Hybridilämmitys asuinkerrostalossa : Poistoilman energian ja kaukolämmön paluuvesienergian yhteiskäyttö lämpöpumpulla
Koivukangas, Kimmo (2021)
Koivukangas, Kimmo
2021
All rights reserved. This publication is copyrighted. You may download, display and print it for Your own personal use. Commercial use is prohibited.
Julkaisun pysyvä osoite on
https://urn.fi/URN:NBN:fi:amk-202104034192
https://urn.fi/URN:NBN:fi:amk-202104034192
Tiivistelmä
Tämän opinnäytetyön toimeksiantaja on Oulun kaupungin vuokrataloyhtiö Oulun Sivakka Oy. Opinnäytetyössä selvitetään 1970-luvulla rakennettuun asuinkerrostaloon asennetun hybridilämmitysjärjestelmän toimintaa. Erityisesti selvityksen kohteena on lämpöpumpun keruupiirijärjestelmä. Keruupiiri ottaa energian poistoilmasta, joka on kohteessa aiemmin ollut kokonaisuudessaan hukkaenergiaa. Energiaa voidaan ottaa myös kaukolämmön paluuvesipuolelta DHAC-järjestelmällä ja näitä molempia energiavirtoja voidaan tarpeen mukaan yhdistää. Tämäntyyppisiä yhdistettyjä keruupiirijärjestelmiä ei ole aiemmin Suomessa ollut yleisesti käytössä. Työn tavoitteena on selvittää optimoitu käyttö molempien hukkalämpöjen hyödyntämiselle.
Työn kohteena olevaan kiinteistöön asennetut hybridiratkaisut ovat osa EU:n Horizon 2020 -ohjelman Making City -hanketta, jossa on mukana 34 partneria eri puolilta Eurooppaa. Hanke toteuttaa osaltaan Oulun kaupungin ympäristöohjelmaa sekä kaupunkistrategiaa Oulu 2026. Hanke edistää Oulun kaupungin energia- ja materiaalitehokkuuden mukaisia tavoitteita sekä kaupungin hiilineutraalin päämäärän saavuttamista. Kyseisen kohteen hybridilämmitysjärjestelmä on hankittu ja asennettu Oulun Sivakka Oy:n ja Oulun Energia Oy:n yhteistyönä. Pilottikohteen vaikutuksia pyritään hyödyntämään myös muissa kaukolämpökohteissa. Työn tuloksena tehtiin Excel-ohjelmalla laskuri, joka laskee optimoitua keruupiirien energiankäyttöä
käyttötilanteiden mukaan. Laskuri toimii kuukausitason laskentana, mutta sitä on mahdollista laajentaa tuntitason laskentaan. Laskuriin syötetään mm. kohteen energiatarve, poistoilman käyttöaikojen mukaiset asetukset, kaukolämmön ja sähkön ostohinnat sekä CO2-päästöt/tuotettu energia. Lämpöpumpun tuotto ja sähkönkulutus täytyy mallintaa laskuriin kohdekohtaisesti.
Työn tuloksena todettiin seuraavaa: Päästövähennysten kannalta on erityisen merkityksellistä, että kaikki tuotettu energia käytetään mahdollisimman tarkkaan. Hukkaenergioiden, kaukolämmön paluuveden ja poistoilman energioiden optimoidulla hyödyntämisellä voidaan hiilidioksidipäästöt saada lähes puoleen lähtötilanteesta. Vähähiilisyystavoitteen näkökulmasta tämän työn tyyppisiä hankkeita tulee arvioida koko kaukolämmöntuotantojärjestelmä huomioiden. DHAC-järjestelmällä voidaan pudottaa merkittävästi kiinteistöstä lähtevän kaukolämmön paluuveden lämpötilaa. Tämän seurauksena kaukolämpöyhtiöiden CHP-tuotanto tehostuu ja pumppauskustannukset laskevat.
Kuluttajalähtöisten investointien takaisimaksuajoissa voi olla alueellisesti hyvinkin suuria eroja kaukolämpö- ja sähköenergian hintojen alueellisten vaihtelevuuksien vuoksi.
Työn kohteena olevaan kiinteistöön asennetut hybridiratkaisut ovat osa EU:n Horizon 2020 -ohjelman Making City -hanketta, jossa on mukana 34 partneria eri puolilta Eurooppaa. Hanke toteuttaa osaltaan Oulun kaupungin ympäristöohjelmaa sekä kaupunkistrategiaa Oulu 2026. Hanke edistää Oulun kaupungin energia- ja materiaalitehokkuuden mukaisia tavoitteita sekä kaupungin hiilineutraalin päämäärän saavuttamista. Kyseisen kohteen hybridilämmitysjärjestelmä on hankittu ja asennettu Oulun Sivakka Oy:n ja Oulun Energia Oy:n yhteistyönä. Pilottikohteen vaikutuksia pyritään hyödyntämään myös muissa kaukolämpökohteissa. Työn tuloksena tehtiin Excel-ohjelmalla laskuri, joka laskee optimoitua keruupiirien energiankäyttöä
käyttötilanteiden mukaan. Laskuri toimii kuukausitason laskentana, mutta sitä on mahdollista laajentaa tuntitason laskentaan. Laskuriin syötetään mm. kohteen energiatarve, poistoilman käyttöaikojen mukaiset asetukset, kaukolämmön ja sähkön ostohinnat sekä CO2-päästöt/tuotettu energia. Lämpöpumpun tuotto ja sähkönkulutus täytyy mallintaa laskuriin kohdekohtaisesti.
Työn tuloksena todettiin seuraavaa: Päästövähennysten kannalta on erityisen merkityksellistä, että kaikki tuotettu energia käytetään mahdollisimman tarkkaan. Hukkaenergioiden, kaukolämmön paluuveden ja poistoilman energioiden optimoidulla hyödyntämisellä voidaan hiilidioksidipäästöt saada lähes puoleen lähtötilanteesta. Vähähiilisyystavoitteen näkökulmasta tämän työn tyyppisiä hankkeita tulee arvioida koko kaukolämmöntuotantojärjestelmä huomioiden. DHAC-järjestelmällä voidaan pudottaa merkittävästi kiinteistöstä lähtevän kaukolämmön paluuveden lämpötilaa. Tämän seurauksena kaukolämpöyhtiöiden CHP-tuotanto tehostuu ja pumppauskustannukset laskevat.
Kuluttajalähtöisten investointien takaisimaksuajoissa voi olla alueellisesti hyvinkin suuria eroja kaukolämpö- ja sähköenergian hintojen alueellisten vaihtelevuuksien vuoksi.