettyä tapaa lämmöntuottoyksiköiden yhdistämiseksi keskusyksik- köön, kuvio 5 esittää kaaviomaisesti ja yksinkertaistettuna ti- lannetta lämmönkulutuskohteessa, kun kohteessa on havaittu lämmityksen tarvetta, kuvio 6 esittää kaaviomaisesti ja yksinkertaistettuna ti- lannetta, jossa järjestelyn keskusyksikkö saatuaan lämmitystarvepyynnön lämmön kuluttajalta tekee ky- selyn lämmöntuottoyksiköille, kuvio 7 esittää kaaviomaisesti ja yksinkertaistettuna ti- lannetta, jossa lämmöntuottoyksiköt vastaavat kes- kusyksikön kyselyyn lämmöntuotantoon liittyvistä parametreista, tässä tapauksessa kustannuksista, kuvio 8 esittää kaaviomaisesti ja yksinkertaistettuna ti- lannetta, jossa keskusyksikkö on suunnitellut op- timoidun lämmöntuotantotapahtuman ja kuvio 9 esittää kaaviomaisesti ja yksinkertaistettuna ti- lannetta, jossa historiaan ja ennusteisiin perus- tuva tieto pilvipalvelusta aiheuttaa käskyn ladata & 25 lämpöenergiaa lämpövarastoon.Figure 3 schematically and simplified shows one data network arrangement suitable for use in the arrangement according to the invention, Figure 4 shows schematically and in a simplified manner one way used in the arrangement according to the invention to connect the heat production units to the central unit, Figure 5 shows schematically and simplified the situation at the heat consumption object when the need for heating has been detected in the object , figure 6 shows a diagrammatic and simplified situation where the central unit of the arrangement, after receiving a request for heating needs from the heat consumer, makes a query to the heat production units, figure 7 shows a diagrammatic and simplified situation where the heat production units respond to the central unit's query about the parameters related to heat production, in this case the costs, figure 8 shows a diagrammatic and simplified situation where the central unit has planned an optimized heat production event and figure 9 shows a diagrammatic and simplified situation where information from the cloud service based on history and forecasts causes an order to load & 25 thermal energy into the thermal storage.

NOF

3 © KEKSINNON YKSITYISKOHTAINEN SELOSTUS oS3 © DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION o

I a Kuviossa 1 on esitetty kaaviokuva yhdestä keksinnön mukai- = 30 sesta modulaarisesta lämpöverkkojärjestelystä. KeksinnönI a Figure 1 shows a diagram of one modular heat network arrangement according to the invention. Invention

S mukaisessa järjestelyssä on lämpöverkko 1, johon kuuluu ai-In the arrangement according to S, there is a heating network 1, which includes ai-

N nakin joukko lämmöntuottoyksiköitä 4, ainakin yksi lämpöva- rasto 4c ja kussakin lämmön kulutuskohteessa oleva lämmön-N number of heat generation units 4, at least one heat storage 4c and the heat

luovutusyksikkö 6. Lämmöntuottoyksiköt 4 on yhdistetty kes- kusyksikköön 2 lämmöntuottoputkiston 3 avulla, johon kuuluu meno- ja paluuputkisto, mutta joka on esitetty kuviossa 1 selvyyden vuoksi vain yhdellä viivalla. Vastaavasti lämmön kuluttajia palvelevat lämmönluovutusyksiköt 6 on yhdistetty keskusyksikköön 2 lämmönluovutusputkiston 3a avulla, johon kuuluu meno- ja paluuputkisto, mutta joka on esitetty kuvi- ossa 1 selvyyden vuoksi vain yhdellä viivalla.delivery unit 6. The heat production units 4 are connected to the central unit 2 by means of a heat production pipeline 3, which includes a flow and return pipeline, but which is shown in Figure 1 with only one line for clarity. Similarly, the heat release units 6 serving the heat consumers are connected to the central unit 2 by means of the heat release pipeline 3a, which includes a flow and return pipeline, but which is shown in figure 1 with only one line for clarity.

Lämpöverkkojärjestelyn keskusyksikkö 2 ja kukin lämmöntuot- toyksikkö 4 sekä lämmönluovutusyksikkö 6 käsittävät itse- näiseen toimintaan kykenevän, älykkäällä ohjausjärjestel- mällä varustetun ohjausyksikön 2a, jonka kautta kukin läm- möntuottoyksikkö 4 ja lämmönluovutusyksikkö 6 sekä keskus- yksikkö 2 on yhdistetty lämpöverkkojärjestelyn tietoverk- koon 5.The central unit 2 of the heat network arrangement and each heat production unit 4 and heat release unit 6 comprise a control unit 2a capable of independent operation, equipped with an intelligent control system, through which each heat production unit 4 and heat release unit 6 and central unit 2 are connected to the data network 5 of the heat network arrangement.

Lämpöverkkojärjestely käsittää myös yhden tai useamman, edullisesti itsenäiseen toimintaan kykenevän lämpövaraston 4c, joka käsittää älykkäällä ohjausjärjestelmällä varuste- tun ohjausyksikön 2a, joka mahdollistaa lämpövaraston 4c itsenäisen toiminnan. Lämpövarasto 4c on yhdistetty keskus- yksikköön 2 lämmönsiirtoputkiston 3b avulla sekä tietoverk- koon 5 ohjausyksikön 2a kautta.The heat network arrangement also comprises one or more heat storage 4c, preferably capable of independent operation, which comprises a control unit 2a equipped with an intelligent control system, which enables independent operation of the heat storage 4c. The heat storage 4c is connected to the central unit 2 by means of the heat transfer pipeline 3b and to the information network 5 via the control unit 2a.

S 25 <+ Lämpöverkon 1 putkistoissa 3, 3a ja 3b voidaan käyttää jo- 7 takin yleisesti käytettyä lämmön siirtoon tarkoitettua vä- = liainetta, edullisesti jotakin nestettä, kuten esimerkiksiS 25 <+ In the pipelines 3, 3a and 3b of the heating network 1, any commonly used heat transfer medium can be used, preferably some liquid, such as for example

E yhdellä tai useammalla lisäaineella varustettua vettä tai = 30 lisäaineetonta vettä. Väliaineena voi olla myös höyry. sE water with one or more additives or = 30 water without additives. The medium can also be steam. p

N Ohjausyksiköt 2a voivat olla keskenään erilaisia, mutta ne on sovitettu toimimaan yhdessä toistensa kanssa. Edullises-N The control units 2a can be different from each other, but they are adapted to work together with each other. In the low-

ti esimerkiksi ohjausyksiköt 2a on sovitettu toimimaan op- timaalisesti juuri sen laitteen tai yksikön toimintaa aja- tellen, johon mainittu ohjausyksikkö 2a on sijoitettu. Näin esimerkiksi erilaisten lämmöntuottoyksiköiden 4 ohjausyksi- köt 2a voivat olla keskenään erilaisia, samoin kuin keskus- yksikön 2 ohjausyksikkö 2a on edullisesti erilainen kuin sen ohjaamien muiden yksikköjen 4, 4c ja 6 ohjausyksiköt 2a ja myös näiden mainittujen muiden yksiköiden 4, 4c ja 6 oh- jausyksiköt 2a voivat olla keskenään erilaisia.for example, the control units 2a are adapted to function optimally with the operation of the device or unit in mind, in which said control unit 2a is placed. Thus, for example, the control units 2a of the different heat generation units 4 can be different from each other, just as the control unit 2a of the central unit 2 is preferably different from the control units 2a of the other units 4, 4c and 6 it controls and also of these mentioned other units 4, 4c and 6 oh- the jaus units 2a can be different from each other.

Lisäksi lämpöverkossa 1 on edullisesti erilaisia säätöväli- neitä, kuten mittareita, kuristimia, venttiileitä ja pump- puja putkistojen 3, 3a ja 3b lämmönsiirtoväliaineen virtaa- maan ohjaamiseksi ja säätämiseksi. Edullisesti säätöväli- neet ovat yhteydessä lämpöverkon 1 suojattuun tietoverkkoon 5 ja ne saavat ohjauksensa tietoverkon 5 välityksellä oh- jausyksiköiltä 2a.In addition, the heat network 1 preferably has various control means, such as gauges, throttles, valves and pumps to control and adjust the flow of the heat transfer medium in the pipelines 3, 3a and 3b. Preferably, the control means are connected to the protected data network 5 of the heating network 1 and they receive their control via the data network 5 from the control units 2a.

Keksinnön mukaisen lämpöverkkojärjestelyn tietoverkko 5 on kytketty edullisesti keskusyksikön 2 ohjausyksikön 2a kaut- ta ulkopuoliseen pilvipalveluun 7, johon voidaan tallentaa tietoa ja josta saadaan lämpöverkon 1 ohjauksen tueksi muun muassa kustannustietoa sekä kustannusennusteita ja myös säätietoja ja -ennusteita sekä erilaisia tilastotietoja.The data network 5 of the heating network arrangement according to the invention is preferably connected via the control unit 2a of the central unit 2 to an external cloud service 7, where information can be stored and from which, for the control of the heating network 1, cost information and cost forecasts and also weather data and forecasts and various statistical data can be obtained, among other things.

S 25 <+ Edullisesti keskusyksikön 2 ohjausyksikön 2a ohjausjärjes- 7 telmä käsittää optimointialgoritmin, joka on järjestetty = keskustelemaan tietoverkon 5 kautta muiden tietoverkkoon 5S 25 <+ Preferably, the control system 7 of the control unit 2a of the central unit 2 comprises an optimization algorithm that is arranged = to talk via the data network 5 to the data network 5 of others

E yhdistettyjen yksiköiden, kuten lämmöntuottoyksiköiden 4, = 30 lämpövaraston 4c ja lämmönluovutusyksiköiden 6 sekä myösE of combined units, such as heat generation units 4, = 30 heat storage 4c and heat release units 6 and also

S pilvipalvelun 7 kanssa. Edullisesti optimointialgoritmi oh-S with cloud service 7. Advantageously, the optimization algorithm oh-

N jaa ja optimoi lämmöntuottoyksiköiden 4 lämmöntuotantoa lämmönluovutusyksiköiltä 6 saatavan lämmöntarvetiedon pe-N divides and optimizes the heat production of the heat generation units 4 based on the heat demand information obtained from the heat release units 6

rusteella. Keskusyksikkö 2 käsittää välineet ja laitteet lämmön tuotannon ja kulutuksen jakamiseksi lämpöverkossa 1 olevien eri yksiköiden 4, 4c ja 6 kesken ja lämmöntuotannon optimoimiseksi mahdollisimman tehokkaan lämmöntuotantomene- telmän mukaan. Sen lisäksi keskusyksikkö 2 on järjestetty tunnistamaan erilaisia vikatilanteita ja siirtämään tarpeen vaatiessa lämmöntuotantoa vikaantuneilta lämmöntuottoyksi- köiltä 4 toisille lämmöntuottoyksiköille 4.with rust. The central unit 2 comprises means and devices for distributing the heat production and consumption among the different units 4, 4c and 6 in the heat network 1 and for optimizing the heat production according to the most efficient heat production method. In addition to that, the central unit 2 is arranged to identify various failure situations and, if necessary, transfer heat production from the failed heat generation units 4 to other heat generation units 4.

Kuviossa 2 on esitetty yksi tyypillinen keksinnön mukainen modulaarinen lämpöverkkojärjestely. Keksintö käsittää läm- möntuottoyksiköitä 4, jotka tuottavat erilaisilla menetel- millä lämpöä, edullisesti uusiutuvista ja/tai kierrätettä- vistä energialähteistä. Lämmöntuottoyksiköt 4 voivat olla maalämpöpumppuja, aurinkokeräimiä 4a ja/tai ilmalämpöpump- puja 4b sekä myös ns. kuumalämpöpumppuja 4h. Keksinnön mu- kaiset lämmöntuottoyksiköt 4 voivat tuottaa lämpöä eri läm- pötilatasoilla, joka tarkoittaa tässä sitä, että toiset tuottavat matalampaa lämpöä kuin toiset. Edullisesti kek- sinnön mukaiset lämmöntuottoyksiköt 4 on järjestetty tuot- tamaan lämpöä eri tasoisista lähtölämpötiloista lämpötila- alueelta -259C — +70°C.Figure 2 shows one typical modular heat network arrangement according to the invention. The invention comprises heat production units 4, which produce heat using various methods, preferably from renewable and/or recyclable energy sources. The heat production units 4 can be geothermal heat pumps, solar collectors 4a and/or air heat pumps 4b, as well as so-called hot heat pumps 4h. The heat generation units 4 according to the invention can produce heat at different temperature levels, which here means that some produce lower heat than others. Preferably, the heat generation units 4 according to the invention are arranged to generate heat from different levels of output temperatures in the temperature range -259C — +70°C.

Tässä hakemuksessa mainittu kuumalämpöpumppu 4h on laite, & 25 jolla tarkoitetaan ilmasta veteen lämpöenergiaa siirtävää 5 lämpöpumppua, joka kykenee kaikissa olosuhteissa tuottamaan 7 kuumaa vettä tai muuta tarkoitukseen sopivaa lämmönsiirto- = väliainetta, jonka lämpötila on edullisesti yli +80°C. Tar- a vittaessa mainittu kuumalämpöpumppu 4h pystyy tuottamaan = 30 lämmönsiirtoväliainetta, jonka lämpötila on jopa +150°C. sThe heat pump 4h mentioned in this application is a device, & 25 which refers to a heat pump 5 transferring heat energy from air to water, which is capable of producing 7 hot water or other suitable heat transfer = medium with a temperature preferably above +80°C under all conditions. If necessary, the mentioned hot heat pump 4h can produce = 30 heat transfer media with a temperature of up to +150°C. p

N Koska on tärkeää, että keskusyksikkö 2 pystyy luovuttamaan lämpöä kuluttajille riittävän korkealla ja tarpeeksi tasai-N Because it is important that the central unit 2 is able to release heat to the consumers at a high enough level and evenly enough

sella lämpötilatasolla, keksinnön mukainen lämpöverkkojär- jestely käsittää sovitusvälineet kultakin lämmöntuottoyksi- költä 4 saatavan lämpöenergian lämpötilatason sovittamisek- si halutulle lämpötilatasolle. Edullisesti tällainen lämpö- tilataso on kunkin lämpöverkossa olevan lämmönluovutusyksi- kön 6 tarvitsema taso. Edullisesti sovitusvälineet käsittä- vät ohjausyksiköissä 2a olevia algoritmeja tarvittavan läm- pötilatason saavuttamisen ohjaamiseksi, lämpöverkossa 1 olevia mittauslaitteita lämmönsiirtoaineen lämpötilan mit- taamiseksi, kuristimia ja venttiileitä lämmönsiirtoaineen virtaaman säätämiseksi ja lämmönjalostuslaitteita 4e tar- vittavan lämpötilatason saavuttamiseksi. Edullisesti aina- kin osa mainituista sovitusvälineistä on sijoitettu lämmön- tuottoyksikön 4 ja keskusyksikön 2 väliin.at such a temperature level, the heat network arrangement according to the invention comprises adjustment means for adjusting the temperature level of the thermal energy obtained from each heat production unit 4 to the desired temperature level. Preferably, such a temperature level is the level required by each heat release unit 6 in the heating network. Advantageously, the adjustment means include algorithms in the control units 2a to control the achievement of the required temperature level, measuring devices in the heat network 1 to measure the temperature of the heat transfer medium, chokes and valves to adjust the flow of the heat transfer medium, and heat processing devices 4e to achieve the required temperature level. Advantageously, at least part of the mentioned fitting means is placed between the heat generation unit 4 and the central unit 2.

Edullisesti lämmönjalostuslaitteena 4e voi olla kuviossa 4 esitetty korkeata lämpötilaa tuottamaan pystyvä lämpöpump- pu, esimerkiksi ns. kuumalämpöpumppu, esimerkiksi kuumaläm- pöpumpun 4h kaltainen lämpöpumppu. Yhtenä lämmönjalostus- laitteena voi olla myös priimauslaitteisto, jota voidaan käyttää matalien lämpövirtojen jalostamiseen käyttökelpoi- seksi lämmöksi eli esimerkiksi lämmönsiirtoväliaineen läm- pötilan nostamiseen. & 25 Kuviossa 2 aurinkokeräin 4a on järjestetty vastaanottamaan 5 auringon säteilystä lämpöenergiaa ja syöttämään lämpöä läm- 7 mönsiirtoverkon 3 kautta keskusyksikölle 2. Kuviossa 2 esi- = tetty ilmalämpöpumppu 4b on vastaavasti järjestetty syöttä-Advantageously, the heat treatment device 4e can be a heat pump capable of producing high temperature shown in Figure 4, for example a so-called hot heat pump, for example a heat pump like hot heat pump 4h. One of the heat refining devices can also be a preheating device, which can be used to refine low heat flows into usable heat, i.e. to raise the temperature of the heat transfer medium, for example. & 25 In Figure 2, the solar collector 4a is arranged to receive 5 thermal energy from the sun's radiation and supply heat via the heat transfer network 3 to the central unit 2. The Air source heat pump 4b shown in Figure 2 is similarly arranged to supply

E mään ilmasta kerätyn lämpöenergian keskusyksikölle 2. Edul- = 30 lisesti keksinnön mukaisessa järjestelyssä keskusyksikköönE for the central unit of thermal energy collected from the air 2. Preferably = 30 in the arrangement according to the invention to the central unit

S 2 on kytketty ainakin yksi, omana lämmöntuottoyksikkönään 4S 2 is connected at least one, as its own heat generation unit 4

N toimiva kuumalämpöpumppu 4h, joka on järjestetty tuottamaan lämpöverkkoon 1 lämpöä muiden lämpöverkkoon 1 kytkettyjen,N operating hot heat pump 4h, which is arranged to produce heat in the heating network 1 from other devices connected to the heating network 1,

uusiutuvaa ja/tai kierrätettävää lämpöenergiaa keräävien lämmöntuottoyksiköiden 4 lisäksi.in addition to the heat generation units 4 that collect renewable and/or recycled thermal energy.

Keskusyksikössä 2 oleva ohjausjärjestelmä algoritmeineen ohjaa järjestelyn lämpövirtoja lämpöverkossa 1 ja käsitte- lee muilta järjestelyn yksiköiltä saatuja tietoja optimoin- tialgoritmilla kaikkein edullisimman lämmöntuotannon saa- vuttamiseksi.The control system in the central unit 2 with its algorithms controls the heat flows of the arrangement in the heating network 1 and processes the information received from other units of the arrangement with an optimization algorithm to achieve the most favorable heat production.

Keskusyksikkö 2 on järjestetty keskustelemaan lämmöntuotto- yksiköiden 4 kanssa ja päättämään lämmöntuotannon strategi- asta optimointialgoritmin tulosten perusteella. Optimoin- tialgoritmi saa tietoja järjestelyn eri yksiköiltä 4, 4c, 4h, 6 ja 7 ja arvioi millä kokoonpanolla ja millä kustan- nuksin kulloinkin tarvittava lämpömäärä saadaan tuotettua.The central unit 2 is arranged to talk with the heat production units 4 and decide on the heat production strategy based on the results of the optimization algorithm. The optimization algorithm receives data from the various units 4, 4c, 4h, 6 and 7 of the arrangement and evaluates with which configuration and at what cost the required amount of heat can be produced at any given time.

Tulevien lämmöntarpeiden ennustamiseen optimointialgoritmi käyttää apuna pilvipalvelimelta 7 saatuja sääennustuksia, historiatietoja ja muita tilastotietoja. Lämpöverkkojärjes- tely voi varastoida lämpöenergiaa järjestelyyn kuuluvaan lämpövarastoon 4c ja tarvittaessa purkaa sitä lämpöverkon 1 kautta kulutuskohteissa oleviin lämmönluovutusyksiköihin 6.To predict future heat needs, the optimization algorithm uses weather forecasts, historical data and other statistical data received from the cloud server 7 as help. The heat network system can store heat energy in the heat storage 4c belonging to the system and, if necessary, discharge it via the heat network 1 to the heat release units 6 at the consumption points.

Keksinnön mukaiseen järjestelyyn voidaan edullisesti liit- tää yhtenä lämmöntuottoyksikkönä 4 myös tehtaan hukkalämpöä & 25 talteen ottava lämmöntuottoyksikkö 4d, jolla talteen otet- 5 tua lämpöenergiaa voidaan toimittaa lämpöverkossa 1 keskus- 7 yksikön 2 kautta erilaisiin käyttökohteisiin. oSThe arrangement according to the invention can advantageously be connected as a single heat generation unit 4, also a heat generation unit 4d that recovers the factory's waste heat & 25, with which the recovered heat energy can be delivered in the heat network 1 via the central 7 unit 2 to various applications. oS

I a Kuviossa 3 on esitetty kaaviomaisesti ja yksinkertaistettu- = 30 na yhtä keksinnön mukaisessa järjestelyssä käytettäväksiI a Figure 3 shows schematically and simplified one for use in the arrangement according to the invention

S sopivaa suojattua tietoverkkoa 5. Edullisesti tietoverkko 5S suitable secure data network 5. Preferably data network 5

N on rakenteeltaan ja toiminnoiltaan sellainen, että kaikki siihen liitetyt yksiköt 2, 4, 4a, 4b, 4c, 4d, 4h ja 6 voi-N is structured and functions in such a way that all units 2, 4, 4a, 4b, 4c, 4d, 4h and 6 connected to it can

vat olla yhteydessä toisiinsa. Jos jokin yhteys häiriintyv, se korvautuu automaattisesti kiertoyhteydellä. Yksi edulli- nen tietoverkkorakenne on suojattu langaton MESH-verkko.must be connected to each other. If a connection is disrupted, it is automatically replaced by a round-trip connection. One inexpensive data network structure is a protected wireless MESH network.

Esimerkiksi, jos keskusyksikkö 2 vikaantuu tai sen toiminta häiriintyy, voi jonkin toisen yksikön 4, 4a, 4b, 4c, 4d, 4h ja 6 älykäs ohjausyksikkö 2a algoritmeineen ottaa keskusyk- sikön 2 toimia hoitaakseen. Lämmön jatkuvan tuotannon kan- nalta kriittiset pisteet on sijoitettu tietoverkkoon 5 si- ten, että niillä on aina vaihtoehtoisia tiedonsiirtoreitte- jä. Edullisesti yhteydet eri yksiköiden välillä on järjes- tetty kulkemaan yksiköiden ohjausyksikköjen 2a kautta. Tie- toverkko 5 voi olla myös suojattu langallinen verkko, esi- merkiksi Ethernet-tyyppinen verkko.For example, if the central unit 2 fails or its operation is disturbed, the intelligent control unit 2a with its algorithms of another unit 4, 4a, 4b, 4c, 4d, 4h and 6 can take over the operations of the central unit 2. The critical points for the continuous production of heat are placed in the data network 5 so that they always have alternative data transmission routes. Preferably, the connections between the different units are arranged to go through the units' control units 2a. The information network 5 can also be a protected wired network, for example an Ethernet-type network.

Vähintään yksi tietoverkon 5 soluista, joko keskusyksikössä 2 oleva tai joku keskusyksikköön 2 liitetyissä yksiköissä 4, 4a, 4b, 4c, 4d, 4h ja 6 oleva tietoverkon solu on jär- jestetty toimimaan ns. järjestelmämoduulina, joka seuraa tietoverkon 5 toimivuutta ja hälyttää havaitessaan jotain epätavallista tietoverkon toiminnassa. Tietoverkon 5 toi- minta voidaan varmistaa toisella järjestelmämoduulilla.At least one of the cells of the data network 5, either the one in the central unit 2 or one of the data network cells in the units 4, 4a, 4b, 4c, 4d, 4h and 6 connected to the central unit 2, is arranged to operate in the so-called as a system module that monitors the functionality of the information network 5 and alerts when it detects something unusual in the operation of the information network. The operation of the information network 5 can be ensured with another system module.

Tässä tapauksessa tietoverkon 5 solut on priorisoitu siten, että toinen solu puuttuu toimintaan, vain mikäli ensimmäi- sen solun viestinlähetyksissä ilmenee merkittävä määrä häi-In this case, the cells of the information network 5 are prioritized so that the second cell intervenes, only if a significant amount of interference occurs in the message transmissions of the first cell.

S 25 riöitä. x © Kuviossa 4 on esitetty kaaviomaisesti ja yksinkertaistettu- = na yhtä keksinnön mukaisessa järjestelyssä käytettyä tapaa a lämmöntuottoyksiköiden 4 yhdistämiseksi keskusyksikköön 2. = 30 Edullisesti lämmöntuottoyksikkö 4 on yhdistetty keskusyk-S 25 holes. x © Figure 4 shows schematically and in a simplified way one method used in the arrangement according to the invention for connecting the heat generating units 4 to the central unit 2. Preferably, the heat generating unit 4 is connected to the central unit

S sikköön 2 suoraan lämmöntuottoputkiston 3 avulla, kuten ku-S to the socket 2 directly with the help of the heat generation pipeline 3, as shown in

N vion 4 tapauksessa on tehty kahden ylemmän lämmöntuottoyk- sikön 4 kohdalla. Tällainen ratkaisu voidaan tehdä silloin,In the case of N fault 4, it has been done at the two upper heat generation units 4. Such a solution can be made when

kun lämmöntuottoyksikkö 4 on riittävän tehokas tuottamaan lämpöä tarpeeksi korkealla lämpötilatasolla lämpöverkon 1 tarpeisiin nähden. Keksinnön mukaisessa ratkaisussa keskus- yksiköltä 2 lämmönluovutusyksiköille 6 lähtevän lämmönsiir- toväliaineen lämpötilataso on jalostettu sellaiseksi, että se on edullisesti suurempi kuin +80°C, ja sopivasti välillä +80°C..+150°C, lämmön kuluttajan tarpeesta riippuen.when the heat generation unit 4 is efficient enough to produce heat at a high enough temperature level in relation to the needs of the heat network 1. In the solution according to the invention, the temperature level of the heat transfer medium leaving the central unit 2 for the heat transfer units 6 is refined such that it is preferably greater than +80°C, and suitably between +80°C..+150°C, depending on the heat consumer's needs.

Jos lämmöntuottoyksikön 4 teho sellaisenaan ei riitä tar- peeksi korkeaan lämpötilatasoon, voidaan lämmöntuottoyksi- kön 4 ja keskusyksikön 2 väliin kytkeä erillinen lämmönja- lostuslaite 4e, kuten noin +809C..+150*C lämpötilaa tuotta- maan pystyvä lämpöpumppu, esimerkiksi edellä mainitun kuu- malämpöpumpun 4h kaltainen kuumalämpöpumppu.If the power of the heat generation unit 4 as such is not sufficient for a sufficiently high temperature level, a separate heat processing device 4e can be connected between the heat generation unit 4 and the central unit 2, such as a heat pump capable of producing a temperature of approximately +809C..+150*C, for example the aforementioned - a hot heat pump similar to the geothermal heat pump 4h.

Kuviossa 5 kuvataan tilannetta lämmönkulutuskohteessa, kun kohteessa on havaittu lisälämmön tarvetta. Lämmönluovutus- yksikköön 6 yhdistetty ohjausyksikkö 2a havaitsee lämmön tarvetta ja välittää tiedon lämmitystarpeesta tietoverkon 5 kautta keskusyksikölle 2.Figure 5 describes the situation at a heat consumption site when a need for additional heat has been detected at the site. The control unit 2a connected to the heat transfer unit 6 detects the need for heat and transmits the information about the heating need via the data network 5 to the central unit 2.

Kuviossa 6 kuvataan tilannetta, jossa keskusyksikkö 2 saa- tuaan lämmityspyynnön joltain lämmönluovutusyksiköltä 6 te- kee kyselyn lämmöntuotantokapasiteetista ja muista lämmön- & 25 tuotantoon liittyvistä parametreista lämmöntuottoyksiköiltä 5 4 ja lämpövarastolta 4c tietoverkon 5 välityksellä. Kuvios- 7 sa 6 on esitetty selvyyden vuoksi vain yksi lämmöntuottoyk- = sikkö 4 ja yksi lämpövarasto 4c, mutta edullisesti kysely a tehdään useilta yksiköiltä. = 30Figure 6 describes a situation where the central unit 2, after receiving a heating request from a heat transfer unit 6, queries the heat production capacity and other parameters related to heat & 25 production from the heat production units 5 4 and heat storage 4c via the data network 5. Figure 7 6 shows for clarity only one heat production unit 4 and one heat storage 4c, but preferably query a is made from several units. = 30

S Kuviossa 7 kuvataan tilannetta, jossa lämmöntuottoyksiköt 4S Figure 7 describes a situation where the heat generation units 4

N vastaavat keskusyksikön 2 kyselyyn lämmöntuotantoon liitty- vistä parametreista. Keskusyksikön 2 optimointialgoritmi tekee vertailun tuotantokustannuksista erilaisilla lämmön- tuotantotavoilla/lämmöntuotantoyksiköillä vastaanottamiensa parametrien perusteella. Avukseen keskusyksikkö 2 voi käyt- tää pilvipalvelimelta 7 saatuja historiaan ja erilaisiin ennusteisiin perustuvia hintatietoja ja tilastoja.N are responsible for the central unit 2's inquiry about parameters related to heat production. The optimization algorithm of the central unit 2 makes a comparison of the production costs with different heat production methods/heat production units based on the parameters it receives. For assistance, central unit 2 can use price data and statistics obtained from cloud server 7 based on history and various forecasts.

Kuviossa 8 kuvataan tilannetta, jossa keskusyksikkö 2 on suunnitellut optimoidun lämmöntuotantotapahtuman. Keskusyk- sikkö 2 ohjaa lämmöntuottoyksikön 4 tai joukon lämmöntuot- toyksiköitä 4 tuottamaan lämpöä lämpöverkon 1 lämmöntuotto- putkistoihin 3. Katkonuolella on kuvattu potentiaalista ti- lannetta, jossa lämmöntuottoyksikön 4 tuotantomäärä ei ole riittävä tai lämmöntuottoyksiköiden 4 tuotantokustannukset ovat liian korkeat, ja siitä syystä lämpövarasto 4c on jär- jestetty osallistumaan lämmöntuotantoon syöttämällä lämpöä keskusyksikön 2 kautta lämmönluovutusputkistoon 3a.Figure 8 describes a situation where the central unit 2 has planned an optimized heat production event. The central unit 2 directs the heat generation unit 4 or a set of heat generation units 4 to produce heat in the heat generation pipelines 3 of the heat network 1. The dashed arrow depicts a potential situation where the production quantity of the heat generation unit 4 is not sufficient or the production costs of the heat generation units 4 are too high, and therefore the heat storage 4c is arranged to participate in heat production by supplying heat through the central unit 2 to the heat release pipeline 3a.

Kuviossa 9 kuvataan tilannetta, jossa historiaan ja ennus- teisiin perustuva tieto pilvipalvelusta 7 aiheuttaa käskyn ladata lämpöenergiaa lämpöverkon 1 lämpövarastoon 4c.Figure 9 describes a situation where information from the cloud service 7 based on history and forecasts causes an order to load heat energy into the heat storage 4c of the heat network 1.

Lämpöverkon 1 keskusyksikössä 2 ja edullisesti sen ohjaus- yksikössä 2a on keksinnön mukaisen lämpöverkkojärjestelyn järjestelmäalgoritmi eli järjestelmän optimointialgoritmi,In the central unit 2 of the heat network 1 and preferably in its control unit 2a is the system algorithm of the heat network arrangement according to the invention, i.e. the system optimization algorithm,

S 25 joka on järjestetty varmistamaan koko järjestelmän optimaa- <+ linen toiminta. Optimointialgoritmi käsittelee muun muassa 7 seuraavia tietoja: oSS 25 which is organized to ensure the optimal operation of the entire system. The optimization algorithm processes, among other things, 7 the following information: oS

II

E 1) vuodenaikaan, viikonpäivään, kellonaikaan ja kulutta- = 30 japrofiiliin liittyvä käyttötarve-ennuste;E 1) usage demand forecast related to the season, day of the week, time of day and consumer = 30 profile;

S 2) sääennuste;S 2) weather forecast;

N 3) historian perusteella tehtävä kulutustarve-ennuste;N 3) consumption demand forecast based on history;

4) sää-, tuotanto- ja historiatietoihin perustuva ener- giasaantiennuste; 5) energiasisältöön ja energian muutostietoihin perustu- va energiavarastotieto; 6) energian hintatiedot; 7) keskusyksikön 2 ja kunkin keskusyksikköön 2 liitetyn yksikön 4, 4a, 4b, 4c, 4d, 4h ja 6 säännöllisesti 1&- hettämät tilatiedot;4) energy supply forecast based on weather, production and historical data; 5) energy storage data based on energy content and energy change data; 6) energy price information; 7) the status information provided by the central unit 2 and each unit 4, 4a, 4b, 4c, 4d, 4h and 6 connected to the central unit 2 on a regular basis;

Optimointialgoritmi on järjestetty lähettämään säännöllisin väliajoin optimoidut ajo- ja toimintaohjeet keskusyksikölle 2 ja kullekin keskusyksikköön 2 liitetylle yksikölle 4, 4a, 4b, 4c, 4d, 4h ja 6. Optimointialgoritmille on järjestetty toimitettavaksi jatkuva tieto kaikista järjestelmän yksi- köistä 4, 4a, 4b, 4c, 4d, 4h ja 6 sekä 7, jonka tiedon pe- rusteella optimointialgoritmi on järjestetty muuttamaan tuotantoajoa, mikäli esimerkiksi jossakin lämpöä tuottavas- sa yksikössä 4, 4a, 4b, 4c, 4d, 4e, 4h on toimintahäiriö.The optimization algorithm is arranged to send optimized driving and operating instructions at regular intervals to the central unit 2 and to each unit connected to the central unit 2 4, 4a, 4b, 4c, 4d, 4h and 6. The optimization algorithm is arranged to be supplied with continuous information from all units of the system 4, 4a, 4b, 4c, 4d, 4h and 6 and 7, on the basis of which information the optimization algorithm is organized to change the production run, if, for example, there is a malfunction in one of the heat-producing units 4, 4a, 4b, 4c, 4d, 4e, 4h.

Edullisesti optimointialgoritmi on järjestetty kaikissa ti- lanteissa optimoimaan tuotannon kustannukset suhteessa ym- päristöpäästöihin.Advantageously, the optimization algorithm is organized in all situations to optimize production costs in relation to environmental emissions.

Kukin keskusyksikköön 2 liitetty yksikkö 4, 4a, 4b, 4c, 4d, 4h ja 6 käsittää oman ohjausjärjestelmänsä, joka on edulli- & 25 sesti sijoitettu yksikössä olevaan ohjausyksikköön 2a. Yk- 5 siköiden ohjausjärjestelmä käsittää yksikköalgoritmin, joka 7 on edullisesti kullekin yksikölle ominainen. Yksikköalgo- = ritmi on järjestetty keskustelemaan säännöllisesti suojatun a tietoverkon 5 kautta keskusyksikössä 2 sijaitsevan järjes- = 30 telmän optimointialgoritmin kanssa. sEach unit 4, 4a, 4b, 4c, 4d, 4h and 6 connected to the central unit 2 comprises its own control system, which is advantageously placed in the control unit 2a in the unit. The control system of the units comprises a unit algorithm, which is preferably specific to each unit. The unit algorithm is arranged to talk regularly via the protected data network 5 with the optimization algorithm of the system 30 located in the central unit 2. p

N Yksikköalgoritmit on järjestetty toteuttamaan optimointial- goritmin toimintaohjetta ja lähettämään optimointialgorit-N The unit algorithms are organized to implement the operating instructions of the optimization algorithm and to send the optimization algorithm

mille sen tarvitsemaa tietoa keskusyksikköön 2 liitettyjen yksiköiden 4, 4a, 4b, 4c, 4d, 4h ja 6 tilasta ja mittaus- tiedoista.for which the information it needs about the status and measurement data of the units 4, 4a, 4b, 4c, 4d, 4h and 6 connected to the central unit 2.

Yksikköalgoritmien perustehtävät ovat: 1) tietoverkosta 5 tulevan tiedon purkaminen oman yksi- kön käyttöön; 2) tietoverkossa 5 pyydettyjen tietojen pakkaaminen ja lähettäminen tietoverkkoon 5; 3) yksikön tietojen lukeminen yksikön ohjausjärjestel- mästä; 4) yksikölle optimaalisen ohjaustiedon muodostaminen mo- nimuuttujista, joita ovat muun muassa: a) järjestelmän optimointialgoritmilta saadut tiedot, kuten tämän yksikön tuotantotarve, tuotannon raja- arvot ja ajoaikaennuste; b) yksikön ohjausjärjestelmältä saadut tilatiedot, kuten käyntitiedot, tuotanto tai luovutustiedot, käyntiajat, mahdolliset rajoitteet, olennaiset toiminnan mittaustiedot; c) ulkopuoliset mittaustiedot kuten lämpötilat sekä putkiston 3a virtaukset, paineet; 5) varatoiminta, mikäli järjestelmän optimointialgorit- & 25 milta saadut tiedot puuttuvat tai ovat puutteellisia. 5 Tällöin yksikköalgoritmi aloittaa osaoptimoinnin käy- 7 tössään olevien tietojen perusteella. Kukin yksikkö- = algoritmi on myös varustettu siten, että se kykeneeThe basic tasks of the unit algorithms are: 1) decoding the information coming from the information network 5 for the use of the own unit; 2) compressing the data requested in the data network 5 and sending it to the data network 5; 3) reading the unit's data from the unit's control system; 4) generating optimal control information for the unit from multivariables, which include, among others: a) information obtained from the system optimization algorithm, such as the production need of this unit, production limit values and run time forecast; b) status data received from the unit's control system, such as visit data, production or handover data, visit times, possible restrictions, essential operational measurement data; c) external measurement data such as temperatures and pipeline 3a flows, pressures; 5) back-up operation, if the information obtained from the system's optimization algorithms is missing or incomplete. 5 In this case, the unit algorithm starts partial optimization based on the data it has 7 in use. Each unit = algorithm is also equipped to be able to

E myös pyytämään kulutustietoja energiaa kuluttavilta = 30 yksiköiltä ja mahdollisen lämpövaraston 4c ohjausjär-E also to request consumption data from energy-consuming = 30 units and the possible heat storage 4c control system

S jestelmältä. &From the system. &

Edullisesti kunkin keskusyksikköön 2 liitetyn yksikön 4, 4a, 4b, 4c, 4d, 4h ja 6 ohjausjärjestelmä priorisoidaan yk- sikön käyttöönottovaiheessa erityistilanteita varten.Advantageously, the control system of each unit 4, 4a, 4b, 4c, 4d, 4h and 6 connected to the central unit 2 is prioritized during the commissioning phase of the unit for special situations.

Keksinnön mukainen lämpöverkkojärjestely tietoverkkoineen 5 on rakennettu monitoimiseksi ja siten, että keskusyksikön 2 häiriö tai keskusyksikköön 2 liitetyn yksittäisen yksikön 4, 4a, 4b, 4c, 4d, 4h ja 6 häiriö ei vaikuta lämpöverkon 1 muiden osien toimintaan. Keskusyksikköön 2 liitetyt yksiköt 4, 4a, 4b, 4c, 4d, 4h ja 6 on järjestetty ohjausjärjestel- mänsä avulla toimimaan itsenäisesti ja niillä on kyky vaih- taa tietoa tietoverkon 5 järjestelmämoduulin kanssa ja mil- lä hetkellä hyvänsä keskustelemaan toisen keskusyksikköön 2 liitetyn yksikön 4, 4a, 4b, 4c, 4d, 4h ja 6 kanssa. Näin keksinnön mukainen lämpöverkkojärjestely on järjestetty laajaksi, monipuoliseksi, joustavaksi ja hyvin toimintavar- maksi. Järjestelyyn voidaan helposti lisätä toimintavalmii- ta lämmöntuottoyksiköitä 4, lämmönluovutusyksiköitä 6 ja lämpövarastoja 4c ja siitä voidaan poistaa vastaavia yksi- köitä kokonaisjärjestelmän toimintaa haittaamatta.The heat network arrangement according to the invention with its data networks 5 is built to be multi-functional and in such a way that the malfunction of the central unit 2 or the malfunction of the individual units 4, 4a, 4b, 4c, 4d, 4h and 6 connected to the central unit 2 does not affect the operation of the other parts of the heat network 1. The units 4, 4a, 4b, 4c, 4d, 4h and 6 connected to the central unit 2 are arranged by means of their control system to operate independently and have the ability to exchange information with the system module of the data network 5 and at any moment to discuss with another unit 4 connected to the central unit 2 , 4a, 4b, 4c, 4d, 4h and 6 with. In this way, the thermal network arrangement according to the invention is organized to be extensive, versatile, flexible and very reliable. Ready-to-use heat production units 4, heat release units 6 and heat storage units 4c can be easily added to the system, and corresponding units can be removed from it without hindering the operation of the overall system.

MENETELMÄ LÄMPÖVERKKOJÄRJESTELYSSÄMETHOD IN THE HEATING NETWORK SYSTEM

Keksinnön mukaisessa menetelmässä ohjataan lämmöntarvetie- & 25 tojen, historiatietojen, kustannustietojen ja ennustetieto- 5 jen perusteella lämmöntuotantoa, joka jaetaan eri lämmön- 7 tuottoyksiköiden 4 kesken optimointialgoritmin päättelyn = perusteella. Edullisesti kultakin lämmöntuottoyksiköltä 4 a saatavan lämpöenergian lämpötilataso sovitetaan lämpöver- = 30 kossa 1 käytettävälle tasolle ennen lämmön luovutusta kul-In the method according to the invention, heat production is controlled on the basis of heat demand data, historical data, cost data and forecast data, which is divided between different heat 7 production units 4 based on the reasoning of the optimization algorithm. Preferably, the temperature level of the heat energy obtained from each heat production unit 4 a is matched to the level used in the heat network 1 before the heat is released through

S lekin lämmönluovutusyksikölle 6.S lek for the heat transfer unit 6.

OO

NOF

Edullisesti lämpötilatasoltaan erilaista lämpöenergiaa ke- rätään lämmöntuottoyksiköillä 4 erilaisista uusiutuvista ja/tai kierrätettävistä lämmönlähteistä, kuten auringosta, ilmasta, maasta ja tehtaiden sekä erilaisten laitosten ja laitteistojen, esimerkiksi jäähdytyslaitteistojen hukkaläm- möstä. Koska näin kerätty lämpöenergia voi olla lämpötila- tasoltaan hyvinkin erilaista, kerättyä lämpöenergiaa jalos- tetaan korottamalla lämpötilatasoa ennen lämmön luovutta- mista eteenpäin, esimerkiksi kuluttajille siten, että kes- kusyksiköltä 2 kuluttajille lähtevän lämpöenergian lämpöti- lataso lämmönluovutusyksiköissä 6 on aina riittävän tasai- nen ja korkea lämmön käyttötarkoitukseen nähden. Edullises- ti keskusyksiköltä 2 lämmönluovutusyksiköille 6 lähtevän lämpöenergian lämpötilataso on suurempi kuin +80°C, ja so- pivasti välillä +80°C..+150°C.Advantageously, thermal energy with a different temperature level is collected by heat generation units 4 from various renewable and/or recycled heat sources, such as the sun, air, earth and waste heat from factories and various facilities and equipment, for example cooling equipment. Since the heat energy collected in this way can have a very different temperature level, the collected heat energy is refined by raising the temperature level before passing the heat on, for example to the consumers, so that the temperature level of the heat energy leaving the central unit 2 to the consumers in the heat transfer units 6 is always sufficiently even and high in relation to the intended use of the heat. Preferably, the temperature level of the thermal energy leaving the central unit 2 for the heat transfer units 6 is greater than +80°C, and suitably between +80°C..+150°C.

Uusiutuvaa ja/tai kierrätettävistä lämmönlähteistä kerättyä lämpöenergiaa jalostetaan edullisesti korkeaan lämpötilata- soon tarkoitetuilla lämpöpumpuilla, kuten kuumalämpöpum- puilla, jotka edullisesti sijoitetaan lämmöntuottoputkis- toon 3 lämmöntuottoyksiköiden 4 ja keskusyksikön 2 väliin.Heat energy collected from renewable and/or recycled heat sources is preferably refined with heat pumps intended for high temperature levels, such as hot heat pumps, which are preferably placed in the heat generation pipeline 3 between the heat generation units 4 and the central unit 2.

Lämpöenergiaa voidaan jalostaa myös priimauslaitteistoilla, jotka edullisesti sijoitetaan lämmöntuottoputkistoon 3 läm- möntuottoyksiköiden 4 ja keskusyksikön 2 väliin.Heat energy can also be refined with heating equipment, which is preferably placed in the heat production pipeline 3 between the heat production units 4 and the central unit 2.

S 25 <+ Saatuaan lämmöntarvepyynnön tietoverkon 5 kautta lämmön- 7 luovutusyksikön 6 ohjausyksiköltä 2a, keskusyksikön 2 opti- = mointialgoritmi tekee kyselyn lämmöntuottoyksiköille 4 nii- a den lämmöntuotantokyvystä ja muista parametreistä. Lämmön- = 30 tuottoyksiköiden 4 vastausten perusteella optimointialgo-S 25 <+ After receiving a heat demand request via the data network 5 from the control unit 2a of the heat 7 delivery unit 6, the optimization algorithm of the central unit 2 queries the heat production units 4 about their heat production capacity and other parameters. Based on the responses of heat = 30 production units 4 optimization algo-

S ritmi antaa keskusyksikölle 2 käskyn ja tarvittavat para-S rhythm gives the central unit 2 commands and the necessary parameters

N metrit lämmöntuotannon käynnistämisestä halutuissa lämmön- tuottoyksiköissä 4. Keskusyksikön 2 ohjaamana yhden tai useamman lämpötuottoyksikön 4 tuottama lämpö ohjataan sille lämmönluovutusyksikölle 6, jonka ohjausyksikkö 2a on il- moittanut lämmöntarpeesta.N meters from the start of heat production in the desired heat production units 4. Controlled by the central unit 2, the heat produced by one or more heat production units 4 is directed to the heat release unit 6 whose control unit 2a has indicated the need for heat.

Edullisesti optimointialgoritmi laskee eri lämmöntuottoyk- siköille 4 ja lämmöntuotantotavoille tuotantokustannukset, tuottavuuden ja muut parametrit, joiden perusteella se muo- dostaa soveltuvimman lämmöntuotantotapahtuman. Optimointi- algoritmin laskennan perusteella annetaan tarkoitukseen so- pivimmille lämmöntuottoyksiköille 4 tietoverkon 5 kautta käsky käynnistää lämmöntuotanto. Keskusyksikkö 2 välittää tietoverkon 5 kautta lämmöntuotantotapahtumaan osallistu- ville lämmöntuottoyksiköille 4 tarpeelliset lämmön tuotan- toon liittyvät parametrit ja muut tiedot. Lämmöntuottoyksi- köihin 4 kuuluu myös järjestelmään liitetty lämpövarasto 4c. Käynnistyneet lämmöntuottoyksiköt 4 alkavat tuottaa lämpöä lämmöntuottoputkistoon 3, joka lämpö jaetaan keskus- yksikön 2 kautta optimointialgoritmin muodostaman lämmön- tuotantotapahtuman mukaisesti lämmönluovutusyksiköille 6.Advantageously, the optimization algorithm calculates production costs, productivity and other parameters for different heat production units 4 and heat production methods, on the basis of which it forms the most suitable heat production event. Based on the calculation of the optimization algorithm, the most appropriate heat generation units 4 are instructed to start heat production via the data network 5. The central unit 2 transmits the necessary heat production-related parameters and other information to the heat production units 4 participating in the heat production event via the information network 5. The heat production units 4 also include the heat storage 4c connected to the system. The started heat generation units 4 start to produce heat in the heat generation pipeline 3, which heat is distributed via the central unit 2 to the heat release units 6 in accordance with the heat production event formed by the optimization algorithm.

Lämpövarastoa 4c ladataan ylijäämäenergialla, jonka avulla tasataan lämpöverkossa 1 lämmönkulutuksen ja lämmöntuotan- non eriaikaisuudesta syntyvää tuotannon ja kulutuksen eroa.Heat storage 4c is charged with surplus energy, which is used to equalize the difference in production and consumption arising from the timing of heat consumption and heat production in heat network 1.

Alan ammattimiehelle on selvää, että keksinnön eri sovel- & 25 lutusmuodot eivät rajoitu ainoastaan edellä esitettyihin 5 esimerkkeihin, vaan voivat vaihdella jäljempänä esitettävi- 7 en patenttivaatimusten puitteissa. oS x a = &It is clear to a person skilled in the art that the various application forms of the invention are not limited only to the examples presented above, but may vary within the framework of the patent claims presented below. oS x a = &

Claims

PATENT CLAIMS

1. A heat network arrangement using renewable and/or recycled heat energy, which includes a heat network (1), which comprises a central unit (2), at least two or more heat generation units (4), which are connected to the central unit (2) by means of a heat generation pipeline (3) and one or multi-Amma heat release unit (6), which is connected to the central unit (2) by means of a heat release pipeline (3a), and where the heat network (1) has adjustment means for regulating the flow of the pipelines (3 and 3a), which arrangement comprises adjustment means from each heat production unit ( 4) to adjust the temperature level of the heat energy received to the level required by each heat release unit (6) in the heat network (1), characterized by the fact that to raise the temperature level of the heat production unit (4) the adjustment means is a heat processing device (4e, 4h), which is connected to the heat production unit (4) and the central between the pig (2).

2. An arrangement according to claim 1, characterized in that the heat network arrangement comprises a data network (5) to which each heat generation unit (4) and heat release unit (6) and central unit (2) are connected. & 25 3. An arrangement according to claim 2, characterized in that each heat generation unit (4) and heat release unit (6) and central unit (2) comprise a control unit = (2a), through which each heat generation unit (4) and the heat - a handover unit (6) and central unit (2) are connected = 30 to the data network (5). LO S

N 4. An arrangement according to claim 3, characterized in that the arrangement comprises one or more control units

of the heat storage (4c) equipped with (2a), which is connected to the central unit (2) by means of the heat transfer pipeline (3b) and to the data network (5) through its control unit (2a).

5. An arrangement according to claim 3 or 4, known for the fact that the adjustment means comprise algorithms in the control units (2a) for controlling the achievement of the necessary temperature level, measuring devices in the heat network (1) for measuring the temperature of the heat transfer medium, throttles and valves for regulating the flow of the heat transfer medium and heat treatment devices (4e) to achieve the required temperature level.

6. An arrangement according to one of the preceding claims, characterized in that the heat treatment device (4e) which is the fitting means is a heat pump capable of producing high temperatures, which is arranged to produce hot water or another heat transfer medium whose temperature is above +80°cC.

7. An arrangement according to one of claims 2-6, characterized by the fact that the heat production units (4) are arranged to collect renewable and/or recycled heat energy from their surroundings and to communicate with each other and with the central unit (2) via the information network (5) 5 to optimize the non. S S r

8. Jjära jestely according to one of the above claims, characterized in that the central unit (2) of the heat network (1) has an optimization algorithm of the heat network arrangement, S, which is arranged to control and optimize from different units N (4, 4c, 4h, 6 , 7) optimal operation of the entire arrangement based on the available heat production and heat demand information.

9. An arrangement according to claim 8, characterized in that each unit (4, 4a, 4b, 4c, 4d, 4h and 6) connected to the central unit (2) comprises its own control system, which is placed in the control unit (2a) in the unit and which the control system of the unit comprises a unit algorithm, which is preferably specific to each unit and arranged to talk regularly via a protected data network (5) with the optimization algorithm of the heating network arrangement located in the central unit (2).

10. An arrangement according to claim 9, characterized in that the unit algorithms are arranged to implement the operating instructions of the optimization algorithm of the heating network arrangement located in the central unit (2) and to send the optimization algorithm the information it needs from the units (4, 4a, 4b, 4c, 4d, 4h and 6) about status and measurement data.

11. Method in a heat network arrangement using renewable and/or recycled heat energy, which includes a heat network (1), which comprises a central unit (2), at least two or more heat generation units (4), which are connected to the central unit (2) by means of a heat generation pipeline ( 3) by means of & 25 and one or more heat release units (6), which is 5 connected to the central unit (2) by means of heat release pipelines (3a) 7, and where the heat network (1) has control means for regulating the flow of pipelines (3 and 3a) and adjustment means a in order to match the temperature level of the heat energy = 30 obtained from each heat production unit (4) to the level needed by each heat production unit (6) in the heat network (1), known from the fact that the temperature level of the heat production unit (4) is raised by the heat processing device, which is the matching tool

(de, 4h) between the heat generation unit (4) and the central unit (2).

12. The method according to claim 11, characterized in that heat energy with a different temperature level is collected by heat generation units (4) from various renewable and/or recycled heat sources, such as the sun, air, earth and the waste heat of factories and various plants and equipment, which thus collected heat energy processed by changing the temperature level of each thermal energy collected by the heat generation unit (4) with the help of the heat processing device (4e, 4h) between the heat generation unit (4) and the central unit (2) before the heat is transferred forward, so that the temperature level of the thermal energy to be transferred from the central unit (2) in the heat transfer units (6) is matched to the level required by the heat release unit (6) in the heat network (1).

13. The method according to claim 11 or 12, known for the fact that the heat energy collected from each heat generation unit (4) is preferably processed by one or more heat processing devices (4e), which is preferably a heat pump capable of producing high temperature, which is arranged to produce hot water or other heat transfer S 25 medium with a temperature of more than +80°C, and which heat <+ processing devices (4e) are each placed in the heat generation pipeline (3) between the heat generation units (4) and the central unit (2). a a = 30

14. The method according to claim 11, 12 or 13, characterized in that the heat production of the heat production units (4) is controlled on the basis of heat demand data, historical data, cost data and forecast data, which control

the information is shared between the different heat production units (4) with an optimization algorithm that controls and optimizes the entire heat network arrangement based on the heat production and heat demand information received from the different units (4, 4c, 4h, 6, 7).