Lämpöpumput lämmitysjärjestelminä – Petri Kuisma

Transcription

Lämpöpumput lämmitysjärjestelminä – Petri Kuisma
Lapin Energianeuvonta
Kemin kulttuurisali
16.5.2013
Lämpöpumput lämmitysjärjestelminä
Petri Kuisma
Ramk
Sisältö
1. Lämpöpumppuala
2. Lämmitysjärjestelmän valinta
3. Usein kysytty
4. Mitoitus esimerkkejä
5. Lämmitysjärjestelmien vertailu
7/3/2013
2
1. Lämpöpumppuala
Kansalaiset sijoittivat
400M€/vuosi
Sijoitetun pääoman tuotto
> 10 %
Kauppatase
+ 100 -200 M€/vuosi
Valtion tuki alalle 2012
< 50 M€
Valtiolle pelkkä alv-tuotto lähes 100 M€/vuosi
Uusiutuvaa energiaa lisää
> 0,5 TWh/vuosi
CO2 päästöt vähenee
> 1 Mt /vuosi
Kansallisvarallisuus nousee
> 400M€/vuosi
7/3/2013
3
2020
 miljoona lämpöpumppua
 8 TWh/a uusiutuvaa energiaa (RES) talon
ympäriltä
 markkinaehtoisesti
4
7/3/2013
4
Uusiutuvan energian vuosikymmenen
EURES- direktiivin velvoitteet Suomelle 2020 (TEM, 30.6.
2010)
Energialähde
Uusiutuvan energian lisätarve
vuonna 2020
Tarkoittaa käytännössä
Lämpö- ja voimalaitosten muuttamista
fossiilisilta hakkeelle/pelletille
Bio
18 TWh/a
Tuuli
6 TWh/a
700 -1 000 kpl lisää tuulivoimaloita teholtaan 3
MW kukin
Lämpöpumput
6 TWh/a
Lämpöpumppujen määrä 400 000:sta 1
miljoonaan (2 TWh/a => 8 TWh/a)
Muut
2 TWh/a
Vesivoiman lisäys, puun ja pellettien
pienkäyttö, aurinko, biokaasu
Liikenne
6 TWh/a
Etanolin ja biodieselin sekoittaminen
liikennepolttoaineisiin (20%)
Yhteensä
7/3/2013
38 TWh/a
Uusiutuvien osuus nostetaan 28,5%:sta 38
%:iin. Tämä vastaa n. kymmenen Loviisan
voimalaitosyksikön (470 MW) tuotantoa
vuodessa.
5
Uusien talojen lämmitysjärjestelmät (15.000-8.000
kpl/a) markkinaosuudet 1995-2010
%
100
Kaukolämpö
+biopolttoaineet
Suora sähkö
Vesikiertoinen sähkö
50
Öljy
PILP
MLP
0
7/3/2013
1995
2000
2005
2010
6
Lämmitysjärjestelmien
saneerausmarkkina
250.000 öljykattilaa
100.000 muuta vesikiertoista lämmitystä
(sähkö, puu)
500.000 suorasähkölämmitystä
500.000 vapaa-ajan asuntoa
100.000 kiinteistöä kaukolämpöverkon
ulkopuolella
==============================
1.5 milj. kohteen potentiaali

Lämpöpumpuille

Biopolttoaineille

Kaukolämmölle
7/3/2013
7
Lämpöpumpun toiminta
Laitteelle tuodaan alemmasta lämpötilasta energiaa
ylempään lämpötilaan. Apuna käytetään kylmäaineen
ominaisuuksia ja painetta
Prosessin pääkomponentit ovat:
• Höyrystin (kylmä puoli)
• Kompressori
• Lauhdutin (lämmin puoli)
• Paisuntaventtiili,
7/3/2013
8
Lämpökerroin (COP)
Lämpökerroin ilmoittaa
tuotetun lämmön ja
kulutetun sähkön suhteen
COP vaihtelee
toimintapisteen mukaan
7/3/2013
9
Energian kulutusnormit
Laitesähkö
20 %
Lämmin
käyttövesi
15 %
Huonetilojen
lämmitys
65 %
2007 määräysten
mukainen talo
7/3/2013
2010 määräysten
mukainen talo
(KOKO NOIN 75%)
2020 määräysten
mukainen talo
(nollaenergia-talo)
10
Lämpöpumppujärjestelmien
valintaan vaikuttavia asioita
Rakennuksen sijainti
◦ kaava-alue
◦ maaseutu
◦ Maaperä ja
vesistömahdollisuus
7/3/2013
11
Lämpöpumppujärjestelmien
valintaan vaikuttavia asioita
Tilakysymykset
◦ rakennuksen
tekniset tilat
◦ naapurien sijainti
◦ lämmön siirto
sisätiloissa
7/3/2013
12
Maalämpöpumpun valinta
Osatehomitoitus
Jos valitaan osateho-pumppu niin kompressorin teho
mitoitetaan n.70-80 % kokonaistehon tarpeesta.
=> Tällöin MLP tuottaa n.98-100% koko energian
tarpeesta.
Täystehomitoitus
Jos valitaan täystehoinen pumppu niin
kompressorin tehon tulee tuottaa koko
laitoksen tarvitsema energia ja silloin
lisäenergiaa ei käytetä vaan se toimii
varalämmön lähteenä.
7/3/2013
Lähde: www. nibe-haato.fi
13
Eri energialähteet
Pintamaa
Lämpöpumppu kerää maahan sitoutuneen
auringon ernergian maahan upotetun putkiston
avulla, joka on täytetty lämmönkeruu liuoksella.
Upotussyvyys noin 1 m ja putkien väli 1,5 m,
putkiston pituus riippuu tarvittavasta
energiamäärästä.
7/3/2013
Peruskallio
Lämpöpumpun keruuputkisto asennetaan
porareikään, josta lämpöpumppu kerää
auringon tuottamaa energiaa.
Porareiän syvyys riippuu rakennuksen
tarvitsemasta energian määrästä.
14
Eri energialähteet
Pohjavesi
Pohjavesi pumpataan lämmönvaihtimelle, josta
maalämpöpumppu kerää energian . Normaalisti
on yksikaivo, josta pumpataan vettä ja toinen
jonne se palautetaan.
Vesistökeruu
Mikäli kiinteistö sijaitsee vesistön lähellä
voidaan maakeruuputkisto ankkuroida
vesistön pohjaan ja sillä saadaan kerättyä
energiaa vedestä.
7/3/2013
15
Päälämmitysjärjestelmien plussat
ja miinukset
Maalämpöpumppu
+ uusiutuva energia
+ tuotettu lämpöenergia melko
edullista
+ porakaivo voidaan
hyödyntää jäähdytykseen
+ ei välttämättä vaadi tekn.
tilaa
+ vesikiertoinen lämmönjako
mahdollistaa energiam. vaiht.
-melko kallis hankinnaltaan
-käyttää jonkin verran sähköä
Lähdelähde: www.ekowell.fi
7/3/2013
16
Päälämmitysjärjestelmien plussat
ja miinukset
Poistoilmalämpöpumppu
+ sama laite hoitaa tilojen ja
käyttöveden lämmityksen sekä
ilmanvaihdon
+ hankintahinnaltaan edullisin
lämpöpumppuratkaisu
-Käyttää sähköä enemmän kuin
muut lämpöpumppuratkaisut
lähde: www.nibe.fi
7/3/2013
17
Päälämmitysjärjestelmien plussat
ja miinukset
Ilma-vesilämpöpumppu
+ sov. mihin tahansa
rakennus- paikkaan
+ edullisempi kuin maalämpöpumppu
+ vesikiertoinen lämmönjako
mahdollistaa energiam. vaiht.
- lämmönlähteenä ulkoilma:
mitä kylmempi sää ja mitä
suurempi lämmityksen tarve, sitä
vähäisempi energian tuotto
-melko kallis hankinnaltaan
lähde: www.innoair.fi/Mitsubishi-Electric-ilmavesilampopumput
7/3/2013
18
Tukilämmitysjärjestelmät
Ilmalämpöpumppu
lähde: www.ekopower.fi
lähde: www.innoheat.fi
lähde: www.ekopower.fi
7/3/2013
19
2. Lämmitysjärjestelmän valinta
Lämmitys on merkittävä osa rakentamista
Kerrostalot, omakotitalo
- uudisrakennus / vanharakennus
Ratkaisut
- harkiten / asiatiedon perusteella
Suunnittelu kannattaa
- ”Hyvin suunniteltu on puoliksi tehty”
- olemassa oleva lämmönjakojärjestelmä
7/3/2013
20
Luvat / Tuet / Sopimukset
Rakennusvalvontaan yhteys
- AINA
- Vähintään toimenpidelupa
- Palotarkastaja
Tukea lämmitysinvestointeihin
- EU 2020 investointituki
- kotitalousvähennys
Tarjouspyyntö
- kattava; yhdeltä toimijalta
- takuuasiat
- useammalta toimijalta asennuksineen
7/3/2013
21
Esimerkki
ABC Liikenneasema Viitasaari
•
•
•
•
Lämpö ja jäähdytys järvestä
Aurinkokeräimet ja aurinkopanelit
Tuulisähköä pylonin huipulta
Kaukolämpöä hakevoimalasta
• Lämpöteho 270 kW ja
jäähdytysteho 220 kW
7/3/2013
22
PILP:t ovat 8 kerroksisen talon katolla
Lämpö kuljetetaan vesiglykolinesteenä putkistoa pitkin alas klkeskukselle, jossa lämpö siirretään sekä patteriverkoston että
käyttöveden lämmitykseen.
Järjestelmä maksoi 50 000 €
Lahden Energian kanssa ei ollut käyttöönotto-ongelmia
Kl:n kulutus laskenut 40 – 50 %
Kuukaudessa säästöä 20 MWh (240 MWh/a),
Oulussa 240 MWh*60 €/MWh = 14 400 €
Sähkön kulutus kasvanut 50-60 MWh
Oulussa 55 MWh*0,08 €/MWh = 4 400 €
SÄÄSTÖ n. 10 000 €/a
Takaisinmaksuaika n. 5 v.
7/3/2013
23
Energian muuntokerroin
E-luku
7/3/2013
24
Esim 1 - Veden tuotto?
7/3/2013
25
7/3/2013
26
Esim 2 - Veden tuotto
Termodynamiikan I pääsääntö !
7/3/2013
27
7/3/2013
28
Esim 3 - Mitoitus
Talo kuluttaa 15 000 kWh sähköä, öljyä 5000 l ja
10 m3 puuta Kemissä. Käyttöveteen kuluu 5000
kWh ja taloussähköön 5000 kWh. Taloon valitaan
maalämmitys . COP on 4. Maaperä on savimaata.
Miten suunnittelet keruuputket maahan
vaakatasoon (syvyys ja pituus)? Minkä kokoisen
maalämpöpumpun valitset taloon?
7/3/2013
29
Porakaivo – Kemi:
120 kWh/m,a
Nyt h = 375 m
Eli 2*190 akt.syvyys
Ts. 2*200 m.
Hinnat:
30-35 €/m kallio
60-70 €/m ”pehmeä maa”
7/3/2013
30
Porakaivo
Keruuputkiston
energianotto
syv. metriä kohti
Savimaa
metriä
Vesistö metriä
max
E-suomi
KWh/m a
150
60
110
E-suomi
W/m
43
15
27
Väli-Suomi
KWh/m a
140
50
110
Väli-Suomi
W/m
41
14
27
Keski-Suomi
KWh/m a
135
45
100
Keski-Suomi
W/m
38
13
24
Pohj.-Suomi
KWh/m a
120
35
80
Pohj.-Suomi
W/m
35
12
18
7/3/2013
31
7/3/2013
32
www.senera.fi
7/3/2013
34
www.pistoke.fi
7/3/2013
www.pistoke.fi
35
Laamk
(Ramk ja Ktamk)
Palvelutoiminta
Opinnäytetyöt
Harjoittelu
Rakennus- ja sähkövoimatekniikan koulutusohjelmat, ”100 %
työllistyminen”
- Erillinen energiatodistus
- Kiinteistöjen energiakatselmointi
- Uusiutuvan energian kuntakatselmointi
.
7/3/2013
36
www.lapinenergianeuvonta.fi
Lähteet:
www.sulpu.fi
www.nibe-haato.fi
7/3/2013
37
Kiitos!
Petri Kuisma
Rovaniemen amk
TkT, yliopettaja, energiatekniikka
040-739 6078
[email protected]