Tulevaisuuden kaukolämpöä käsittelevä blogisarjamme ottaa taas askeleen kohti parempaa kaukolämpöä, sillä tässä kirjoituksessa valokeilaan nousee matalammat verkostolämpötilat. Miksi kaukolämpöverkon lämpötiloja tulisi madaltaa ja mitä hyötyä siitä on? Muun muassa näihin kysymyksiin vastaavat asiantuntijamme Jussi Sjöström sekä toimitusjohtajamme Antti Hartman.
Matalat verkostolämpötilat ovat avainroolissa kaukolämpöverkkon modernisoinnissa
Matalammat lämpötilat parantavat energiatehokkuutta
Kaukolämpöverkon lämpötilojen madaltamisesta on puhuttu jo jonkin aikaa, mutta viime aikoina lämpötilojen lasku on noussut entistä selkeämmin kaukolämpökeskustelun tikunnokkaan. Antti Hartmanin mielestä lämpötilojen lasku on olennainen osa tulevan vuosikymmenen kehitystä.
– Tulevaisuuden kaukolämpöjärjestelmän avainsana on energiatehokkuus: energiaa täytyy pystyä tuottamaan tehokkaammin ja poltettavista energiamuodoista on siirryttävä kohti uusiutuvia energianlähteitä. Myös lämmönsiirrossa tapahtuvat verkostohäviöt pitää pystyä minimoimaan ja kiinteistökohtaisten lämmitysjärjestelmien on kehityttävä nykyistä tehokkaammiksi. Kaukolämpöverkon lämpötilojen lasku on yksi niistä toimenpiteistä, joilla näitä tavoitteita saavutetaan, sanoo Hartman.
Suomessa kaukolämpöverkon mitoituslämpötila -29 asteen pakkaselle on verrattain korkea, 115 astetta, kun esimerkiksi Ruotsissa kaukolämpöä toimitetaan 10–15 astetta matalammilla mitoituslämpötiloilla. Naapurimaassamme kuitenkin mietitään aktiivisesti, miten lämpötilatasoa voitaisiin laskea entisestään.
– Olennaista on saada laskettua kaukolämpöverkon lämpötiloja, kun ulkolämpötila on nollan tuntumassa, koska suurin osa lämmityskaudesta vietetään noissa lämpötiloissa, Hartman muistuttaa.
Helsingin Kaisaniemessä iso osa vuoden 8760 tunnista vietetään -5 ja +5 asteen välillä. Lämpötilat mitattu vuonna vuonna 2016
(Lähde: Jesper Laitisen diplomityö)
Asiakaslaitteet ja verkoston kapasiteetti muutoksen pullonkaulana
Teknologia melko dramaattiseenkin lämpötilojen laskuun on olemassa, mutta olemassa oleva laite- ja kiinteistökanta hankaloittaa muutoksen toteuttamista.
– Sekä Suomessa että ulkomailla on tiettyjä alueita, joissa käytetään matalia, noin 65 asteen tulolämpötiloja ympäri vuoden. Tämä kuitenkin vaatii uudiskohteita, joiden lämmitysjärjestelmät ja lämmönjakolaitteistot pärjäävät matalammilla lämpötiloilla, sanoo Jussi Sjöström.
Valtaosa Suomen kaukolämpökiinteistöistä on rakennettu 1970–1990-luvuilla ja lämmitysjärjestelmät on mitoitettu tuon ajan teknologialle sopivaksi. Vanhojen rakennusten patteriverkostoja ja lämmönjakolaitteita ei siis ole alun perinkään suunniteltu matalille lämpötiloille.
– Polttaminen oli pitkään kustannustehokas ja oikeastaan ainoa järkevä tapa tuottaa lämpöä, joten tietenkin kaukolämpölaitteet on mitoitettu tuon ajan teknologiaa varten. Uusien energiamuotojen ja teknologisen kehityksen myötä on kuitenkin mahdollista operoida kaukolämpöverkkoa huomattavasti nykyistä matalammilla lämpötiloilla ja säilyttää asumisolosuhteet mukavan lämpiminä, kertoo Hartman.
Talojen lämmöntarve on vähentynyt vuosien saatossa, mikä osaltaan mahdollistaa tulolämpötilojen laskemisen.
– Monen kiinteistön lämmitysjärjestelmä on ylimitoitettu tarpeeseen nähden. Kiinteistöjen energiatehokkuus on parantunut vuosien varrella tehtyjen parannusten myötä. Myös niin kutsuttu sisäinen lämpökuorma on suunnittelu- ja rakennusaikaa suurempi, kun sähkölaitteiden tuottaman lämmön määrä on kasvanut räjähdysmäisesti viime vuosikymmeninä, Sjöström kertaa.
Tuloverkon lämpötilojen lasku pienentää lämpöhäviöitä
Yksinkertaistettuna kaukolämpöverkon olennaisimmat osat ovat tulo- ja paluuverkko. Tuloverkossa virtaa kuuma, energialaitokselta asiakkaalle päin virtaava vesi. Paluuverkon kautta asiakas palauttaa käyttämänsä veden takaisin energialaitokselle. Molempien verkkojen lämpötilaa on mahdollista laskea, mutta hieman eri keinoin.
Tuloverkon lämpötilan laskeminen tapahtuu energialaitoksen päässä: vettä yksinkertaisesti lämmitetään aiempaa vähemmän. Uusimpien selvitysten mukaan mitoituslämpötiloja voitaisiin laskea jopa 20 astetta ilman, että kaukolämmön toimitus vaarantuu tai että kustannukset kasvavat merkittävästi. Mitoituslämpötilojen lasku saattaa itse asiassa parantaa verkon toimitusvarmuutta ja pienentää kustannuksia melko lyhyelläkin aikajänteellä.
Laskemalla tuloverkon lämpötiloja suurimmat hyödyt syntyvät verkon kautta johtuvan lämpöhukan pienenemisestä sekä mahdollisuudesta kytkeä uusia, polttamattomuuteen perustuvia lämmönlähteitä kaukolämpöverkkoon.
– Matalammat lämpötilat ovat kaksisuuntaisen kaukolämmön edellytys, sillä jos kaukolämpöverkon lämpötiloja ei aleta madaltamaan, niin puhe kaksisuuntaisesta kaukolämmöstä on turhaa käsien heiluttelua, toteaa Sjöström.
Hartmanin mukaan lämpöpumppuenergian liittäminen matalalämpöverkkoon on kannattavampaa, kuin nykyiseen korkealla lämpötilalla operoitavaan verkkoon.
– Tulolämpötilaa madaltamalla saadaan ajettua valtava määrä esimerkiksi teollisuuden hukkalämmöistä peräisin olevaa energiaa kaukolämpöverkkoon lämpöpumppujen avulla. Lämpöpumppujen kuluttaman sähkön määrä leikkaantuu rajusti, kun verkostoon liitettävää hukkalämpöä tarvitsee lämmittää esimerkiksi vain 75-asteiseksi 100 asteen sijasta. Myös kaukolämpöakuista ja lämpövarastoista saadaan enemmän tehoja irti, kun verkostolämpötilat ovat matalammat, sillä niiden varastointikapasiteetti kasvaa.
Paremmalla jäähtymällä paluuverkon lämpötilojen kimppuun
Tuloverkon lämpötilojen laskun lisäksi myös paluuverkon lämpötilojen laskeminen parantaa energiatehokkuutta. Avain paluuverkon lämpötilojen laskuun on hyvä jäähtymä, eli se, että asiakaskiinteistöt käyttävät kaukolämpövedessä olevan energian mahdollisimman tehokkaasti.
Paluuverkon lämpötilojen lasku parantaa kaukolämmön energiatehokkuutta usealla eri tavalla.
– Tutkimusten perusteella paluuverkon lämpötiloja laskemalla voidaan saavuttaa merkittäviä kustannussäästöjä esimerkiksi lämpöhäviöiden ja pumppauskustannusten pienentyessä. Nykyisessä polttamiseen perustuvassa tuotannossa suurin parannus tapahtuu kuitenkin savukaasupesurien tuotannossa, joiden hyötysuhde paranee sitä mukaa, mitä viileämpää kaukolämpöverkon paluuvesi on. Tällöin polttoaineesta saadaan vielä enemmän tehoja irti, kun pesuri kerää savukaasuista viimeisetkin energiarippeet, Hartman havainnollistaa.
Verkostolämpötiloja madaltamalla koko kaukolämpöjärjestelmä toimii tehokkaammin
Kiinteistöjen lämmitysjärjestelmät paljon vartijana
Hartmanin ja Sjöströmin mukaan suurin työ lämpötilojen laskemiseksi tehdään asuintalojen ja toimistorakennusten pannuhuoneissa.
– Tuotantopäässä lämpötilojen laskemiselle ei juuri ole teknisiä rajoitteita, vaan ongelma on ennemminkin vanhat lämmönjakolaitteet, joita ei ole suunniteltu matalille lämpötiloille. Jos lämpötiloja lasketaan ilman asiakaslaitteiden päivittämistä, täytyy saman lämpötehon saamiseksi virtaamaa kasvattaa. Verkoston kapasiteetti ei välttämättä kestä virtaaman suurta kasvua, mikä voi koitua ongelmaksi kysyntäpiikkien aikaan, Hartman aprikoi.
Miten lämpötilojen lasku sitten onnistuu? Vastaus tähän kysymykseen on moniulotteinen.
– Tärkein asia on päivittää lämmönsiirtoteknologia nykyaikaan. Tehokkaammilla lämmönsiirtimillä ja uusilla, innovatiivisilla kytkennöillä saadaan parannettua lämmitysjärjestelmien kapasiteettia. Kapasiteettia kasvattamalla saadaan myös pienennettyä virtaamaa ja vähennettyä aiemmin mainittuja pullonkaulatilanteita, luettelee Sjöström.
HögforsGST:n kehittämä väliottokytkentä on patenttisuojattu innovaatio, joka parantaa kaukolämmön jäähtymää hyödyntämällä kaukolämpövedestä saatavan energian kolmessa vaiheessa.
Lue lisää väliottokytkennästä täältä!
Lämmitysjärjestelmien säätäminen ja optimointi on myös tärkeää. Hartmanin mukaan paras lopputulos saavutetaan vanhojen ja uusien keinojen yhdistelmällä.
– Vanhasta kunnon patteriverkoston perussäädöstä on hyvä aloittaa, sillä tasapainoinen patteriverkosto toimii paremmin matalilla lämpötiloilla. Vielä suurempi hyöty saadaan älykkäästä ohjausjärjestelmästä, kuten Fiksusta, jolla koko kiinteistön lämmitysjärjestelmää voidaan tarkkailla ja säätää reaaliajassa.
– Lämpötilojen laskun kannalta myös energiaremontit ovat hyvä asia, sillä ne parantavat kiinteistöjen energiatehokkuutta ja vähentävät lämmön tarvetta.
Mitä lämpötilojen laskun eteen pitäisi tehdä?
Hartman ja Sjöström listaavat viisi asiaa, joiden avulla verkostolämpötilojen laskua saataisiin vauhditettua.
1. Laitteiden mitoituslämpötilan lasku ja tarkkaan valitut, tehokkaat kytkennät
”Kuten sanottua, koko homman ydin on asiakaslaitteiden uusiminen. Laitteiden mitoituslämpötilojen alentaminen ja tätä kautta oikean kokoisten lämmönsiirrinten käyttäminen on ensimmäinen askel kohti parempaa. Tätä voidaan tehostaa käyttämällä tehokkaampia kytkentöjä, jotka parantavat jäähtymää”
2. Älykkäiden säätölaitteiden lisääminen
”Älylaitteiden lisääminen mahdollistaa lämmitysjärjestelmien toiminnan seuraamisen ja optimoinnin.”
3. Patteriverkostojen perussäädöt kuntoon
”Tasapainotettu patteriverkosto toimii paremmin matalilla lämpötiloilla. Joskus vanha keino on parempi, kuin pussillinen uusia”
4. Kannustavat kaukolämmön hinnoittelumekanismit
”Kaukolämmön hinnoittelua tulisi muuttaa sellaiseksi, että asiakkaita kannustetaan investoimaan paremman jäähtymän laitteisiin. Matalammista lämpötiloista saatavaa hyötyä pitää pystyä jakamaan koko arvoketjulle”
5. Vanhojen lämmönjakokeskusten romutuspalkkio valtion kädenojennuksena?
”Valtio on viime aikoina satsannut valtavasti erilaisiin energiatukiin, mutta kaukolämpöasiakkaat ovat jääneet hieman paitsi näistä uusista tukimuodoista. Voisiko vanhojen kaukolämpölaitteiden korvaamiseen lanseerata esimerkiksi automaailmasta tutun romutuspalkkion, jolloin valtio korvaa pienen osan uuden lämmönjakokeskuksen hankintakuluista tietyin edellytyksin? Tämä nopeuttaisi siirtymää vanhoista laitteista uusiin”
