FI13093Y1 - Järjestelmä kaukolämmön jäähtymän parantamiseksi - Google Patents

Abstract

1. Kaukolämpölämmitysjärjestelmä, johon kuuluu kaukolämmön ensiöpiiri käsittäen ainakin 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), tai vastaavasti järjestetyn kahden yksivetoisen lämmönvaihtimen ja väliputkitusten muodostaman kokonaisuuden, ja lämmityskierron lämmönvaihtimen (14), joissa palaava lämminkiertovesi (LVK) on liitetty käyttöveden lämmönvaihtimeen (10) kylmäveden (KV) ja lämminveden (LV) yhteiden väliin ja lämmityskierron lämmönvaihtimen (14) kaukolämpöveden paluu on liitetty käyttöveden lämmönvaihtimen (10) alempaan osaan (109) esilämmittämään käyttövettä välisyöttökytkennällä välisyöttöyhteen (103) kautta, lämmityspiiri (22) kierrättäen kiertovettä säädettävästi kulutuskohteissa sanotun lämmityskierron lämmönvaihtimen (14) kautta, lämpötila-antureita ainakin kaukolämmön meno- ja paluuveden, lämmityskierron meno- ja paluuveden ja lämminveden (LV) lämpötilojen mittaamiseksi, ja ohjainlaitteet kaukolämmön virtaaman ohjaamiseksi asetetun kulutuksen mukaan, tunnettu siitä, että käyttöveden lämmönvaihdin (10) käsittää väliottoyhteen (102) ylemmästä osasta (108) palaavan kaukolämpöveden johtamiseksi käyttöveden lämmönvaihtimen (10) ulkopuolelle, käyttöveden lämmönvaihtimessa (10) lämminkiertoveden (LVK) paluuta lämmittävä kaukolämpövesi on johdettu sanotusta 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) väliottoyhteestä (102) palaavan kaukolämpöveden virtauksen ohjaamiseksi kokonaan tai osittain lämmityskierron lämmönvaihtimelle (14) tai käyttöveden lämmönvaihtimen (10) alempaan osaan (109). Lisäksi suojavaatimukset 2-5.

Description

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- T veden, lämmityskierron meno- ja paluuveden ja lämmin- - veden lämpötilojen mittaamiseksi, ja i 25 e ohjainlaitteet kaukolämmön virtaaman ohjaamiseksi ase- > tetun kulutuksen mukaan.

N Kaukolämpö tuotetaan tyypillisesti lämmön ja sähkön yhteistuo- S tantona. Lämmön ja sähkön yhteistuotannossa vastapainevoima- laitoksen sähkön tuotantomäärä riippuu kaukolämpöverkosta pa- laavan veden lämpötilasta. Mikäli kaukolämpövesi ei Jjäähdy lämmönkuluttajien lämmönjakovaihtimissa tarvittavan 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- N pöverkossa, jolloin vettä täytyy pumpata enemmän, ja tämä lisää = pumppauskustannuksia. Korkeampi paluuveden lämpötila lisää myös n lämpöhäviöitä järjestelmässä. E Kaukolämmön jäähtymän vaikutus lisääntyy jatkuvasti ja yhä use- O 25 ampi energialaitos on siirtynyt tai siirtymässä hinnoittelu- 3 malliin, jossa hyvästä jäähtymästä asiakaskiinteistössä palki- O taan halvemmalla energian hinnalla ja/tai edullisemmalla pe- > rusmaksulla. Tyypillisesti kaukolämmön jäähtymää on pyritty pa- rantamaan välisyöttökytkennällä, jossa lämmityskierron lämmönvaihtimen kaukolämmön paluu ohjataan käyttöveden lämmön- vaihtimelle esilämmittämään käyttövettä. Energiateollisuus ry on esitellyt välisyöttökytkennän julkaisussa '” Rakennusten kau- kolämmitys, 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- vettä. Nykyisissä kaukolämpölämmitysjärjestelmissä kaukolämpö- = veden lämpötila voi olla jopa 115 °C ja paine 16 bar, jolloin a kaukolämpövettä ei voida johtaa lämmityskiertoon. Kyseisessä = julkaisussa käyttöveden kiertoa lämmittänyt vesi sekoittuu läm- r mityskierron paluuveteen ja kiertää sieltä lämmityslaitteisiin. E 25 Tällöin on mahdollista, että jos käyttövesiprosessista palaa o paljon kuumaa 50-55 °C kaukolämpövettä, niin lämmityskiertoa S ylilämmitetään. Lämpötilaa ei voi hallita alaspäin, jolloin N esim. lattialämmitykseen järjestelmä ei sovellu lainkaan. Näin 5 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 kaukolämpö- lämmitysjärjestelmä mahdollistamaan kaukolämmön suurempi jääh- tymä lämmityskohteessa. Tämän keksinnön tunnusomaiset piirteet ilmenevät oheisesta suojavaatimuksesta 1.

Keksinnön mukaiseen kaukolämpölämmitysjärjestelmään kuuluu kaukolämmön ensiöpiiri käsittäen ainakin joko kaksivetoisen = käyttöveden lämmönvaihtimen, joka käsittää ylemmän osan ja a alemman osan, ja jossa kaukolämmön tuleva virta on ohjattu = ylempään osaan samalla kun siitä on sovitettu poistumaan läm- r minvesi, tai vastaavasti järjestetyn kahden yksivetoisen läm- E 25 —mönvaihtimen ja väliputkitusten muodostaman kokonaisuuden, ja o lämmityskierron lämmönvaihtimen, joissa palaava lämminkierto- S vesi on liitetty käyttöveden lämmönvaihtimeen kylmäveden ja N lämminveden yhteiden väliin ja lämmityskierron lämmönvaihtimen 5 kaukolämpöveden paluu on liitetty käyttöveden lämmönvaihtimen alempaan osaan esilämmittämään käyttövettä välisyöttökytkennällä välisyöttöyhteen kautta, lämmityspiiri kierrättäen kiertovettä säädettävästi kulutuskohteissa lämmi- tyskierron lämmönvaihtimen kautta, lämpötila-antureita ainakin kaukolämmön meno- ja paluuveden, lämmityskierron meno- ja pa- 5 luuveden ja lämminveden lämpötilojen mittaamiseksi, ja ohjain- laitteet kaukolämmön virtaaman ohjaamiseksi asetetun kulutuksen mukaan.

Lisäksi kaukolämpölämmitysjärjestelmän käyttöveden lämmönvaihdin käsittää väliottoyhteen ylemmästä osasta palaavan kaukolämpöveden johtamiseksi käyttöveden lämmönvaihtimen ulko- puolelle, käyttöveden lämmönvaihtimessa lämminkiertoveden pa- luuta lämmittävä kaukolämpövesi on johdettu väliottoyhteestä lämmityskierron lämmönvaihtimeen, jolloin lämmityskierron läm- mönvaihdin on sovitettu lämmitettäväksi säädettävästi kauko- lämmön menovedellä tai käyttöveden lämmönvaihtimen ylemmästä osasta palaavalla kaukolämpövedellä tai näiden yhdistelmällä, ja väliottoyhteen ja välisyöttöyhteen välillä on säätöventtiili ja putki väliottoyhteestä palaavan kaukolämpöveden virtauksen ohjaamiseksi kokonaan tai osittain lämmityskierron lämmönvaih- timelle tai käyttöveden lämmönvaihtimen alempaan osaan.

Tällä tavoin kaukolämmön jäähtymää saadaan parannettua lämmi- tyskohteessa.

N Kun käyttöveden lämmitystarvetta ei ole, käyttöveden lämmön- = vaihtimelta palaavan kaukolämpöveden lämpötila on noin 50 — 55 n °C.

Tällöin samalla kaukolämpövedellä voidaan lämmittää esimer- > 25 kiksi märkätilojen lattialämmitys kokonaan.

Käyttämällä samaa E kaukolämpövettä sekä palaavan lämminkiertoveden ja lämmitys- > kierron että kylmäveden esilämmitykseen saavutetaan huomatta- = vasti parempi kaukolämpöveden jäähtymä tekniikan tasoon nähden. o > Tekniikan tasoon nähden keksinnön mukaisessa järjestelmässä kaukolämpö saadaan tehokkaasti siirrettyä lämmityspiiriin lämmityskierron 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 voidaan integroida käyttöveden lämmönvaihtimen rakenteeseen. N Edullisesti säätöventtiilin karaa käyttävä akseli on sijoitettu N valittuun käyttöveden lämmönvaihtimen yhteeseen. Tällä tavoin - säätöventtiilin avausastetta voidaan säätää lämmönvaihtimen ul- - kopuolelta käsin.

I a > 25 Eräässä toisessa sovellusmuodossa säätöventtiili on sijoitettu > käyttöveden lämmönvaihtimen ulkopuolelle. Tällä tavoin keksin- = nön mukainen järjestelmä voidaan toteuttaa myös lämmönvaihti- N milla, joissa ei ole sisäänrakennettua säätöventtiiliä. Edullisesti kaukolämpölämmitysjärjestelmän lämmityskierron lämmönvaihdin on kaksivetoinen käsittäen yhteen välisyötölle käyttöveden lämmönvaihtimen ylemmästä osasta palaavaa kauko- lämpövettä varten. Tällä tavoin lämmityskierron lämmönvaihtimen toimintaa saadaan parannettua erityisesti matalalämpöpiireissä kuten lattialämmityksessä. Kun kaukolämpöverkon menoveden läm- pötilaa tulevaisuudessa lasketaan, tämän merkitys korostuu.

Keksinnön mukaisella järjestelmällä voidaan toteuttaa menetel- mää kaukolämmön jäähtymän parantamiseksi, jossa kaukolämpöläm- mitysjärjestelmään kuuluu kaukolämmön ensiöpiiri käsittäen ai- nakin joko kaksivetoisen käyttöveden lämmönvaihtimen, joka kä- sittää ylemmän osan ja alemman osan, ja jossa kaukolämmön tu- leva virta on ohjattu ylempään osaan samalla kun siitä on so- vitettu poistumaan lämminvesi, tai vastaavasti järjestetyn kah- den yksivetoisen lämmönvaihtimen ja väliputkitusten muodostaman kokonaisuuden, ja lämmityskierron lämmönvaihtimen, joissa pa- laava lämminkiertovesi on liitetty käyttöveden lämmönvaihtimeen kylmäveden ja lämminveden yhteiden väliin, ja käyttöveden läm- mönvaihtimen ylemmästä osasta palaava kaukolämpövesi on lii- tetty lämmityskierron lämmönvaihtimeen, ja lämmityskierron läm- mönvaihtimen kaukolämpöveden paluu on liitetty käyttöveden läm- —mönvaihtimen alempaan osaan esilämmittämään käyttövettä vä- lisyöttökytkennällä. Menetelmässä kiertovettä kierrätetään = säädettävästi kulutuskohteissa lämmityskierron lämmönvaihtimen N kautta, mitataan ainakin lämmityskierron menoveden lämpötila - ja lämmityskierron paluuveden lämpötila, ja ohjataan kauko- - 25 lämmön virtaamaa asetetun kulutuksen mukaan. Menetelmässä käyt- E töveden lämmönvaihtimen ylemmästä osasta palaavan kaukolämpö- O veden lämpötila mitataan lämpötila-anturilla, ja lämmityskier- 3 ron lämmönvaihdinta lämmitetään säädettävästi kaukolämmön me- O novedellä tai käyttöveden lämmönvaihtimen ylemmästä osasta pa- > 30 laavalla kaukolämpövedellä tai näiden yhdistelmällä siten, että käyttöveden lämmönvaihtimen ylemmästä osasta palaava kaukolämpövesi johdetaan kokonaisuudessaan lammityskierron lämmönvaihtimelle, jos käyttöveden lämmönvaihtimen vylemmästä osasta palaavan kaukolämpöveden lämpötila on korkeampi kuin lämmityskierron paluuveden lämpötila ja lämmityskierron meno- veden lämpötilan asetusarvoa ei ylitetä, tai käyttöveden läm- mönvaihtimen ylemmästä osasta palaava kaukolämpövesi johdetaan osittain lämmityskierron lämmönvaihtimelle siinä määrin, että lämmityskierron menoveden lämpötilan asetusarvo saavutetaan, ja osittain käyttöveden lämmönvaihtimen alempaan osaan.

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

Edullisesti lämmityskierron lämmönvaihdinta lämmitetään kauko- lämmön menoveden ja käyttöveden 7lämmönvaihtimen vylemmästä 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- N riin saadaan riittävä lämpötila kylminä vuoden aikoina tai = muulloin, kun lämmityksen tarve on suurta.

- Edullisesti käyttöveden lämmönvaihtimen ylemmästä osasta pa- z 25 laava kaukolämpövesi johdetaan kokonaisuudessaan suoraan käyt- * töveden lämmönvaihtimen alempaan osaan, jos lämmityspiirissä 2 ei ole lämmityksen tarvetta tai jos käyttöveden lämmönvaihtimen N ylemmästä osasta palaavan kaukolämpöveden lämpötila on kylmem- S pää kuin lämmityskierron paluuveden lämpötila. Tällä tavoin lämmityskierron lämmönvaihdinta ei lämmitetä turhaan lämmitys- kauden ulkopuolella, eikä toisaalta jäähdytetä lämmityskierron lämmönvaihdinta, jos käyttöveden 7lämmönvaihtimen vylemmästä osasta palaava kaukolämpövesi on liian viileää.

Keksintöä kuvataan seuraavassa yksityiskohtaisesti 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 Kuva 4 esittää levylämmönvaihtimen, jota voidaan käyt- tää keksinnön mukaisessa kaukolämpölämmitysjär- jestelmässä käyttöveden lämmönvaihtimena, Kuvat 5a-5c esittävät levylämmönvaihtimen sisälle sovitet- 5 tua kaksitiesäätöventtiiliä käyttävää muunnel-

O N 20 maa, - Kuva 6 esittää yksinkertaista kaksitiesäätöventtiilin x sisältävää ratkaisua.

= O Kuvassa 1 on esitetty keksinnön mukaiseen kaukolämpöjärjestel-

O 3 mään kuuluva käyttöveden lämmönvaihtimen 10 eräs sovellusmuoto.

N S 25 Kaksivetoisen käyttöveden lämmönvaihtimen 10 ensiöpuoli sisäl-

D tää ylemmän osan 108 ja alemman osan 109 sekä kaukolämmön tu- loyhteen 101, väliottoyhteen 102, välisyöttöyhteen 103 ja kaukolämmön paluuyhteen 104. Käyttöveden lämmönvaihtimen 10 toisiopuoli sisältää lämminvesiyhteen 105, lämminkiertovesiyh- teen 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- kainen kaukolämpölämmitysjärjestelmä voidaan toteuttaa myös kaksitiesäätöventtiiliä käyttäen.

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

Säätövent- = tiilin 30 avausastetta säätämällä voidaan ohjata kaukolämpöve- N den virtaamaa asetetun kulutuksen mukaan.

Säätöventtiilin 30 = avulla voidaan säätää haluttu kaukolämpöveden virtaama ylemmän - osan 108 väliottoyhteestä 102 suoraan alemman osan 109 vä- E 25 lisyöttöyhteeseen 103 putken 35 kautta. > Kuvassa 2 on esitetty keksinnön mukaisen kaukolämpölämmitys- = järjestelmän eräs sovellusmuoto.

Järjestelmän pohjana on en- N siksi kaukolämpöä tavanomaisesti hyödyntävä peruskytkentä, jo- hon kuuluu kaukolämmön ensiöpiiri käsittäen käyttöveden läm- mönvaihtimen 10 ja lämmityskierron lämmönvaihtimen 14.

Kaukolämpövesi johdetaan kaukolämpöverkosta käyttöveden läm- mönvaihtimelle säätöventtiilin 51 kautta ja lämmityskierron lämmönvaihtimelle 14 säätöventtiilin 52 kautta.

Lämminkierto- vesi LVK on liitetty käyttöveden lämmönvaihtimen 10 kylmävesi- yhteen 105 ja lämminvesiyhteen 107 välissä olevaan lämminkier- tovesiyhteeseen 106. Tavanomaiseen järjestelmään kuuluu myös lämmityspiiri 22 kierrättäen kiertovettä säädettävästi lämmi- tyskierron lämmönvaihtimen 14 kautta.

Keksinnön mukaisessa kaukolämpöjärjestelmän kytkennässä kauko- lämmön menovettä käytetään käyttöveden lämmönvaihtimen 10 ylem- mässä osassa 108 lämminkiertoveden LVK paluun lämmittämiseen.

Lämminkiertoveden 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- mästä osasta 108 palaavaa kaukolämpövettä tai näiden yhdistel- mää.

Lämmityskierron lämmönvaihtimesta 14 kaukolämpövesi palaa yhteistä putkea pitkin käyttöveden lämmönvaihtimen 10 alempaan osaan 109 välisyöttöyhteeseen 103 kylmäveden KV esilämmityk- seen.

Välisyöttö on sovitettu siten, että lämmityskierron läm- N mönvaihtimelta 14 tuleva kaukolämpövesi ei jäähdytä lämminkier- = tovettä LVK. r Säätämällä säätöventtiilin 30, joka tässä sovellusmuodossa on E 25 kolmitiesäätöventtiili, avausastetta kulutuksen mukaan käyttö- © veden lämmönvaihtimen 10 ylemmässä osassa 108 lämminkiertoveden S LVK lämmittämiseen käytetty kaukolämpövesi voidaan ohjata osin N tai kokonaan joko lämmityskierron lämmönvaihtimelle 14 tai suo- 5 raan käyttöveden lämmönvaihtimen 10 alempaan osaan 109 vä- lisyöttöyhteeseen 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 LV lämpötila-anturi 45. Lämpötila-antureiden lukemien perusteella kaukolämpöveden ko- konaisvaltaista virtaamaa voidaan säätää kulutuksen mukaisesti, jolloin voidaan saavuttaa kaukolämpöveden tavoiteltu jäähtymä.

Mikäli käyttöveden lämmönvaihtimen 10 väliottoyhteestä 102 tu- levan kaukolämpöveden lämpötila eli lämpötila-anturin 40 lukema on korkeampi kuin lämmityspiirin 22 paluuveden lämpötila eli lämpötila-anturin 44 lukema, väliottoyhteestä 102 tuleva kau- kolämpövesi johdetaan lämmityskierron lämmönvaihtimeen 14. Mi- S 20 käli lämmitystä tarvitaan enemmän kylmänä vuodenaikana, lämmi- — tyskierron lämmönvaihtimeen 14 johdetaan lisäksi kaukolämpö- > vettä kaukolämpöverkosta säätöventtiilin 52 kautta.

Lämmöntar- = peen ollessa vähäistä väliottoyhteestä 102 tuleva kaukolämpö- > vesi voi siis yksinään riittää lämmityskierron lämmönvaihti- 2 25 melle 14. Vähäisellä lämmöntarpeella lämmityskierron lämmön- E vaihtimen 14 ylilämmittäminen voidaan estää säätämällä säätö- S venttiilin 30 avausastetta siten, että osa kaukolämpövedestä kulkee putken 35 kautta suoraan välisyöttöyhteeseen 103 ja osa kulkee lämmityskierron lämmönvaihtimelle 14. Säätöventtiilin

30 avausasteen säätö voi olla esimerkiksi kymmenportainen eli säädettävissä asteikolla 1-10. Väliottoyhteestä 102 tuleva kau- kolämpövesi 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 lämminkiertovesi LVK on liitetty kahden erillisen lämmönvaih- timen väliin.

Tällöin myös väliottokytkentä on sovitettu kahden erillisen lämmönvaihtimen väliin ja lämmityskierron lämmönvaih- timelta 14 palaava kaukolämpövesi johdetaan esilämmittämään käyttövettä.

N Kuvassa 3 on esitetty eräs toinen keksinnön mukainen sovellus- = muoto, joka soveltuu ennen kaikkea matalalämpöpiireille kuten n lattialämmitykselle.

Tässä sovellusmuodossa kaukolämpölämmi- > tysjärjestelmän kytkentä vastaa muuten kuvassa 2 esitettyä kyt- S 25 kentää, mutta lämmityskierron lämmönvaihdin 14 käsittää lisäksi > yhteen välisyötölle.

Tällöin käyttöveden lämmönvaihtimen 10 = ylemmässä osassa 108 lämminkiertoveden LVK lämmittämiseen käy- N tetty kaukolämpövesi on johdettu käyttöveden lämmönvaihtimen 10 väliottoyhteestä 103 lämmityskierron lämmönvaihtimen 14 vä- lisyöttöyhteeseen lämmityspiirin 22 kiertoveden esilämmittämiseksi. Lämmityskierron lämmönvaihtimen 14 lämmit- tämiseen käytetään lisäksi kaukolämmön menovettä säätöventtii- lin 52 kautta. lämmityskierron lämmönvaihtimelta 14 kaukolämpö palaa yhteistä putkea pitkin käyttöveden lämmönvaihtimen 10 alempaan osaan 109 esilämmittämään käyttövettä. Kuvassa 4 on esitetty eräs kaksivetoinen levylämmönvaihdin, jota voidaan käyttää keksinnön mukaisessa kaukolämpölämmitys- 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. Keksinnön mukaisessa kaukolämpölämmitysjärjestelmässä käytet- tävä käyttöveden lämmönvaihdin 10 eroaa tyypillisestä kaksive- toisesta kytkennästä siltä osin, että toinen päätylevy 111 si- sältää välisyöttöyhteen 103 ja kaukolämpövesi ei läpäise ylem- män osan 108 ja alemman osan 109 välissä olevaa välilevyä 112, N jonka tarkoituksena on parantaa alemman osan 109 eristystä läm- = minkiertoveden LVK paluusta. Sovellettuna kuvissa 2 ja 3 esi- n tettyihin kytkentöihin kuvassa 4 esitetyllä kaksivetoisella > käyttöveden lämmönvaihtimella 10 voidaan varmistaa, että läm- E 25 mityskierron lämmönvaihtimelta 14 palaava kaukolämpövesi ei > jäähdytä lämminkiertovettä LVK.

J O Keksinnön mukainen kaukolämpölämmitysjärjestelmä voidaan to- > teuttaa kuvassa 4 esitetyn kaksivetoisen käyttöveden lämmönvaihtimen 10 sijaan myös kahdella yksivetoisella lämmön- vaihtimella 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- lessaan päällekkäin.

Tämän säädettävän säätöventtiilin 30 ei tarvitse olla erityisen tiivis.

Vähäinen vuoto voidaan sallia.

Kaksitiesäätöventtiili toimii hyvin, koska kuvassa 5a esitetty = yksisuuntaventtiili 31 ja lämmityskierron lämmönvaihdin 14 ai- a kaansaavat virtausvastusta.

Tällöin pelkkä säätöventtiili 30 = riittää luomaan ohitusvirtauksen. > Säätöventtiili 30 toimilaitteineen voi luonnollisesti olla le- S 25 — vylämmönsiirtimen ulkopuolella oleva kaksitiesäätöventtiili > väliottoyhteen 102 ja välisyöttöyhteen 103 (kuva 1) välissä = kuvan 6 mukaisesti. 8 > 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

I a a ©

O

O +

N O

N >”

Claims (5)

SUOJAVAATIMUKSET

1. 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- vaihtimen (10) alempaan osaan (109) esilämmittämään käyttövettä välisyöttökytkennällä välisyöttöyhteen (103) kautta, e lämmityspiiri (22) kierrättäen kiertovettä säädettä- — västi kulutuskohteissa sanotun lämmityskierron lämmön- O vaihtimen (14) kautta, 3 e lämpötila-antureita ainakin kaukolämmön meno- ja paluu- 2 veden, lämmityskierron meno- ja paluuveden ja lämmin- E 25 veden (LV) lämpötilojen mittaamiseksi, ja O e ohjainlaitteet kaukolämmön virtaaman ohjaamiseksi ase- 3 tetun kulutuksen mukaan,

O W N 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).

2. Suojavaatimuksen 1 mukainen kaukolämpölämmitysjärjes- telmä, tunnettu siitä, että järjestelmään kuuluu lämpö- tila-anturi (40) käyttöveden lämmönvaihtimen (10) väliot- toyhteestä (102) palaavan kaukolämpöveden lämpötilan mit- taamiseksi. N

3. Suojavaatimuksen 1 tai 2 mukainen kaukolämpölämmitysjär- N jestelmä, tunnettu siitä, että sanottu säätöventtiili (30) = on kolmitiesäätöventtiili. E 25

4. Jonkin suojavaatimuksen 1 - 3 mukainen kKaukolämpölämmi- © tysjärjestelmä, tunnettu siitä, että sanottu säätövent- S tiili (30) on sijoitettu käyttöveden lämmönvaihtimen (10) S sisäpuolelle. >

5. Suojavaatimuksen 4 mukainen kaukolämpölämmitysjärjes- telmä, tunnettu siitä, että sanotun säätöventtiilin (30)

karaa käyttävä akseli on sijoitettu valittuun käyttöveden lämmönvaihtimen (10) yhteeseen.

N

O

N o <Q 0

I jami a ©

O

O +

N

O

N

D