FI20205111A1

FI20205111A1 - Heating system arrangement and method in a heating system arrangement

Info

Publication number: FI20205111A1
Application number: FI20205111A
Authority: FI
Inventors: Vesa Tamminen; Teemu Lahikainen; Petri Vuori
Original assignee: Calefa Oy
Priority date: 2020-02-03
Filing date: 2020-02-03
Publication date: 2021-08-04
Also published as: FI130307B

Abstract

Uppfinningen avser ett värmenätarrangemang som använder förnybar och/eller återvunnen värmeenergi och ett förfarande i ett värmenätarrangemang. Arrangemanget innefattar ett värmenätverk (1), som omfattar en centralenhet (2), åtminstone två eller flera värmeproduktionenheter (4) och en eller flera värmeavgivningsenheter (6) anslutna till centralenheten (2). Arrangemanget innefattar anpassningsorgan för justering av temperaturnivån för värmeenergin från varje värmeproduktionenhet (4) till den nivå som krävs av varje värmeavgivningsenhet (6). I förfarandet justeras temperaturnivån för den värmeenergi som erhålls från värmeproduktionenheten (4) till den nivå som används i värmenätverket (1) innan värmen överförs till värmeavgivningsenheten (6).The invention relates to a heating network arrangement which uses renewable and / or recovered heat energy and a method in a heating network arrangement. The arrangement comprises a heat network (1), which comprises a central unit (2), at least two or more heat production units (4) and one or more heat dissipation units (6) connected to the central unit (2). The arrangement comprises adjusting means for adjusting the temperature level of the heat energy from each heat production unit (4) to the level required by each heat dissipation unit (6). In the process, the temperature level of the heat energy obtained from the heat production unit (4) is adjusted to the level used in the heat network (1) before the heat is transferred to the heat dissipation unit (6).

Description

HEAT NETWORK ARRANGEMENT AND METHOD IN HEAT NETWORK ARRANGEMENT

KEKSINNÖN ALA Keksinnön kohteena on patenttivaatimuksen 1 johdanto-osassa määritelty lämpöverkkojärjestely ja patenttivaatimuksen 12 johdanto-osassa määritelty menetelmä lämpöverkkojärjeste- lyssä. Keksintö liittyy pääosin uusiutuvan ja kierrätetyn lämpöenergian hyödyntämiseen lämmön tuottamiseksi lämmön tarvitsijoille.FIELD OF THE INVENTION The invention relates to a heating network arrangement as defined in the preamble of claim 1 and to a method in a heating network arrangement as defined in the preamble of claim 12. The invention mainly relates to the utilization of renewable and recycled thermal energy to produce heat for heat consumers.

KEKSINNÖN TAUSTA 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- N 25 an tuotantoon. Tällaisia vähemmän saastuttavia ja uusiutu- N via ratkaisuja ovat tunnetusti esimerkiksi maalämpö ja au- = rinkovoima. Aurinkovoimassa on kuitenkin se ongelma, että 7 se on riippuvainen sääolosuhteista ja siksi aurinkovoiman E energiantuotanto voi vaihdella rajusti. Oletettavissa on, = 30 että uusiutuvan energian tuotannon osuus monissa maissa S kasvaa, mikä taas luo tarvetta muun muassa lämpöenergian N tuotannon ja kulutuksen eriaikaisuudesta johtuvien erojen tasaamiseen.BACKGROUND OF THE INVENTION Our 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 new deposits have had to be found as the former run out. Oil produced by drilling from the seabed is expensive and also carries a high risk of environmental disaster. The disadvantages of fossil energy sources include their limited availability, environmental destruction and air pollution. For these reasons, it is natural to look for new, less polluting and renewable solutions for energy production. Such less polluting and renewable solutions are known to be, for example, geothermal energy and solar power. However, the problem with solar power is that it is dependent on weather conditions and therefore the energy production of solar power E can vary drastically. It can be assumed = 30 that the share of renewable energy production in many countries S will increase, which in turn will create a need to compensate for differences due to, among other things, differences in the production and consumption of thermal energy N.

Uusiutuvan energian tuotanto esimerkiksi lämmitystarkoituk- siin voi vaihdella voimakkaasti sen hetkelliseen tarpeeseen verrattuna ja siksi myös sen hinta voi vaihdella voimak- kaasti.The production of renewable energy for heating purposes, for example, can vary greatly compared to its current needs, and therefore its price can also vary greatly.

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.This is partly due to the fact that considerable thermal energy stores or arrangements according to the invention, in which the different temperature levels produced by different renewable energy sources are efficiently utilized, are still little used.

Alati muuttuvat lämpövirrat tuotannossa ja alati muuttuva lämmönkulutus ovat vaikeasti yhteen sovi- tettavia niiden eriaikaisten ja eritasoisten lämpövirtojen takia.Always changing heat flows in production and ever-changing heat consumption are difficult to reconcile due to their different time flows and different levels of heat flows.

Maapallolla on riittävästi lämpöenergiaa sitoutuneena maa- perään, veteen ja ilmaan, niin että useimmat lämmöntarpeet sekä teollisuudessa, että asumisessa voitaisiin tuottaa uu- siutuvasta energiasta.The earth has enough thermal 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.

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.The challenge in utilizing heat sources utilizing renewable energy and heat sources utilizing recyclable heat energy, such as cooling and waste heat, is the relatively low temperature levels they produce compared to the required temperature levels.

Lämmöntarpeen ja uusiutuvan energian lämmöntuoton eriaikaisuus on toinen haaste, mikä luo tarpeen lämmön va- rastoinnille.The discrepancy between heat demand and heat production from renewable energy is another challenge, which creates a need for heat storage.

Uusiutuvaa energiaa jalostavat lämmöntuotto- N 25 järjestelyt eroavat toisistaan tuotantotavoiltaan, alueit- N tain ja ajankohdiltaan, ja siksi tuottavat lämpöä erilai- = sissa lämpötilatasoissa.Renewable energy heat treatment arrangements differ in their production methods, regions and times, and therefore produce heat at different temperature levels.

Lämmön talteenottojärjestelmien on 7 kyettävä mukautumaan luonnon asettamiin alati muuttuviin a olosuhteisiin. = 30 S Kaukolämmön tuotanto perustuu tunnetun tekniikan mukaisilla S ratkaisuilla yleisesti erilaisiin polttolaitosteknologioi- hin, koska niillä on ollut riittävän korkeat lämpötilatasot aluelämpöverkkoja, esimerkiksi kaukolämpöverkkoja varten. 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.Heat recovery systems 7 must be able to adapt to the ever-changing conditions set by nature. = 30 S District heating production with S-solutions according to the prior art is generally based on different combustion plant technologies, because they have had sufficiently high temperature levels for district heating networks, for example district heating networks. The disadvantage of incinerators is that they are not environmentally friendly. Their problem is, in particular, carbon dioxide emissions and other harmful gases, as well as fly ash from the incineration of municipal waste, for example, which contains many different hazardous substances, such as heavy metals, as a result of co-incineration. Such fly ash is a waste classified as harmful and / or hazardous 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- S 25 sinnön mukaisten ratkaisujen selityksen yhteydessä.If the prior art solutions use renewable energy or recyclable heat as heat sources, due to the differences in the temperature levels of the different heat sources, it is often necessary to select only one of the available heat energy sources in larger arrangements. It can lead to both technically limited solutions and, surprisingly, to an economically unprofitable outcome. In general use, there are various heating networks utilizing renewable energy, in which heat transfer of sufficient uniformity is poorly planned in advance due to the production of renewable energy, which varies greatly according to weather conditions. Therefore, it makes sense to combine several different ways of producing renewable and recyclable thermal energy, which will be described in more detail below in connection with the description of the solutions according to the invention.

S 2 Aikaisemmat lämpöpumppuihin perustuvat ratkaisut eivät ole I pystyneet tuottamaan riittävän korkeita lämpötiloja kauko- S lämpöverkkoja varten. Eivätkä aikaisemmat lämpöverkkorat- = 30 kaisut ole kyenneet mukautumaan monesta erilaisesta lämpö- S energianlähteestä syntyvien lämpöenergiavirtojen samanai- N kaiseen hyödyntämiseen. Erilaisten tuotantotapojen yhdistä- minen vaatii uusia joustavia menetelmiä siirtää ja jalostaa lämpöenergiaa, mikä muodostaa tarpeen siirtää myös tietoa verkon toimijoiden kesken. Ennestään tunnetut lämpöverkkojärjestelyt pystyvät optimoi- maan yksittäisiä energialähteitä, mutta eivät kykene vas- taanottamaan monista erilaisista uusiutuvista lämpöenergia- lähteistä tuotettavaa eri lämpötilatasoista lämpöenergiaa. 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. ZLämpötilatasoja voidaan korjata esimerkiksi lämpöpumpuilla ja ulkopuolisella lämmityksellä, mikä mah- dollistaa lämmön tehokkaan varastoinnin ja lämpötiloiltaan matalienkin energiavirtojen hyödyntämisen.S 2 Previous solutions based on heat pumps have not been able to produce sufficiently high temperatures for district heating networks. And previous heating network networks have not been able to adapt to the simultaneous utilization of thermal energy flows from many different thermal energy sources. Combining different production methods requires new flexible methods for transferring and processing thermal energy, which makes it necessary to transfer information between network operators as well. Previously known heating network arrangements are able to optimize individual energy sources, but are not able to receive thermal energy produced from many different renewable thermal energy sources at different temperature levels. Their disadvantages are, among other things, the lack of thermal energy storage and often also too low temperature levels for storage and use. The discrepancy between the availability of renewable and recyclable thermal energy and the need for energy can be remedied by storing heat. Storage capacity increases at high temperature levels, but heat losses generally increase. With the help of the adaptive thermal energy sources made possible by the invention, the most advantageous storage temperature can be selected by producing temperature levels suitable for the need. ZTemperature levels can be corrected, for example, with heat pumps and external heating, which enables efficient heat storage and the utilization of energy flows even at low temperatures.

KEKSINNÖN TARKOITUS Tämän keksinnön tarkoituksena on poistaa edellä mainitut N 25 tunnetun tekniikan mukaisten ratkaisujen epäkohdat. Tällöin N keksinnön yhtenä tarkoituksena on vähentää lämmittämisestä = johtuvia päästöjä, kuten polttolaitosten hiilidioksidipääs- 7 töjä ja muita haitallisia kaasuja sekä haitalliseksi luoki- S teltua hankalasti hävitettävää lentotuhkaa. Keksinnössä = 30 siihen päästään muun muassa käyttämällä uusiutuvia energia- S muotoja lämmittämiseen, ottamalla talteen uusiutuvaa lämpö- S energiaa ympäristöstä sekä varastoimalla ja kierrättämällä näin talteen otettua lämpöenergiaa.OBJECT OF THE INVENTION The object of the present invention is to eliminate the above-mentioned drawbacks of the solutions according to the prior art. In this case, one object of the invention is to reduce emissions from heating, such as CO2 emissions from combustion plants and other harmful gases, as well as fly ash which is classified as harmful and which is difficult to dispose of. In the invention, this is achieved, inter alia, by using renewable forms of energy for heating, by recovering renewable heat from the environment and by storing and recycling the heat thus recovered.

Lisäksi keksinnön yhtenä tarkoituksena on poistaa uusiutu- van lämpöenergian tuotannon ja lämmöntarpeen eriaikaisuu- desta johtuvat ongelmat ja lämpötilatasojen eroista johtu- 5 vat ongelmat ja tuottaa ympäristöystävällistä lämpöenergiaa mahdollisimman pienillä hiilidioksidipäästöillä.In addition, it is an object of the invention to eliminate the problems due to the timeliness of renewable thermal energy production and heat demand and the problems due to differences in temperature levels, and to produce environmentally friendly thermal energy with the lowest possible carbon dioxide emissions.

Tämän keksinnön yhtenä tarkoituksena on myös aikaansaada lämpöverkkojärjestely, jolla voidaan tasata lämpöenergian tuotannon ja kulutuksen erotusta ja ottaa talteen myös pie- niä lämpöenergiavirtoja. Keksinnön avulla voidaan varastoi- da lämpöenergiaa pienen kulutuksen aikana ja purkaa sitä suuren kulutuksen aikana.It is also an object of the present invention to provide a heating network arrangement which can equalize the difference between the production and consumption of thermal energy and also recover small thermal energy flows. The invention makes it possible to store thermal energy during low consumption and to discharge it 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, S 25 joka käyttää erilaisten prosessien jäähdytyksestä saatavan N ylijäämälämmön lumen ja jään sulattamiseen.In addition, one object is to form a highly fault-tolerant and adaptive modular heating network in which different units can optimize the production of thermal energy from renewable energy sources under varying conditions at several different temperature levels, regardless of the seasons and times of day, as well as geographically different weather conditions. The modular solution also makes it possible to utilize heat in sites that would otherwise consume other resources. Advantageously, for example, a yard defrosting system, S 25, can be connected to the arrangement, which uses the excess heat from the cooling of various processes to melt snow and ice.

S r Keksinnön mukaiselle lämpöverkkojärjestelylle on tunnus- E omaista se, mitä on esitetty patenttivaatimuksen 1 tunnus- = 30 merkkiosassa ja keksinnön mukaiselle menetelmälle on tun- S nusomaista se, mitä on esitetty patenttivaatimuksen 12 tun- N nusmerkkiosassa. Keksinnön muille sovellusmuodoille on tun-The heating network arrangement according to the invention is characterized by what is shown in the characterizing part of claim 1 and the method according to the invention is characterized by what is shown in the characterizing part of claim 12. Other embodiments of the invention are known

nusomaista se, mitä on esitetty muissa patenttivaatimuksis- sa.characterized by what is stated in the other claims.

KEKSINNÖN LYHYT SELOSTUS Keksintö koskee modulaarista, mukautuvaa lämpöverkkojärjes- telyä, jossa hyödynnetään erilaisia uusiutuvia ja kierrä- tettäviä energialähteitä, ja jossa voidaan edullisesti käyttää suojattua, älykästä tietoverkkoa ja optimointialgo- ritmia lämpöverkkojärjestelyn eri toimintojen optimoinnis- sa. Keksinnön mukaisen järjestelyn erityispiirteet muodos- tuvat edullisesti muun muassa modulaarisuudesta, korkeaa lämpötilaa tuottavista lämpöpumpuista, lämmön varastoinnis- ta, älykkäästä tietoverkosta, yhdestä tai useammasta opti- mointialgoritmista sekä tuotantohistoriaan ja erilaisiin ennusteisiin perustuvasta tuotannon optimoinnista. Järjestelylle on tunnusomaista, että lämmönlähde voi olla esimerkiksi ilmassa, vedessä tai maaperässä ja lämmön läh- teen lämpötila voi vaihdella -25°C..+70°C välillä. Järjeste- lyllä voidaan tuottaa useimpien nykyisessä käytössä olevien järjestelmien vaatima lämpötilataso aina +150°C:en saakka. Keksinnön mukainen modulaarinen ja uusiutuvaa sekä kierrä- S 25 tettävää lämpöenergiaa keräävä ja hyödyntävä lämpöverkko- N järjestely on edullisesti tarkoitettu lämmitysjärjestelyksi n tai lämmitysverkon osaksi, joka osaa optimoida toimintansa 7 ja säätyy muuttuvien lämmitystarpeiden ja ympäristöolosuh- E teiden mukaan. Tällaisia muuttuvia ympäristöolosuhteita = 30 ovat esimerkiksi lämpötila ja auringonvalon määrä. Tämän S ansiosta keksinnön mukainen järjestely sopii muun muassa N aurinkoenergian, maalämmön, kierrätettävän lämpöenergian,BRIEF DESCRIPTION OF THE INVENTION The invention relates to a modular, adaptive heating network arrangement which utilizes various renewable and recyclable energy sources and in which a secure, intelligent data network and an optimization algorithm can be advantageously used to optimize the various functions of the heating network arrangement. The special features of the arrangement according to the invention preferably consist of, among other things, modularity, high-temperature heat pumps, heat storage, an intelligent data network, one or more optimization algorithms and production optimization based on production history and various forecasts. The arrangement is characterized in 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 and + 70 ° C. The arrangement can produce the temperature level required by most current systems up to + 150 ° C. The modular and renewable heating system collecting and utilizing renewable energy according to the invention is preferably intended as a heating arrangement n or part of a heating network which can optimize its operation 7 and adjust to changing heating needs and environmental conditions. Such changing environmental conditions = 30 include, for example, temperature and amount of sunlight. Thanks to this S, the arrangement according to the invention is suitable for, inter alia, N solar energy, geothermal energy, recyclable thermal energy,

jäähdytyksestä saadun lämpöenergian ja ylijäämälämpöenergi- an tallennukseen ja jakamiseen.storage and distribution of cooling energy and surplus heat energy.

Keksinnön mukaisessa järjestelyssä on välineet, kuten oh- jaus-, mittaus-, säätö- ja optimointivälineet lämpöenergian tuottamiseksi erilaisista uusiutuvista energialähteistä ja kierrätettävästä lämmöstä edullisesti siten, että lämpöti- latasoltaan erilaisista uusiutuvista energialähteistä kek- sinnön mukaisilla lämmöntuottoyksiköillä kerättyä lämpö- energiaa jalostetaan muun muassa sovittamalla kerätyn läm- pöenergian lämpötilataso lämpöverkossa käytettävälle opti- maaliselle tasolle ennen lämmön toimittamista lämmönluovu- tusyksikölle lämmön tarvitsijoiden käyttöön.The arrangement according to the invention comprises means, such as control, measurement, regulation and optimization means for generating thermal energy from different renewable energy sources and recyclable heat, preferably by collecting energy collected from different renewable energy sources with different the temperature level of the collected thermal energy to the optimal level used in the heating network before the heat is supplied to the heat transfer unit for use by the heat consumers.

Edullisesti optimaalinen lämpötilataso on korkeampi kuin +80°C, sopi- vasti välillä +80°C..+150°C.Preferably, the optimum temperature level is higher than + 80 ° C, suitably between + 80 ° C .. + 150 ° C.

Keksinnön mukaiseen, uusiutuvaa ja/tai kierrätettyä lämpö- energiaa käyttävä lämpöverkkojärjestelyyn kuuluu lämpöverk- ko, joka käsittää keskusyksikön, vähintään kaksi tai useam- pia lämmöntuottoyksiköitä, jotka on yhdistetty keskusyksik- köön lämmöntuottoputkiston avulla ja yhden tai useamman lämmönluovutusyksikön, joka on yhdistetty keskusyksikköön lämmönluovutusputkiston avulla, ja jossa lämpöverkossa on säätövälineet putkistojen virtaaman säätämiseksi.The heating network arrangement using renewable and / or recycled thermal energy according to the invention comprises a heating network comprising a central unit, at least two or more heat generating units connected to the central unit by means of heat production piping and one or more heat transfer units connected to the central unit , and wherein the heating network has control means for controlling the flow of the pipelines.

Edulli- N 25 sesti järjestely käsittää sovitusvälineet kultakin lämmön- & tuottoyksiköltä saatavan lämpöenergian lämpötilatason so- n vittamiseksi kunkin lämpöverkossa olevan lämmönluovutusyk- 7 sikön tarvitsemalle tasolle.Preferably, the arrangement comprises matching means for adjusting the temperature level of the thermal energy from each heat & output unit to the level required by each heat transfer unit in the heating network.

Ao a = 30 Vastaavasti keksinnön mukaiseen menetelmään kuuluu lämpö- S verkko, joka käsittää keskusyksikön, vähintään kaksi tai N useampia lämmöntuottoyksiköitä, jotka on yhdistetty keskus- yksikköön lämmöntuottoputkiston avulla ja yhden tai useam-Ao a = 30 Correspondingly, the method according to the invention comprises a heat S network comprising a central unit, at least two or N more heat generating units connected to the central unit by means of heat production piping and one or more heat generating units.

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- sikölle.a heat transfer unit connected to the central unit by means of heat transfer piping, the heating network having control means for controlling the flow of the piping. Preferably, the temperature level of the thermal energy received from each heat generation unit is adjusted to the level used in the heating network before the heat is transferred to each heat transfer unit.

KEKSINNÖN EDUT Keksinnön yhtenä tärkeimpänä etuna on se, että keksinnön mukaisella järjestelyllä voidaan olennaisesti vähentää polttamalla tuotettavan lämpöenergian tarvetta. Lisäksi keksinnön mukaisella järjestelyllä voidaan hyödyntää hyvin laajasti sekä uusiutuvia energioita, että muista tuotannol- lisista lähteistä syntyviä lämpöpäästöjä, eli voidaan kier- rättää lämpöenergiaa. 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 N 25 suuruisena riippumatta siitä, mistä ja minkä tasoisista & lähteistä lämpöenergia on järjestelmään otettu.ADVANTAGES OF THE INVENTION One of the most important advantages of the invention is that the arrangement according to the invention can substantially reduce the need for thermal energy produced by combustion. In addition, the arrangement according to the invention makes very extensive use of both renewable energies and thermal emissions from other production sources, i.e. thermal energy can be recycled. One advantage of the solution according to the invention is that it makes it possible to utilize several different emission-free sources of renewable and recyclable thermal energy in the same arrangement, the temperature levels of which may be different. The heat user gets the optimized thermal energy he needs at the right time and in the right place, and at the right N 25, regardless of where and at what level & sources the thermal energy is taken into the system.

S r Lisäksi yhtenä etuna on se, että keksinnön mukainen ratkai- E su on kokonaishyödyllinen, koska se on järjestetty mukautu- = 30 maan lämpöenergian tarpeen ja tuotannon väliseen tasapai- S noeroon, jalostamaan ja nostamaan lämmönlähteen lämpötila- S tasoa ja ottamaan ylijäämäenergiaa talteen myöhempää käyt- töä varten. Keksinnön mukaisessa ratkaisussa pystytään hyö-S r In addition, one advantage is that the solution according to the invention is of total benefit, since it is arranged to adapt to the equilibrium between the energy demand and production of the earth, to refine and raise the temperature of the heat source and to recover the surplus energy at a later stage. for use. The solution according to the invention is able to

dyntämään matalia lämpötiloja ja pieniä lämpöenergiavirtoja muodostamalla niistä tarpeeseen sopivia, lämpötilatasoltaan korkeampia lämpöenergiavirtoja.to generate low temperatures and low thermal energy flows by generating heat energy flows with higher temperature levels suitable for the need.

Vielä keksinnön mukaisen järjestelyn yhtenä merkittävänä etuna on se, että järjestely on joustava, muokattava ja suunniteltavissa tapauskohtaisesti paikallisiin olosuhtei- siin sopivaksi. Erilaisten moduulien kombinaatioiden avulla saadaan helposti aikaan järjestely, joka soveltuu laajoihin kokonaisuuksiin ja on skaalattavissa eri kokoisiksi järjes- telmiksi. Ftuna on vielä myös se, että keksinnön mukainen ratkaisu soveltuu sekä uudistuotantoon, että vanhojen kaukolämpö- verkkojen muuttamiseen päästöttömällä lämpöenergialla toi- 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. Etuna on myös se, että lämpövarastoja voidaan varata sil- loin, kun lämmön tuotannossa on ylitarjontaa, koska keksin- N 25 nön mukaisessa ratkaisussa voidaan käyttää lämpöakkua läm- N mön varaamiseen. <Q 3 - Yhtenä etuna on myös se, että keksinnön mukaisessa ratkai- S sussa voidaan hyödyntää matalia lämpötiloja ja pieniä läm- = 30 pötilaeroja. Tällöin hyvinkin matalista lämpötiloista, esi- S merkiksi -25 celsiusasteen lämpötilassa, saadaan vielä pie- N nilläkin lämpötilaeroilla, esimerkiksi kolmen kelvinasteen (3 K) erolla, kerättyä lämpöenergiaa talteen.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. Combinations of different modules make it easy to arrange an arrangement that is suitable for large entities and can be scaled to systems of different sizes. Another advantage of Ftuna is that the solution according to the invention is suitable both for new production and for converting old district heating networks to operate with emission-free thermal energy. By using heat pumps capable of high temperatures and simultaneously utilizing a large number of different renewable heat energy sources, such high temperature levels are achieved that the production of heat energy for district heating can be done sustainably and without using technology based on coal combustion, for example. It is also an advantage that heat stores can be reserved when there is an oversupply in heat production, because in the solution according to the invention a heat accumulator can be used to store heat. <Q 3 - Another advantage is that low temperatures and small temperature differences can be utilized in the solution according to the invention. In this case, heat energy is recovered from very low temperatures, for example at -25 ° C, even with even small temperature differences, for example by three Kelvin (3 K).

KUVIOLUETTELO Keksintöä selostetaan seuraavassa tarkemmin yhden sovel- lutusesimerkin avulla viittaamalla oheisiin yksinkertais- tettuihin ja kaaviomaisiin piirustuksiin, joissa kuvio 1 esittää kaaviomaisesti ja yksinkertaistettuna yhtä keksinnön mukaista modulaarista lämpöverkkojärjes- telyä, kuvio 2 esittää kaaviomaisesti ja yksinkertaistettuna yhtä tyypillistä keksinnön mukaista modulaarista lämpö- verkkojärjestelyä, 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- S 25 lannetta, jossa järjestelyn keskusyksikkö saatuaan A lämmitystarvepyynnön lämmön kuluttajalta tekee ky- n selyn lämmöntuottoyksiköille, 7 kuvio 7 esittää kaaviomaisesti ja yksinkertaistettuna ti- E lannetta, jossa lämmöntuottoyksiköt vastaavat kes- = 30 kusyksikön kyselyyn lämmöntuotantoon liittyvistä S parametreista, tässä tapauksessa kustannuksista,BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The invention will now be described in more detail by means of a single embodiment with reference to the accompanying simplified and schematic drawings, in which Figure 1 shows schematically and simplified one modular heating network arrangement according to the invention, Figure 2 schematically and simplified 3 shows schematically and in a simplified form one computer network arrangement suitable for use in the arrangement according to the invention, FIG. 6 shows diagrammatically and in a simplified form a ti- S 25 lumbar, in which the central unit of the arrangement, after receiving A heating demand, Fig. 7 shows diagrammatically and in a simplified manner a situation in which the heat production units are responsible for querying the central parameters = S for the parameters related to heat production, in this case the cost,

O

N 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 lämpöenergiaa lämpövarastoon.Fig. 8 schematically and simplified shows a situation in which the central unit has planned an optimized heat production event, and Fig. 9 schematically and simplified shows a situation where information based on history and forecasts about the cloud service causes a command to load thermal energy into heat storage.

KEKSINNÖN YKSITYISKOHTAINEN SELOSTUS Kuviossa 1 on esitetty kaaviokuva yhdestä keksinnön mukai- sesta modulaarisesta lämpöverkkojärjestelystä. Keksinnön mukaisessa järjestelyssä on lämpöverkko 1, johon kuuluu ai- nakin joukko lämmöntuottoyksiköitä 4, ainakin yksi lämpöva- rasto 4c ja kussakin lämmön kulutuskohteessa oleva lämmön- 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. N 25 Lämpöverkkojärjestelyn keskusyksikkö 2 ja kukin lämmöntuot-DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION Figure 1 shows a schematic diagram of one modular heating network arrangement according to the invention. The arrangement according to the invention comprises a heating network 1 comprising at least a plurality of heat generation units 4, at least one heat storage 4c and a heat transfer unit 6 in each heat consumption unit. , but shown in Figure 1 for clarity with only one line. Correspondingly, the heat transfer units 6 serving heat consumers are connected to the central unit 2 by means of heat transfer piping 3a, which includes supply and return piping, but which is shown in Fig. 1 for clarity by only one line. N 25 Central Unit 2 of the District Heating System and each heat

N a toyksikkö 4 sekä lämmönluovutusyksikkö 6 käsittävät itse- e näiseen toimintaan kykenevän, älykkäällä ohjausjärjestel- I mällä varustetun ohjausyksikön 2a, jonka kautta kukin läm- S möntuottoyksikkö 4 ja lämmönluovutusyksikkö 6 sekä keskus- = 30 yksikkö 2 on yhdistetty lämpöverkkojärjestelyn tietoverk- S koon 5.The heating unit 4 and the heat transfer unit 6 comprise a control unit 2a with an intelligent control system capable of independent operation, through which each heat production unit 4 and the heat transfer unit 6 and the central = 30 unit 2 are connected to the data network 5 of the heating network arrangement. .

OF

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. Lämpöverkon 1 putkistoissa 3, 3a ja 3b voidaan käyttää jo- takin yleisesti käytettyä lämmön siirtoon tarkoitettua vä- liainetta, edullisesti jotakin nestettä, kuten esimerkiksi yhdellä tai useammalla lisäaineella varustettua vettä tai lisäaineetonta vettä. Väliaineena voi olla myös höyry.The heating network arrangement also comprises one or more heat storage 4c, preferably capable of independent operation, comprising a control unit 2a provided 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 piping 3b and to the data network 5 via the control unit 2a. In the pipelines 3, 3a and 3b of the heating network 1, a commonly used heat transfer medium can be used, preferably a liquid, such as, for example, water with one or more additives or water without additives. The medium may also be steam.

Ohjausyksiköt 2a voivat olla keskenään erilaisia, mutta ne on sovitettu toimimaan yhdessä toistensa kanssa. Edullises- 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- S 25 jausyksiköt 2a voivat olla keskenään erilaisia.The control units 2a may be different from each other, but they are adapted to cooperate with each other. Preferably, for example, the control units 2a are adapted to operate optimally in view of the operation of the particular device or unit in which said control unit 2a is located. Thus, for example, the control units 2a of the different heat generating units 4 may 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 controlled by it and also of these other units 4, 4c and 6. The S 25 division units 2a may be different from each other.

S n Lisäksi lämpöverkossa 1 on edullisesti erilaisia säätöväli- 7 neitä, kuten mittareita, kuristimia, venttiileitä ja pump- S puja putkistojen 3, 3a ja 3b lämmönsiirtoväliaineen virtaa- = 30 maan ohjaamiseksi ja säätämiseksi. Edullisesti säätöväli- S neet ovat yhteydessä lämpöverkon 1 suojattuun tietoverkkoon N 5 ja ne saavat ohjauksensa tietoverkon 5 välityksellä oh- jausyksiköiltä 2a.In addition, the heating network 1 preferably has various control means 7, such as meters, chokes, valves and pumps, for controlling and regulating the flow of the heat transfer medium of the pipelines 3, 3a and 3b. Preferably, the control means S are connected to the protected data network N 5 of the heating network 1 and 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 information 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, in which information can be stored and from which

Edullisesti keskusyksikön 2 ohjausyksikön 2a ohjausjärjes- telmä käsittää optimointialgoritmin, joka on järjestetty keskustelemaan tietoverkon 5 kautta muiden tietoverkkoon 5 yhdistettyjen yksiköiden, kuten lämmöntuottoyksiköiden 4, lämpövaraston 4c ja lämmönluovutusyksiköiden 6 sekä myös pilvipalvelun 7 kanssa.Preferably, the control system of the control unit 2a of the central processing unit 2 comprises an optimization algorithm arranged to communicate via the data network 5 with other units connected to the data network 5, such as heat generation units 4, heat storage 4c and heat transfer units 6 and also cloud service 7.

Edullisesti optimointialgoritmi oh- jaa ja optimoi lämmöntuottoyksiköiden 4 lämmöntuotantoa lämmönluovutusyksiköiltä 6 saatavan lämmöntarvetiedon pe- rusteella.Preferably, the optimization algorithm controls and optimizes the heat production of the heat generation units 4 based on the heat demand information obtained from the heat transfer units 6.

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.The central unit 2 comprises means and devices for dividing the production and consumption of heat between the different units 4, 4c and 6 in the heating network 1 and for optimizing the heat production according to the most efficient heat production method.

Sen lisäksi keskusyksikkö 2 on järjestetty tunnistamaan erilaisia vikatilanteita ja siirtämään tarpeen vaatiessa lämmöntuotantoa vikaantuneilta lämmöntuottoyksi- köiltä 4 toisille lämmöntuottoyksiköille 4. S 25 N Kuviossa 2 on esitetty yksi tyypillinen keksinnön mukainen n modulaarinen lämpöverkkojärjestely.In addition, the central processing unit 2 is arranged to detect various fault situations and, if necessary, to transfer heat production from the faulty heat production units 4 to other heat production units 4. S 25 N Figure 2 shows one typical n modular heating network arrangement according to the invention.

Keksintö käsittää läm- 7 möntuottoyksiköitä 4, jotka tuottavat erilaisilla menetel- S millä lämpöä, edullisesti uusiutuvista ja/tai kierrätettä- = 30 vistä energialähteistä.The invention comprises heat generating units 4 which produce heat by various methods, preferably from renewable and / or recyclable energy sources.

Lämmöntuottoyksiköt 4 voivat olla S maalämpöpumppuja, aurinkokeräimiä 4a ja/tai ilmalämpöpump- N puja 4b sekä myös ns. kuumalämpöpumppuja 4h.The heat generation units 4 can be S ground source heat pumps, solar collectors 4a and / or air source heat pump N pumps 4b as well as so-called hot heat pumps 4h.

Keksinnön mu- kaiset lämmöntuottoyksiköt 4 voivat tuottaa lämpöä eri läm-The heat generating units 4 according to the invention can generate heat at different temperatures.

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 -25°C - +70°C. Tässä hakemuksessa mainittu kuumalämpöpumppu 4h on laite, jolla tarkoitetaan ilmasta veteen lämpöenergiaa siirtävää lämpöpumppua, joka kykenee kaikissa olosuhteissa tuottamaan kuumaa vettä tai muuta tarkoitukseen sopivaa lämmönsiirto- väliainetta, jonka lämpötila on edullisesti yli +80°C. Tar- vittaessa mainittu kuumalämpöpumppu 4h pystyy tuottamaan lämmönsiirtoväliainetta, jonka lämpötila on jopa +150°C.at room levels, which here means that some produce lower heat than others. Preferably, the heat generating units 4 according to the invention are arranged to generate heat from different levels of outlet temperatures in the temperature range -25 ° C to + 70 ° C. The heat heat pump 4h mentioned in this application is a device which means a heat pump transferring heat energy from air to water, capable in all circumstances of producing hot water or another suitable heat transfer medium, preferably at a temperature above + 80 ° C. If necessary, said heat heat pump 4h is capable of producing a heat transfer medium having a temperature of up to + 150 ° C.

Koska on tärkeää, että keskusyksikkö 2 pystyy luovuttamaan lämpöä kuluttajille riittävän korkealla ja tarpeeksi tasai- 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, Jlämpöverkossa 1 N 25 olevia mittauslaitteita lämmönsiirtoaineen lämpötilan mit- N taamiseksi, kuristimia ja venttiileitä lämmönsiirtoaineen = virtaaman säätämiseksi ja lämmönjalostuslaitteita 4e tar- 7 vittavan lämpötilatason saavuttamiseksi. Edullisesti aina- E kin osa mainituista sovitusvälineistä on sijoitettu lämmön- = 30 tuottoyksikön 4 ja keskusyksikön 2 väliin. N Fdullisesti lämmönjalostuslaitteena 4e voi olla kuviossa 4 esitetty korkeata lämpötilaa tuottamaan pystyvä lämpöpump-Since it is important that the central unit 2 is able to deliver heat to consumers at a sufficiently high and sufficiently uniform temperature level, the heating network arrangement according to the invention comprises matching means for adjusting the temperature level of thermal energy from each heat generating unit 4 to the desired temperature level. Preferably, such a temperature level is the level required by each heat transfer unit 6 in the heating network. Preferably, the matching means comprise algorithms in the control units 2a for controlling the attainment of the required temperature level. Preferably, at least part of said matching means is arranged between the heat = generating unit 4 and the central unit 2. N Fdeally, the heat treatment device 4e may be a heat pump capable of producing high temperature as shown in Fig. 4.

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.pu, for example the so-called. a heat heat pump, for example a heat pump similar to a heat heat pump 4h. One heat treatment device can also be a priming device which can be used to process low heat flows into usable heat, i.e. to raise the temperature of the heat transfer medium, for example.

Kuviossa 2 aurinkokeräin 4a on järjestetty vastaanottamaan auringon säteilystä lämpöenergiaa ja syöttämään lämpöä läm- mönsiirtoverkon 3 kautta keskusyksikölle 2. Kuviossa 2 esi- tetty ilmalämpöpumppu 4b on vastaavasti järjestetty syöttä- mään ilmasta kerätyn lämpöenergian keskusyksikölle 2. Edul- lisesti keksinnön mukaisessa järjestelyssä keskusyksikköön 2 on kytketty ainakin yksi, omana lämmöntuottoyksikkönään 4 toimiva kuumalämpöpumppu 4h, joka on järjestetty tuottamaan lämpöverkkoon 1 lämpöä muiden lämpöverkkoon 1 kytkettyjen, uusiutuvaa ja/tai kierrätettävää lämpöenergiaa keräävien lämmöntuottoyksiköiden 4 lisäksi.In Fig. 2 the solar collector 4a is arranged to receive thermal energy from solar radiation and to supply heat via the heat transfer network 3 to the central unit 2. The air heat pump 4b shown in Fig. 2 is respectively arranged to supply heat collected from the air to the central unit 2. at least one heat heat pump 4h acting as its own heat production unit 4, which is arranged to produce heat in the heating network 1 in addition to other heat production units 4 connected to the heating network 1, which collect renewable and / or recyclable heat 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 obtained from other units of the arrangement with an optimization algorithm in order to achieve the most advantageous heat production.

N 25 & a Keskusyksikkö 2 on järjestetty keskustelemaan lämmöntuotto- = yksiköiden 4 kanssa ja päättämään lämmöntuotannon strategi- 7 asta optimointialgoritmin tulosten perusteella. Optimoin- E tialgoritmi saa tietoja järjestelyn eri yksiköiltä 4, 4c, = 30 4h, 6 ja 7 ja arvioi millä kokoonpanolla ja millä kustan- S nuksin kulloinkin tarvittava lämpömäärä saadaan tuotettua.N 25 & a The central unit 2 is arranged to discuss with the heat production units 4 and to decide on the heat production strategy 7 on the basis of the results of the optimization algorithm. The optimization algorithm receives information from the different units 4, 4c, = 30 4h, 6 and 7 of the arrangement and estimates with which configuration and at what cost the amount of heat required in each case can be produced.

N Tulevien lämmöntarpeiden ennustamiseen optimointialgoritmi käyttää apuna pilvipalvelimelta 7 saatuja sääennustuksia,N To predict future heat demand, the optimization algorithm uses the weather forecasts received from the cloud server 7,

historiatietoja ja muita tilastotietoja. Lämpöverkkojärjes- tely voi varastoida lämpöenergiaa järjestelyyn kuuluvaan lämpövarastoon 4c ja tarvittaessa purkaa sitä lämpöverkon 1 kautta kulutuskohteissa oleviin lämmönluovutusyksiköihin €.historical and other statistical information. The heating network arrangement can store thermal energy in the heat storage 4c included in the arrangement and, if necessary, discharge it via the heating network 1 to the heat transfer units € in the consumption areas.

Keksinnön mukaiseen järjestelyyn voidaan edullisesti liit- tää yhtenä lämmöntuottoyksikkönä 4 myös tehtaan hukkalämpöä talteen ottava lämmöntuottoyksikkö 4d, jolla talteen otet- tua lämpöenergiaa voidaan toimittaa lämpöverkossa 1 keskus- yksikön 2 kautta erilaisiin käyttökohteisiin. Kuviossa 3 on esitetty kaaviomaisesti ja yksinkertaistettu- na yhtä keksinnön mukaisessa järjestelyssä käytettäväksi sopivaa suojattua tietoverkkoa 5. Edullisesti tietoverkko 5 on rakenteeltaan ja toiminnoiltaan sellainen, että kaikki siihen liitetyt yksiköt 2, 4, 4a, 4b, 4c, 4d, 4h ja 6 voi- vat olla yhteydessä toisiinsa. Jos jokin yhteys häiriintyy, se korvautuu automaattisesti kiertoyhteydellä. Yksi edulli- nen tietoverkkorakenne on suojattu langaton MESH-verkko. 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- N 25 ten, että niillä on aina vaihtoehtoisia tiedonsiirtoreitte- & jä. Edullisesti yhteydet eri yksiköiden välillä on järjes- 2 tetty kulkemaan yksiköiden ohjausyksikköjen 2a kautta. Tie- I toverkko 5 voi olla myös suojattu langallinen verkko, esi- E merkiksi Ethernet-tyyppinen verkko. = 30 S Vähintään yksi tietoverkon 5 soluista, joko keskusyksikössä N 2 oleva tai joku keskusyksikköön 2 liitetyissä yksiköissä 4, 4a, 4b, 4c, 4d, 4h ja 6 oleva tietoverkon solu on jär-Advantageously, a heat recovery unit 4d for recovering waste heat from the factory can also be connected to the arrangement according to the invention as one heat generation unit 4, with which the recovered heat energy can be supplied in the heating network 1 via the central unit 2 to various applications. Figure 3 shows schematically and in simplified form one secure data network 5 suitable for use in the arrangement according to the invention. be able to communicate with each other. If a connection is disrupted, it is automatically replaced by a roaming connection. One preferred data network structure is a secure MESH wireless network. For example, if the central processing unit 2 fails or malfunctions, the intelligent control unit 2a and its algorithms of another unit 4, 4a, 4b, 4c, 4d, 4h and 6 can take over the operation of the central processing unit 2. Critical points for the continuous production of heat are located in the data network 5 so that they always have alternative data transmission routes. Preferably, the connections between the different units are arranged to pass through the unit control units 2a. The data network 5 can also be a secure wired network, for example an Ethernet type network. = 30 S At least one of the cells of the data network 5, either in the central processing unit N 2 or in one of the data cells 4, 4a, 4b, 4c, 4d, 4h and 6 connected to the central processing unit 2, is

jestetty toimimaan ns. järjestelmämoduulina, joka seuraa tietoverkon 5 toimivuutta ja hälyttää havaitessaan jotain epätavallista tietoverkon toiminnassa. Tietoverkon 5 toi- minta voidaan varmistaa toisella järjestelmämoduulilla. Tässä tapauksessa tietoverkon 5 solut on priorisoitu siten, että toinen solu puuttuu toimintaan, vain mikäli ensimmäi- sen solun viestinlähetyksissä ilmenee merkittävä määrä häi- riöitä.arranged to operate the so-called. as a system module which monitors the operation of the data network 5 and alerts it when it detects something unusual in the operation of the data network. The operation of the data network 5 can be ensured by another system module. In this case, the cells of the data 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.

Kuviossa 4 on esitetty kaaviomaisesti ja yksinkertaistettu- na yhtä keksinnön mukaisessa järjestelyssä käytettyä tapaa lämmöntuottoyksiköiden 4 yhdistämiseksi keskusyksikköön 2. Fdullisesti lämmöntuottoyksikkö 4 on yhdistetty keskusyk- sikköön 2 suoraan lämmöntuottoputkiston 3 avulla, kuten ku- vion 4 tapauksessa on tehty kahden ylemmän lämmöntuottoyk- sikön 4 kohdalla. Tällainen ratkaisu voidaan tehdä silloin, kun lämmöntuottoyksikkö 4 on riittävän tehokas tuottamaan lämpöä tarpeeksi korkealla lämpötilatasolla lämpöverkon 1 tarpeisiin nähden. Keksinnön mukaisessa ratkaisussa keskus- yksiköltä 2 lämmön luovutusyksiköille 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.Fig. 4 shows schematically and in a simplified manner one method used in the arrangement according to the invention for connecting the heat generating units 4 to the central unit 2. Fully, the heat generating unit 4 is connected to the central unit 2 directly by means of heat . Such a solution can be made when the heat generating unit 4 is efficient enough to produce heat at a sufficiently high temperature level in relation to the needs of the heating network 1. In the solution according to the invention, the temperature level of the heat transfer medium leaving the central unit 2 to the heat transfer units 6 is refined so that it is preferably higher than + 80 ° C, and suitably between + 80 ° C .. + 150 ° C, depending on the need of the heat consumer.

N 25 Jos lämmöntuottoyksikön 4 teho sellaisenaan ei riitä tar- N peeksi korkeaan lämpötilatasoon, voidaan lämmöntuottoyksi- = kön 4 ja keskusyksikön 2 väliin kytkeä erillinen lämmönja- 7 lostuslaite 4e, kuten noin +80°C..+150°C lämpötilaa tuotta- S maan pystyvä lämpöpumppu, esimerkiksi edellä mainitun kuu- = 30 malämpöpumpun 4h kaltainen kuumalämpöpumppu. N Kuviossa 5 kuvataan tilannetta lämmönkulutuskohteessa, kun kohteessa on havaittu lisälämmön tarvetta. Lämmönluovutus-N 25 If the power of the heat generating unit 4 as such is not sufficient for a sufficiently high temperature level, a separate heat treatment device 4e, such as a temperature of about + 80 ° C .. + 150 ° C, can be connected between the heat generating unit 4 and the central unit 2. a ground source heat pump, for example a hot heat pump similar to the aforementioned monthly heat pump. N Figure 5 illustrates the situation at a heat consumption site when an additional heat demand has been detected at the site. Heat transfer

yksikköön 6 yhdistetty ohjausyksikkö 2a havaitsee lämmön tarvetta ja välittää tiedon lämmitystarpeesta tietoverkon 5 kautta keskusyksikölle 2.the control unit 2a connected to the unit 6 detects the heat demand and transmits information about the heating demand 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- tuotantoon liittyvistä parametreista lämmöntuottoyksiköiltä 4 ja lämpövarastolta 4c tietoverkon 5 välityksellä. Kuvios- sa 6 on esitetty selvyyden vuoksi vain yksi lämmöntuottoyk- sikkö 4 ja yksi lämpövarasto 4c, mutta edullisesti kysely tehdään useilta yksiköiltä.Figure 6 illustrates a situation in which the central processing unit 2, after receiving a heating request from one of the heat transfer units 6, queries the heat production capacity and other parameters related to heat production from the heat production units 4 and the heat storage 4c via the data network 5. For the sake of clarity, only one heat generation unit 4 and one heat storage 4c are shown in Figure 6, but preferably the query is made from several units.

Kuviossa 7 kuvataan tilannetta, jossa lämmöntuottoyksiköt 4 vastaavat keskusyksikön 2 kyselyyn lämmöntuotantoon liitty- vista 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.Figure 7 illustrates a situation in which the heat generation units 4 respond to a query of the central unit 2 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 received. For its assistance, the central processing unit 2 can use price data and statistics obtained from the cloud server 7 based on history and various forecasts.

Kuviossa 8 kuvataan tilannetta, jossa keskusyksikkö 2 on suunnitellut optimoidun lämmöntuotantotapahtuman. Keskusyk- N 25 sikkö 2 ohjaa lämmöntuottoyksikön 4 tai joukon lämmöntuot- N toyksiköitä 4 tuottamaan lämpöä lämpöverkon 1 lämmöntuotto- = putkistoihin 3. Katkonuolella on kuvattu potentiaalista ti- 7 lannetta, jossa lämmöntuottoyksikön 4 tuotantomäärä ei ole E riittävä tai lämmöntuottoyksiköiden 4 tuotantokustannukset = 30 ovat liian korkeat, ja siitä syystä lämpövarasto 4c on jär- S jestetty osallistumaan lämmöntuotantoon syöttämällä lämpöä N keskusyksikön 2 kautta lämmönluovutusputkistoon 3a.Figure 8 illustrates a situation in which the central processing unit 2 has planned an optimized heat production event. The unit 2 of the central unit 25 controls the heat generating unit 4 or a number of heat generating units 4 to produce heat to the heat generating = pipelines 3 of the heating network 1. The dashed arrow illustrates a potential situation too high, and therefore the heat storage 4c is arranged to participate in the heat production by supplying heat N through the central unit 2 to the heat transfer piping 3a.

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

ILämpöverkon 1 keskusyksikössä 2 ja edullisesti sen ohjaus- yksikössä 2a on keksinnön mukaisen lämpöverkkojärjestelyn järjestelmäalgoritmi eli järjestelmän optimointialgoritmi, joka on järjestetty varmistamaan koko järjestelmän optimaa- linen toiminta. Optimointialgoritmi käsittelee muun muassa seuraavia tietoja: 1) vuodenaikaan, viikonpäivään, kellonaikaan ja kulutta- japrofiiliin liittyvä käyttötarve-ennuste; 2) sääennuste; 3) historian perusteella tehtävä kulutustarve-ennuste; 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 lä- hettämät tilatiedot; oO O 25 Optimointialgoritmi on järjestetty lähettämään säännöllisin N väliajoin optimoidut ajo- ja toimintaohjeet keskusyksikölle 2 2 ja kullekin keskusyksikköön 2 liitetylle yksikölle 4, 4a, I 4b, 4c, 4d, 4h ja 6. Optimointialgoritmille on järjestetty S toimitettavaksi jatkuva tieto kaikista järjestelmän yksi- = 30 köistä 4, 4a, 4b, 4c, 4d, 4h ja 6 sekä 7, jonka tiedon pe- S rusteella optimointialgoritmi on järjestetty muuttamaan N tuotantoajoa, mikäli esimerkiksi jossakin lämpöä tuottavas- sa yksikössä 4, 4a, 4b, 4c, 4d, 4e, 4h on toimintahäiriö.The central unit 2 of the heating network 1 and preferably its control unit 2a has a system algorithm of the heating network arrangement according to the invention, i.e. a system optimization algorithm, which is arranged to ensure the optimal operation of the entire system. The optimization algorithm processes, among other things, the following information: 1) usage forecast related to the season, day of the week, time of day and consumer profile; 2) weather forecast; 3) a forecast of consumption needs based on history; 4) energy supply forecast based on weather, production and historical data; 5) energy stock information based on energy content and energy change data; 6) energy price information; 7) status information regularly transmitted by the central processing unit 2 and each unit 4, 4a, 4b, 4c, 4d, 4h and 6 connected to the central processing unit 2; oO O 25 The optimization algorithm is arranged to send at regular intervals optimized driving and operating instructions to the central processing unit 2 2 and to each unit 4, 4a, I 4b, 4c, 4d, 4h and 6 connected to the central processing unit 2. The optimization algorithm is arranged to provide S = 30 of ropes 4, 4a, 4b, 4c, 4d, 4h and 6 and 7, on the basis of which information the optimization algorithm is arranged to change N production runs, if, for example, in a heat generating unit 4, 4a, 4b, 4c, 4d, 4e, 4h is a malfunction.

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

Kukin keskusyksikköön 2 liitetty yksikkö 4, 4a, 4b, 4c, 4d, 4h ja 6 käsittää oman ohjausjärjestelmänsä, joka on edulli- sesti sijoitettu yksikössä olevaan ohjausyksikköön 2a. Yk- siköiden ohjausjärjestelmä käsittää yksikköalgoritmin, joka on edullisesti kullekin yksikölle ominainen. Yksikköalgo- ritmi on järjestetty keskustelemaan säännöllisesti suojatun tietoverkon 5 kautta keskusyksikössä 2 sijaitsevan järjes- telmän optimointialgoritmin kanssa.Each unit 4, 4a, 4b, 4c, 4d, 4h and 6 connected to the central unit 2 comprises its own control system, which is preferably located 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 communicate regularly via the secure data network 5 with the system optimization algorithm located in the central unit 2.

Yksikköalgoritmit on järjestetty toteuttamaan optimointial- goritmin toimintaohjetta ja lähettämään optimointialgorit- mille sen tarvitsemaa tietoa keskusyksikköön 2 liitettyjen yksiköiden 4, 4a, 4b, 4c, 4d, 4h ja 6 tilasta ja mittaus- tiedoista.The unit algorithms are arranged to implement the operating instructions of the optimization algorithm and to send to the optimization algorithms 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 N 25 lähettäminen tietoverkkoon 5; & 3) yksikön tietojen lukeminen yksikön ohjausjärjestel- 2 mästä; I 4) yksikölle optimaalisen ohjaustiedon muodostaminen mo- a nimuuttujista, joita ovat muun muassa: = 30 a) järjestelmän optimointialgoritmilta saadut tiedot, S kuten tämän yksikön tuotantotarve, tuotannon raja- S arvot ja ajoaikaennuste;The basic tasks of the unit algorithms are: 1) decompressing the information coming from the data network 5 for the use of one's own unit; 2) compressing the data requested in the data network 5 and sending the N 25 to the data network 5; & 3) reading unit data from the unit control system; I 4) generating optimal control information for the unit from many variables, which include: = 30 a) information obtained from the system optimization algorithm, S such as the production requirement of this unit, production limit S values and run time forecast;

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- milta saadut tiedot puuttuvat tai ovat puutteellisia. Tällöin yksikköalgoritmi aloittaa osaoptimoinnin käy- tössään olevien tietojen perusteella. Kukin yksikkö- algoritmi on myös varustettu siten, että se kykenee myös pyytämään kulutustietoja energiaa kuluttavilta yksiköiltä ja mahdollisen lämpövaraston 4c ohjausjär- jestelmältä.(b) status information from the unit control system, such as operating data, production or delivery data, operating times, any constraints, relevant operational measurement data; (c) external measurement data such as temperatures and piping 3a flows, pressures; 5) backup operation if the information obtained from the system optimization algorithm is missing or incomplete. In this case, the unit algorithm starts sub-optimization based on the information available to it. Each unit algorithm is also equipped in such a way that it is also able to request consumption information from the energy consuming units and the control system of the possible heat storage 4c.

Fdullisesti kunkin keskusyksikköön 2 liitetyn yksikön 14, 4a, 4b, 4c, 4d, 4h ja 6 ohjausjärjestelmä priorisoidaan yk- sikön käyttöönottovaiheessa erityistilanteita varten. 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 S 25 4, 4a, 4b, 4c, 4d, 4h ja 6 on järjestetty ohjausjärjestel- a mänsä avulla toimimaan itsenäisesti ja niillä on kyky vaih- = taa tietoa tietoverkon 5 järjestelmämoduulin kanssa ja mil- 7 lä hetkellä hyvänsä keskustelemaan toisen keskusyksikköön 2 E liitetyn yksikön 4, 4a, 4b, 4c, 4d, 4h ja 6 kanssa. Näin = 30 keksinnön mukainen Zlämpöverkkojärjestely on järjestetty S laajaksi, monipuoliseksi, joustavaksi ja hyvin toimintavar- N 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 control system of each unit 14, 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. The heating network arrangement according to the invention with its data networks 5 is constructed to be multifunctional and in such a way that the operation of other parts of the heating network 1 is not affected by a disturbance of the central unit 2 or a single unit 4, 4a, 4b, 4c, 4d, 4h and 6 connected to the central unit 2. The units S 25 4, 4a, 4b, 4c, 4d, 4h and 6 connected to the central unit 2 are arranged by 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 time to discuss another with units 4, 4a, 4b, 4c, 4d, 4h and 6 connected to central unit 2E. Thus = 30 The heating network arrangement according to the invention is arranged to be wide, versatile, flexible and very reliable. Ready-to-operate heat generation units 4, heat transfer units 6 and heat storage units 4c can be easily added to the arrangement and the corresponding units can be removed without interfering with the operation of the overall system.

MENETELMÄ LÄMPÖVERKKOJÄRJESTELYSSÄ Keksinnön mukaisessa menetelmässä ohjataan lämmöntarvetie- tojen, historiatietojen, kustannustietojen ja ennustetieto- jen perusteella lämmöntuotantoa, joka jaetaan eri lämmön- tuottoyksiköiden 4 kesken optimointialgoritmin päättelyn perusteella. Edullisesti kultakin lämmöntuottoyksiköltä 4 saatavan lämpöenergian lämpötilataso sovitetaan lämpöver- kossa 1 käytettävälle tasolle ennen lämmön luovutusta kul- lekin lämmönluovutusyksikölle 6.METHOD IN HEAT NETWORK ARRANGEMENT 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 distributed among different heat production units 4 on the basis of the inference of the optimization algorithm. Preferably, the temperature level of the thermal energy obtained from each heat generating unit 4 is adjusted to the level used in the heating network 1 before the heat is transferred to each heat transfer unit 6.

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- N 25 lataso lämmönluovutusyksiköissä 6 on aina riittävän tasai- N nen ja korkea lämmön käyttötarkoitukseen nähden. Edullises- = ti keskusyksiköltä 2 lämmönluovutusyksiköille 6 lähtevän 7 lämpöenergian lämpötilataso on suurempi kuin +80°C, ja so- a pivasti välillä +80°C..+150°C.Preferably, thermal energy with different temperature levels is collected by heat generation units 4 from different renewable and / or recyclable heat sources, such as solar, air, earth and waste heat from factories and various plants and equipment, for example refrigeration equipment. Since the thermal energy thus collected can have very different temperature levels, the collected thermal energy is processed by raising the temperature level before the heat is passed on, for example to consumers, so that the temperature of the thermal energy from the central unit 2 to the consumers is always N ne and high relative to the intended use of the heat. Preferably, the temperature level of the thermal energy 7 from the central unit 2 to the heat transfer units 6 is higher than + 80 ° C, and suitably between + 80 ° C .. + 150 ° C.

= 30 S Uusiutuvaa ja/tai kierrätettävistä lämmönlähteistä kerättyä N lämpöenergiaa jalostetaan edullisesti korkeaan lämpötilata- soon tarkoitetuilla lämpöpumpuilla, kuten kuumalämpöpum-= 30 S N thermal energy collected from renewable and / or recyclable heat sources is preferably processed by heat pumps for high temperature levels, such as hot heat pumps.

puilla, jotka edullisesti sijoitetaan lämmöntuottoputkis- toon 3 lämmöntuottoyksiköiden 4 ja keskusyksikön 2 väliin. lämpöenergiaa voidaan jalostaa myös priimauslaitteistoilla, jotka edullisesti sijoitetaan lämmöntuottoputkistoon 3 läm- möntuottoyksiköiden 4 ja keskusyksikön 2 väliin.with trees, which are preferably placed in the heat production piping 3 between the heat production units 4 and the central unit 2. the thermal energy can also be processed by priming equipment, which is preferably placed in the heat production piping 3 between the heat production units 4 and the central unit 2.

Saatuaan lämmöntarvepyynnön tietoverkon 5 kautta lämmön- luovutusyksikön 6 ohjausyksiköltä 2a, keskusyksikön 2 opti- mointialgoritmi tekee kyselyn lämmöntuottoyksiköille 4 nii- den lämmöntuotantokyvystä ja muista parametreistä. Lämmön- tuottoyksiköiden 4 vastausten perusteella optimointialgo- ritmi antaa keskusyksikölle 2 käskyn ja tarvittavat para- 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. 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 N 25 käsky käynnistää lämmöntuotanto. Keskusyksikkö 2 välittää N tietoverkon 5 kautta lämmöntuotantotapahtumaan osallistu- = ville lämmöntuottoyksiköille 4 tarpeelliset lämmön tuotan- 7 toon liittyvät parametrit ja muut tiedot. Lämmöntuottoyksi- S köihin 4 kuuluu myös järjestelmään liitetty lämpövarasto = 30 4c. Käynnistyneet lämmöntuottoyksiköt 4 alkavat tuottaa S lämpöä lämmöntuottoputkistoon 3, joka lämpö jaetaan keskus- N yksikön 2 kautta optimointialgoritmin muodostaman lämmön- tuotantotapahtuman mukaisesti lämmönluovutusyksiköille 6.After receiving the heat demand request via the data network 5 from the control unit 2a of the heat transfer 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 the heat generating units 4, the optimization algorithm instructs the central processing unit 2 and the necessary parameters to start heat production in the desired heat generating units 4. The heat produced by one or more heat generating units 4 is controlled Preferably, the optimization algorithm calculates the production costs, productivity and other parameters for the 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, an instruction N 25 is started to start heat production to the most suitable heat generation units 4 via the data network 5. The central unit 2 transmits, via the N data network 5, the parameters and other information related to heat production necessary for the heat production units 4 participating in the heat production event. The heat generating units 4 also include a heat storage connected to the system = 30 4c. The started heat production units 4 start to produce heat S to the heat production piping 3, which heat is distributed through the central unit N 2 according to the heat production event formed by the optimization algorithm to the heat transfer units 6.

Lampovarastoa 4c ladataan ylijäämäenergialla, jonka avulla tasataan lämpöverkossa 1 lämmönkulutuksen ja lämmöntuotan- non eriaikaisuudesta syntyvää tuotannon ja kulutuksen eroa. Alan ammattimiehelle on selvää, että keksinnön eri sovel- lutusmuodot eivät rajoitu ainoastaan edellä esitettyihin esimerkkeihin, vaan voivat vaihdella jäljempänä esitettävi- en patenttivaatimusten puitteissa.The lamp storage 4c is charged with surplus energy, by means of which the difference in production and consumption in the heating network 1 arising from the different times of heat consumption and heat production is equalized. It will be apparent to those skilled in the art that the various embodiments of the invention are not limited to the examples set forth above, but may vary within the scope of the claims set forth below.

oOoO

OF O OF

N <Q 0) oON <Q 0) oO

I jami aI Jami a

LO O OF O OF

Claims

PATENT CLAIMS

A heating network arrangement using renewable and / or recycled thermal energy, comprising a heating network (1) comprising a central unit (2), at least two or more heat generating units (4) connected to the central unit (2) by means of a heat generating pipeline (3) and one or a plurality of heat transfer units (6) connected to the central unit (2) by means of heat transfer piping (3a), the heating network (1) having control means for controlling the flow of the pipelines (3 and 3a), characterized in that the arrangement comprises matching means to adjust the temperature level of the thermal energy from each heat generating unit (4) to the level required by each heat transfer unit (6) in the heating network (1).

Arrangement according to Claim 1, characterized in that preferably at least some of the matching means are arranged between the heat generation unit (4) and the central unit (2).

Arrangement according to Claim 1 or 2, characterized in that the heating network arrangement comprises a data network (5) to which each heat generation unit (4) and the heat generation unit (6) and the central unit (2) are connected.

Arrangement according to Claim 1, 2 or 3, characterized in that each heat generating unit (4) and the heat transfer unit (6) and the central unit (2) comprise an intelligent control unit capable of such operation. - S unit (2a), through which each heat generation unit (4) and S heat transfer unit (6) and the central unit (2) are connected to a data network (5).

Arrangement according to one of the preceding claims, characterized in that the arrangement comprises one or more heat stores (4c) with an intelligent control unit (2a) capable of independent operation, which are connected to the central unit (2) by means of heat transfer piping (3b) and a data network (5) via its control unit (2a).

Arrangement according to one of the preceding claims, characterized in that the matching means preferably comprise algorithms in the control units (2a) for controlling the achievement of the required temperature level, measuring devices in the heating network (1) for measuring the heat transfer medium temperature, chokes and valves for the heat transfer medium and heat treatment devices (4e) to achieve the required temperature level.

Arrangement according to Claim 6, characterized in that the heat treatment device (4e) as a fitting means is a heat pump capable of producing a high temperature and arranged to produce hot water or another suitable heat transfer medium with a temperature of more than + 80% C. Arrangement according to one of the preceding claims, characterized in that the heat generation units (4) are arranged to collect renewable and / or recyclable heat energy from their environment and to communicate with each other via the data network (5) = 30 and with the central unit. (2) to optimize heat production.

OF

Arrangement according to one of the preceding claims, characterized in that the central unit (2) of the heating network (1) has an optimization algorithm for the heating network arrangement, which is arranged to ensure the optimal operation of the entire arrangement.

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

An arrangement according to claim 10, characterized in that the unit algorithms are arranged to implement the operation instruction of the optimization algorithm of the central processing unit (2) and send to the optimization algorithm the necessary information about the status of the units (4, 4a, 4b, 4c, 4d, 4h and 6) connected to the central processing unit (2) and measurement data.

A method for a heating network arrangement using renewable and / or recycled thermal energy S 25, comprising a heating network (1) comprising a central unit (2), at least two = more heat generating units (4) connected to the central unit (2) by means of heat production piping (3) E and one or more heat transfer units (6) connected = 30 to the central unit (2) by means of heat transfer piping (3a) S, and in which the heat network (1) has control means ) to control the flow, characterized in that the heat energy from each heat generating unit (4)

the temperature level is adjusted to the level used in the heating network (1) before the heat is transferred to each heat transfer unit (6).

Method according to Claim 12, characterized in that heat energy with different temperature levels is collected by heat generation units (4) from various renewable and / or recyclable heat sources, such as sun, air, earth and waste heat from the plants and various plants and equipment thus collected. is processed by changing the temperature level of the collected thermal energy before the heat is transferred so that the temperature level of the thermal energy transferred from the central unit (2) in the heat transfer units (6) is always adjusted to be sufficiently uniform and high for the heat application.

Method according to Claim 12 or 13, characterized in that the heat energy collected is preferably processed by one or more heat treatment devices (4e), which are preferably a heat pump capable of producing a high temperature and arranged to produce hot water or another heat transfer medium suitable for the purpose. which has a temperature of more than + 80 ° C and which heat treatment devices (4e) are preferably placed in the heat generation tube (3) between the heat generation units (4) and the central unit (2) N.

S r

Method according to Claim 12, 13 or 14, characterized in that the heat production of the heat generation units (4) is controlled on the basis of heat demand data, historical data, cost data and forecast data, which control data is shared between different heat generation units (4). based on the reasoning of the optimization algorithm.