Kari Kauppilan esitys - Porin Teknillinen Seura

Porin Puuvilla
MAALÄMPÖJÄRJESTELMÄ
11.3.2013
11.3.2013
1
Porin Puuvillan maalämpöjärjestelmä
•
•
•
•
•
•
Lämmön
ä
ö ja jää
jäähdytyksen
dy y se tuotanto
uo a o yyhdistetty
dse y
• Maaperää hyödynnetään lämmitykseen talvella
• Ja jäähdytykseen kesällä
• Myös ympärivuotinen jäähdytys hyödynnetään
lämmönlähteenä
Kapasiteetti 1,5 MW lämmitys- tai jäähdytystehoa
Lämpöpumppujärjestelmällä
p p pp j j
katetaan noin 80 % uudisosien
lämmityksen ja jäähdytyksen tarpeesta
~60 % lämmitys ja jäähdytysenergiasta ilmaisenergiana maasta
tai hukkalämpövirroista
Lämpökaivojen lukumäärä 94, suunnittelupituus 300 m,
todelliset syvyydet vaihtelevat 250 – 300 m
m, 25 p
p-%
% alkoholiliuos
Suunniteltu käyttöönotto vuoden vaihde 2013/ 2014
11.3.2013
2
Puuvillan uudisosien lämmityksen tarve ja
py y yy
y
tuotannon jjakauma pysyvyyskäyrällä
3500
Lämpökuormajakauma, uudisosat
3000
Tehontarve kW
2500
2000
Lisälämpö
1500
LP
1000
500
100 %
95 %
90 %
85 %
80 %
75 %
70 %
65 %
60 %
55 %
50 %
45 %
40 %
35 %
30 %
25 %
20 %
15 %
10 %
5 %
0 %
0
Uudisosien
U
di
i lä
lämmön
ö kkokonaistarve
k
i t
noin
i 6 – 6,5
6 5 GWh/v,
GWh/
tästä noin 5 GWh/v tuotetaan lämpöpumppujärjestelmällä
11.3.2013
3
Puuvillan uudisosien jäähdytyksen tarve ja
py y yy
y
tuotannon jjakauma pysyvyyskäyrällä
Jäähdytystarve pysyvyyskäyrällä
Jäähdytyksen tuotanto 1800
1600
1600
600
Kaupan kylmän epäsuora jäähdytys
1000
LP‐koneJ
Maaperä, vapaa
800
LP‐lämmitys
600
400
400
200
200
0
0
0 %
%
6 %
%
12 %
%
18 %
%
24 %
%
30 %
%
36 %
%
42 %
%
48 %
%
54 %
%
60 %
%
66 %
%
72 %
%
78 %
%
84 %
%
90 %
%
96 %
%
Huonejäähdytys
1000
1200
Jäähdytysteho kkW
1200
800
1400
Ulkolämpötilariippuva jäähdytys
1
7
13
19
25
31
37
43
49
55
61
67
73
79
85
91
97
Jäähdytystarve kW
1400
Uudisosien
U
di
i jäähd
jäähdytyksen
t k
kkokonaistarve
k
i t
noin
i 3
3,5
5 GWh/v,
GWh/
tästä noin 3 GWh/v tuotetaan lämpöpumppujärjestelmällä
11.3.2013
4
Maaperään kohdistuvat jäähdytys- ja
y
lämmityskuormat
2500
1500
1000
Konejäähdytys maahan
hd
h
Vapaajäähdytys maahan
500
Otto maasta
97
9
91
9
85
8
79
7
73
7
67
6
61
6
55
5
49
4
43
4
37
3
31
3
25
2
19
1
13
1
7
0
1
Lämp
pövaikutus maap
perään kW
2000
‐500
‐1000
‐1500
Maaperän vuotuinen nettotase hyvin tasapainoinen ->
järjestelmän pitkäaikaisen toimivuuden perusedellytys
11.3.2013
5
Lämpökaivon tyypillinen rakenne
Huoltokaivo/
kokoomakaivo
Tarkastuskaivo
Kutomo 4 porareikää/kaivo
Irtomaakerros
40 – 50 m
Tiivis
Tii
i suojaputken
j
tk
kansi/kiristyslaippa
Teräksinen vesitiivis
suojaputki
Tehdasvalmiit kollektoriputket
Kallio‐osuus
Kallio
osuus noin 250 m
halk. 165 mm
11.3.2013
6
Pohjapaino
kok
Kutomon jakokaivon periaatteellinen rakenne
Putkilähdöt lämpökaivoihin
4 lämpökaivoa/jakokaivo
ja 4 putkea/lämpökaivo
11.3.2013
7
Lämpökaivojen sijoitusalueet
Lusikkalinnan
kellarin
pysäköintitila
62
lämpökaivoa
Kutomon pohjan ryömintätila
32 lämpökaivoa
11.3.2013
8
Yleisesimerkki suurkiinteistön
lämpökaivoryhmästä ulkoalueella
11.3.2013
9
Kuva vastaavanlaisesta
lämmitys/jäähdytyskeskuksesta
(blue units á 300 kW)
11.3.2013
10
1. LÄMMITYSKÄYTTÖ
Lämmin
Lä
i
käyttövesi
Lämpöpumput
LS
Kylmä
Kylmävaraaja
-4..+2 C
1000 kW
1500 kW LS
Lämmitys
Lämmitysvaraaja
Ympärivuotinen
jäähdytys
Kylmä
käyttövesi
Valtaosa lämmöstä
otetaan lämpökaivoista
11
11.3.2013
LisäLS
Lämpöä
rakennuksen
lämmitykseen
2. VAPAAJÄÄHDYTYSKÄYTTÖ
Lämmin
Lä
i
käyttövesi
Lämpöpumput
500 kW
LS
Kylmä
Kylmävaraaja
+ 7..12C
Lämmitys
Lämmitysvaraaja
Vesi
jäähdytysverkostoon
Kylmä
käyttövesi
Ylijäämälämpö
Ylijää
älä ö ajetaan
j t
lämpökaivoihin, jolloin
maaperän lämpötila nousee
hitaasti
12
11.3.2013
Lämpöä
rakennuksen
lämmitykseen
3. KONEJÄÄHDYTYSKÄYTTÖ
Lämmin
Lä
i
käyttövesi
Lämpöpumput
1500 kW
LS
+ 7..12 C
Kylmä
Kylmävaraaja
1500 kW
2000
kW
LS
Lämmitys
Lämmitysvaraaja
Vesi
jäähdytysverkostoon
k t
Kylmä
käyttövesi
20..30 C
Ylijäävä lauhdelämpö
ajetaan lämpökaivoihin,
Jolloin maaperän lämpötila
elpyy
pyy lämmityskautta
y
varten
13
11.3.2013
Lämmitystarve
minimaalinen
Porin Puuvillan maalämpöjärjestelmän
erityispiirteitä
•
•
Suuret jäähdytyskuormat ja maalämpöjärjestelmän hyödyntäminen
sekä lämmitykseen että jäähdytykseen johtavat järjestelmän
korkeaan hyödyntämisasteeseen,
hyödyntämisasteeseen minkä vuoksi kalliille
investoinnille saadaan myös paljon vastinetta
y s aas e a tähän
ä ä kohteeseen
o eesee a
aiheuttavat:
eu a a
Erityishaasteita
• Maaperä, 40 -50 m irtomaakerros, vesipitoisuus
• Lämpökaivojen sijoitus rakennuksen alle
•
•
•
•
•
Sekä lämpökaivot, että runkoputkisto asennettava ensimmäisenä
työmaavaiheena
Risteilyt paalujen
paalujen, rakenteiden ja muun tekniikan kanssa
Vuotovarmuuteen kiinnitettävä erityistä huomiota (alkoholiliuos sinänsä
vaaraton ympäristölle)
Palomääräykset vaikuttavat materiaaleihin ja asennustapaan
Työmaavaiheistus haasteellinen, rakentaminen lohkoittain
11.3.2013
14
Yleistä suurten maalämpöjärjestelmien
toteuttamisesta
• Maalämpöjärjestelmä on parhaimmillaan erinomainen tapa hoitaa suurten
rakennusten lämmitys ja jäähdytys (taloudellisin ja vähiten ympäristöä
kuormittava) tai prosessin lämmön talteenotto
• Maalämpö ei sovi tai ole paras ratkaisu kaikkiin kohteeseen, kannattavuuksissa
on suuria eroja
– Toteutettavuus
T t t tt
ja
j kannattavuus
k
tt
kannattaa
k
tt selvityttää
l it ttää ttarkasti
k ti etukäteen
t kät
• Hanke valmisteltava hyvin, vaatii merkittävästi enemmän valmistelutyötä ja aikaa
kuin p
perinteiset ratkaisut ((esim. KL + vedenjäähdyttimet)
j
y
)
• Vaatii rakentaja- ja tilaajavoimaa myös toteutusvaiheessa
– Lämpökaivojen rakentaminen vaikuttaa merkittävästi työmaa-aikatauluihin
järjestelyihin
– Osaurakat ja hankinnat vaativia
– Toteutukseen liittyy paljon välipäätöksiä
– Valvonta, käyttöönotot ja toimintakokeet järjestettävä
• Muista myös käyttötoiminta – monimutkainen laitos vaatii osaavan käyttäjän
11.3.2013
15