Kaukolämpöjohtojen teknillis-taloudellinen optimointi

No Thumbnail Available

URL

Journal Title

Journal ISSN

Volume Title

Helsinki University of Technology | Diplomityö
Checking the digitized thesis and permission for publishing
Instructions for the author

Authors

Date

1997

Department

Konetekniikan osasto

Major/Subject

Energiatekniikka

Mcode

Ene-47

Degree programme

Language

fi

Pages

65 + liitt. (+7)

Series

Abstract

Tämän työn tarkoituksena oli tutkia painehäviöön pohjautuvan teknisen mitoituksen perusteita ja taloudellisiin tarkasteluihin pohjautuvaa mitoitusta. Suomessa rakennettavat kaukolämpöjohdot ovat nykyään lähes yksinomaan kiinnivaahdotettuja muovisuojakuorisia johtoja, joissa on yksi tai kaksi teräksistä virtausputkea. Kaksiputkijohto on kokonaiskustannuksiltaan hieman yksiputkijohtoa edullisempi. Kun tiedetään alueen tuleva rakennuskanta, voidaan arvioida rakennusten tarvitsema lämpöenergia. Verkkoa ei mitoiteta käytetyn energian vaan huipputehon perusteella. Siirto-, jakelu- ja liityntäjohdot mitoitetaan eri periaatteilla eri ennusteiden ja tiedossa olevien tehontarpeiden perusteella. Tarvittava vähimmäispaine-ero kuluttajalla on 60 kPa. Ominaispainehäviöön pohjautuvaa mitoitusmenetelmää käytetään yleisesti kaukolämpöverkkojen mitoituksessa. Jos haaran alussa on hyödynnettävissä ylimääräistä paine-eroa, haaran jakelujohtoa tai liityntäjohtojen halkaisijaa voidaan pienentää sen sijaan, että paine-eroa pienennettäisiin kuristusventtiilillä. Vaihtoehtoisesti kaukolämpöjohtoja voidaan mitoittaa taloudellisen tarkastelun pohjalta. Investointi- ja käyttökustannuksiin pohjautuva mitoitus perustuu kustannustilastoihin. 2Mpuk-siirtojohtojen keskimääräiset investointikustannukset ovat likimain 300 + 7000.D, jossa D on virtausputken sisähalkaisija. Sellaisten jakelu- ja liittymisjohtojen, joiden halkaisijat ovat alle 100 mm, kustannuksia optimoi paremmin suora 480 + 4000.D. Mpuk-johdoille approksimaatio on muotoa 400 + 4000.D. Alueelliset erot vaikuttavat voimakkaasti kustannussuoriin, minkä vuoksi niitä on syytä tarkistaa laitoskohtaisesti. Virtaamalla on suurin vaikutus johdon halkaisijaan. Virtauksen kaksinkertaistuminen, esimerkiksi jäähdytyksen puoliintumisen takia, suurentaisi halkaisijaa yli 41 %. Toinen merkittävä muuttuja on sähkön hinta, jonka kaksinkertaistuminen muuttaisi johdon sisähalkaisijaa 12 % suuremmaksi. Optimaalisen halkaisijan virtausnopeus on välillä 2 - 3 m/s riippuen mm. ostosähkön hinnasta. Optimaalisen halkaisijan painehäviö isommille kaukolämpövirtaamille on suhteellisen lähellä mitoituksessa yleisesti käytettyä nyrkkisääntöä 1 bar/km. EA:n teettämät tutkimukset ovat osoittaneet, että kitkaa pienentävillä lisäaineilla voidaan oleellisesti vähentää painehäviöitä, mutta toisaalta kehitettyjen lisäaineiden on havaittu heikentävän lämmönsiirtoa. Aineita ei vielä ole kaupallisessa mielessä käytössä lähinnä niiden korkeiden kustannusten takia sekä siksi, että niiden kaikista vaikutuksista kaukolämpöjärjestelmän toimintaan ja ympäristöön ei vielä ole riittävän varmaa tietoa.

Description

Supervisor

Fogelholm, Carl-Johan

Thesis advisor

Sirola, Veli-Pekka

Keywords

Other note

Citation

Permanent link to this item

https://urn.fi/URN:NBN:fi:aalto-2020120344104

Collections

[dipl] Teknillinen korkeakoulu / TKK