Kaukolämmön ja lämpöpumpun yhdistämisen kytkentävaihtoehtoja

Abstract

Insinöörityön tarkoitus oli selvittää, kuinka voidaan kytkeä kaukolämpö ja lämpöpumppu toimivaksi kokonaisuudeksi lämmitettävässä rakennuksessa. Työssä kerrotaan kaukoläm-pöjärjestelmästä ja sen käyttämistä laitteistosta. Lisäksi selvitetään erilaisia lämpöpumppuja ja niiden toimintaa. Työn tavoitteena on selittää, kuinka näitä järjestelmiä voidaan yhdistää eri tavoilla.

Työssä selviää, kuinka kaukolämpöä ja lämpöpumppuja voisi yhdistää yhtenäiseksi järjestelmäksi. Tietoa näistä saatiin lähinnä Ruotsin kaukolämpöyhdistyksen julkaisemasta dokumentissa, jossa kerrottiin näistä menetelmistä. Lämpöpumppua käytetään ensisijaisesti lämmittämään käyttövettä ja patteriverkostoa tai pelkästään patteriverkostoa. Kaukolämpö toimii lisälämpönä molemmille tai vain toiselle lämmitettävälle järjestelmälle. Riippuen kohteesta ja sen sijainnista voidaan päätellä, minkälainen kytkentäperiaatteen tulisi olla, jotta saavutetaan hyviä lämmitystuloksia.

Suomessa ei havaittu montaa käytössä olevaa kaukolämmön ja lämpöpumpun yhdistettyä järjestelmää. Niitä on kuitenkin tekeillä enenevässä määrin energian säästämisen vuoksi. Yhdistelmäjärjestelmiä on pääasiassa suurissa rakennuksissa kuten kouluissa ja terveyskeskuksissa. Tässä työssä on esimerkkikohteena tarkasteltu ala-asteen laajennuksen kallio-lämpöpumppujen ja kaukolämmön yhdistelmää lämmitystä ja jäähdytystä varten.

Teoreettisella tasolla lähdettiin vertaamaan yhdistelmäjärjestelmää pelkän kaukolämmön tai lämpöpumpun toimintaan ja yritettiin päätellä, kuinka kannattava järjestelmä olisi. Spekulatiiviseksi tulokseksi saatiin, että suurissa kohteissa, kuten taloyhtiöissä, yhdistelmäjär-jestelmä olisi hyödyllinen käytettäväksi erillistuotannon piirissä, mutta pienempiin omakotitalokohteisiin olisi epäedullista hankkia molemmat järjestelmät. Tämän aiheen tutkiminen on tällä hetkellä ajankohtaista Suomessa, sillä yhdistelmäjärjestelmien standardien kehittäminen on tärkeää kaikille osapuolille.

The purpose of this Bachelor’s thesis was to show how district heating and a heat pump could be joined to create a working and efficient system. To understand district heating and heat pumps more fully, these systems, as well as their components and structures, are explained at the beginning of the thesis. The overall goal of this paper is simply to explain different variations on how to connect these two systems.

As the report progresses, different methods of joining the two systems are explained. This information was mainly obtained by translating a document published by the Swedish District Heating Association. The heat pump is usually used as the main source of heating for the service water as well as the radiator network. The district heating circuit works as a heating supplement for either separately for either system or for both networks that need heating. The type of compound system used is deduced by the nature of the heating destination and the area surrounding the building. A well designed system yields better heating results.

Some examples of this sort of joint system can currently be found in Finland. These systems tend to be used for heating larger buildings such as schools or health centers. For example, an elementary school uses this type of method for heating and cooling. This is illustrated and explained in this paper.

On a theoretical level, a joint system was compared to the workings of only district heating or a heat pump to try and surmise how worthwhile the system would be. As a tentative result, it was found that it would be more profitable to use a joint system to heat a larger building complex and it would be considered an inefficient method to heat a detached house since it would cost more to acquire both systems. All in all, a joint system would use more renewable energy and in the long run is an ingenious way to heat buildings. Researching this matter is topical in Finland at the moment and developing different joint systems into working standards is an important issue for all.