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]