Lämpöpumppusovellukset - ELLO

Lämpöpumppusovellutukset kiinteistöjen lämmityksessä
hyödyntämiseen. Paalujen lämpövaste on parempi kuin kallion tai maan,
ja teräsbetonilla on suurempi lämpökapasiteetti. Maahan asennetaan sylinterin
muotoinen teräksinen tukihäkki, johon on kiinnitetty keräysputkisto
venttiileineen. Kun painekokeet on tehty, se valetaan täyteen betonia. Paalujen
pituudet vaihtelevat välillä 10…15 m ja halkaisijat 0,4…0,6 m.
Energiapaalutusta toteuttanut yritys on arvioinut paalujen avulla saavutettavan
lämpövirrantiheydeksi 40…60 W/m, kun ko. maalla on hyvät termiset
ominaisuudet. Energiapaaluja on hyödynnetty lämmitykseen ja jäähdytykseen
toimisto-, liike- ja kokoontumisrakennuksissa mm. Itävallassa,
Sveitsissä, Saksassa ja Kanadassa. (Pesonen 2005, 60–61).
2.5 Jätelämmönlähteet
Jätevesilaitoksissa prosessi-, huolto- ja konttoritiloja lämmitetään öljyllä
tai sähköllä, vaikka jäteveden mukana poistuu suuria lämpömääriä melko
korkeassa lämpötilatasossa (yli 5 °C). Suomessa jätevesilaitokset ovat hyvä
kohde lämpöpumpulle, jolla jätevedestä voitaisiin saada ilmaisenergiaa
yhteensä n. 160 TWh/a. Sähkölämmitetyissä laitoksissa sähkön säästö olisi
merkittävä. Lämmöntarpeeltaan merkittäviä kunnallisia laitoksia Suomessa
on 420 ja lämpöenergiaa ne käyttävät yhteensä 300 TWh/a. Suomessa
on rakennettu muutama laitos lämmitysjärjestelmien saneerauksina käyttäen
lämmönottoon ilmastusaltaan seinille sijoitettua putkistoa. Tehokkaampi
tapa on ottaa lämpö suoraan höyrystimen läpi virtaavasta puhdistetusta
jätevedestä.
Teoreettisten vertailujen perusteella parhaalta näyttänyt kylmäaine R507
oli lauhduttimessa selvästi parempi paremman lämmönsiirron takia. Kiteen
vesikunnan laitoksella tehtyjen tutkimusten perusteella saatiin selville,
että höyrystinpuolella ongelmana oli nesteputkien liian “tiukka” mitoitus.
R507:n massavirta on noin 50 % suurempi kuin R407C:llä ja tämän
takia painehäviö nestesyötössä oli liian suuri eikä paisuntaventtiiliä saatu
toimimaan kunnolla.
Lämpöpumpun optimaalinen mitoitusaste on noin 70 %, riippuen hieman
lämmitysjärjestelmän lämpötilatasoista ja energian(yleensä sähkön) hinnasta.
Lämpöpumpun toimintaan vaikuttavia lämpötiloja ovat ilman menolämpötilan
mitoitusarvo (ohjaus ulkolämpötilan mukaan), jäteveden lämpötila
ja hallin lämpötila. Hallin lämpötiloina oli kaksi tapausta, 10 ja 15
celsiusastetta. Lämpötilatason mukana nousee luonnollisesti energian tarve
noin 25 %. Lämpöpumpulla saatavissa oleva säästön osuus pysyy kuitenkin
suunnilleen samana, mutta absoluuttinen määrä kasvaa lämmöntarpeen
suhteessa. Koska samalla lämpöpumpun tehokin nousee (jos mitoitusaste
pidetään samana), ei kannattavuus juuri muutu. Korkeammalla
prosessihallin lämpötilatasolla mitoitusaste on suurempi, koska vuotuinen
lämmöntarve on suurempi.
Jäähdytysenergian ominaistuotto (kJ/m3) on suurimmalla osalla aineista
vajaa 3000 kJ/m3. R410-seoksilla se on selvästi muita suurempi, (n. 4000
kJ/m3). Huonoimmat tässä suhteessa ovat R134a, R152a ja R409A, joilla
tilavuustuotto matalista paineista johtuen on vain vajaat 2000 kJ/m3. Mitä
9