Kaukojäähdytysverkon energiatehokkuuden parantaminen

Abstract

Tässä opinnäytetyössä perehdytään Tampereen Sähkölaitoksen kaukojäähdytysverkon alhaiseen paluulämpötilaan, tapoihin vaikuttaa sen lämpenemään sekä tutkitaan lämpenemän vaikutusta verkon energiatehokkuuteen. Työssä analysoitiin vuoden aikajaksolta kerättyjä virtaus ja lämpötilatietoja asiakaskohteista sekä Kaupinojan tuotantolaitokselta, joita pystyttiin hyödyntämään energia- ja tehomäärien laskennassa sekä kohdekohtaisten vaikutusten arvioinnissa.

Kaukojäähdytyksen paluulämpötilalla on suuri vaikutus koko verkon toimintaan ja sen energian kulutukseen. Nykyisellään paluulämpötilan luoma lämpötilaero on puolet mitoituksesta mikä tarkoittaa kaksinkertaista virtausmäärää verkossa. Lisäksi alhainen paluulämpötila estää vapaajäähdytyksen käytön kesäaikana, sillä paluuveden lämpötila on saman lämpöistä vapaajäähdytyksen lähteenä käytetyn järviveden kanssa. Paluuveden lämpötilan kohottaminen mitoitusarvoon laskisi pumppaus- ja kompressorijäähdytyksen energiakulutukset melkein puoleen nykyisestä ja takaisi verkon suunnitellun jäähdytystehon ilman lisäinvestointeja jäähdytysverkkoon.

Paluuveden lämpötila on hyvin riippuvainen jäähdytyskohteiden oikeanlaisesta toiminnasta. Tämän takia Tampereen Sähkölaitoksen olisi kannattavaa tarjota jäähdytysasiakkailleen ohjeistusmateriaalia järjestelmien oikeanlaisesta käytöstä ja toiminnasta, sekä mahdollisia ratkaisuja ongelmakohtiin. Materiaalin jatkuva päivittäminen asiakkaiden kanssa kasvattaisi Sähkölaitoksen kokemusta kaukojäähdytyksen toiminnasta ja takaisi asiakkaille järjestelmän oikeanlaisen toiminnan. Tulevaisuutta varten työssä ehdotetaan automaattisen valvontaohjelman luomista verkon toiminnan seurausta varten. Kyseinen järjestelmä takaisi nopeat reagointiajat ongelmatilanteissa ja mahdollistaisi nopean yleiskuvan saannin verkon toiminnasta.

This Bachelor’s thesis was made for Tampereen Sähkölaitos regarding the low temperature water in the returning pipe off their district cooling network, ways to increase it to its designed value and furthermore study its possible ways to affect the energy efficiency of the whole network. The data used during the thesis were yearlong measurement values of flow rate and temperatures of the cooling network at both the customers and Kaupinoja cooling production facility. These values were then used to calculate power and energy values of the whole network, which could be used to evaluate the influence of individual customers to the network.

The temperature of the returning water in district cooling has a great impact on the network behavior and energy consumption. Currently the temperature difference created by the returning water is half of the designed value, which leads to a doubled flow rate in the whole network. Additionally, the lower returning temperature prevents the use of ambient cooling during summer time, as the source for it has the same temperature as the returning water. Increasing the district cooling networks returning temperature to its designed value would reduce both the pumping and compressor cooling energy use by half and would enable the use of the designed cooling power capacity of the system without additional investments for the network.

The temperature of the returning water is greatly dependent on the correct use of cooling at the customers building. Because of this it would be beneficial for Tampereen Sähkölaitos to offer guidance material regarding the use and operation of the cooling system, as well with information regarding problem solving. Continuously updating the said material with customers would provide more experience about cooling systems for Tampereen Sähkölaitos and guarantee the proper use of cooling for the customer. For the future it is also suggested to create a monitoring system for the cooling network so that the response time for irregularities would be as short as possible and that there is a quick and easy way to see the state of the network.