Maalämpöpumpun ja aurinkosähköjärjestelmän yhteiskäyttö pientalon lämpimän käyttöveden tuotannossa

Tässä kandidaatintyössä tutkitaan maalämpöpumpun ja aurinkosähköjärjestelmän yhteis-käyttöä pientalon lämpimän käyttöveden tuotannossa. Tarkoituksena on tuottaa päivittäin tarvittava lämmin käyttövesi maalämpöpumpulla, jonka tarvitsema sähkö tuotetaan aurin-kosähköjärjestelmän avulla keskimäärin kello 12–15. Aurinkosähköjärjestelmän tuotto simuloidaan kuvitteelliselle Lappeenrannassa sijaitsevalle omakotitalolle Homer-ohjelmistolla. Maalämpöpumpun koko pidetään vakiona ja vertai-lussa on 4, 5 ja 6 kW:n kokoiset aurinkosähköjärjestelmät. Yli 5 kW:n aurinkosähköjärjestelmällä saadaan katettua talon peruskuorman lisäksi, myös maalämpöpumpun tarvitsema teho kyseisenä ajanjaksona. 4 kW:n aurinkosähköjärjestel-mällä ja maalämpöpumpulla saadaan tuotettua päivässä riittävästi energiaa neljän henkilön tarvitsemaan käyttöveteen, mutta tällöin maalämpöpumppua täytyy käyttää pidempi ajan-jakso, jos lämmitykseen halutaan käyttää vain tuotettua aurinkosähköä.

Silloin se ilma lämmin on

Yksinlaulu, sovitus kansanlaulusta.

Kunnianosoitus Paulo Freirelle

Kirjoittaja referoi ICAE:n kirjaa XXXI (1998) 1 & 2, Convergence. A tribute to Paulo Freire, joka on lämmin kunnianosoitus 2.5.1997 edemenneelle Paulo Freiren elämäntyölle

Lämmöntalteenotto kosteasta poistoilmasta prosessiteollisuudessa

Tämän diplomityön päämääränä on tehdä prosessiteollisuuden tarpeisiin Excel-taulukkolaskentaohjelmassa toimiva putkilämmönsiirtimen mitoitusohjelma. Prosessiteollisuudessa lämmönvaihtimien toimintaympäristöt ja olosuhteet vaihtelevat merkittävästi ja niinpä jokaisen vaihtimen suunnittelu ja mitoitus on toteutettava tapauskohtaisesti. Työssä käsitellään rekuperatiivisen ristivirtaputkilämmönvaihtimen yleinen lämpötekninen mitoitus sisältäen putken sisäpinnalle tapahtuvan mahdollisen lauhtumisen. Mitoitettava vaihdinkoostuu pystysuorista putkista, joissa lämmin ja kostea ilma virtaa putkien sisäpuolella ja kylmä kuiva ilma vaippapuolella vaakasuoraan. Vaihdinmateriaalina käytetään ruostumatonta AISI 304 -tai haponkestävää AISI 316 terästä. Kuuman ilman tila vaihtelee tarkasteltavan kohteen mukaan. Paperiteollisuuden kuivausyksiköiltä poistuva ilma on usein lämmintä ja kosteaa, ja infrakuivaimilta poistuva ilma on kuumaa. Mitoitettavalle lämmönvaihtimelle tulevan kuuman ilman lämpötila tapauksesta riippuen voi vaihdella 30°C, maksimissaan +300°C:een saakka, vesisisällön ollessa välillä 0,010...0,200 kg/kg ki tai jopa tämän ylikin. Vaihtimen mitoitus perustuu energiataseyhtälöiden käyttöön. Laskennassa määritetään vaihtimen pintalämpötila sekä mahdollinen kostean ilman lauhtuminen putken sisäpinnalle. Lisäksi teoria käsittää molempien virtausten tilanmuutosten laskennan. Työssä on esitetty esimerkkilaskelma, jossa on laskettu ilma- kostea ilma lämmönsiirrinkonstruktio. Esimerkissä on tarkasteltu vaihtimen hyötysuhdetta, virtausten lämpö- ja kosteuskäyttäytymistä ulkoilman lämpötilan funktiona. Ohjelmasta saadaan tulostettua mitoitettavanvaihtimen dimensiot; putkien lukumäärät syvyys- ja pituussuunnassa sekä kokonaisputkilukumäärä, putkien väliset etäisyydet toisiinsa nähden sekä syvyys, että pituussuunnassa, putkipituus ja putken sisä- ja ulkohalkaisijat. Nämä tiedot suunnittelija itse syöttää ohjelmalle alkuarvoina. Laskettuna tietona ohjelma antaa molempien virtausten poistolämpötilat, kuuman ilman poistuvan absoluuttisen kosteuden, kondenssivesimäärän, vaihtimen tehon ja painehäviöt vaippa- ja putkipuolelle. Lisäksi ohjelma laskee kuuman ilman ominaisentalpiat vaihtimen sisään- ja ulostulossa. Tämä mahdollistaa ilman tilapisteiden piirtämisen Mollier-piirrokseen.

Lämpötilakerrostumien syntyminen ydinvoimalaitoksen ensiöpiirissä luonnonkierron olosuhteissa

Tässä diplomityössä on tutkittu lämpötilakerrostumien syntymistä RENATA-koelaitteistolla, joka muistutti geometrialtaan painevesireaktorin paineastian ylätilaa. Kokeet tehtiin siten, että aluksi RENATA täytettiin lämpimällä vedellä, jonka jälkeen koelaitteistoon juoksutettiin pohjasta käsin kylmää vettä. Kokeiden tuloksia verrattiin kirjallisuudessa esitettyyn korrelaatioon. Koetilanne mallinnettiin myös Fluent-virtauslaskentaohjelmalla, jolloin saatiin tietoa ohjelman kyvystä käsitellä lämpötilakerrostumia. Kokeiden tuloksissa havaittiin olevan selvää yhteyttä korrelaatioon. Korrelaation kriittistä rajaa suuremmilla arvoilla kylmä vesi kerrostui lämpimän veden alapuolelle. Lämpimän ja kylmän veden väliin muodostui muutaman senttimetrin paksuinen rajakerros, lämpötilakerrostuma, jossa lämpötilan muutos oli suurimmillaan parinkymmenen asteen luokkaa. Tämä lämpötilakerrostuma nousi hitaasti ylöspäin kokeen edetessä. Vastaavasti korrelaation kriittistä rajaa pienemmillä arvoilla lämmin ja kylmä vesi sekoittuivat keskenään. Myös Fluentilla lasketuissa simuloinneissa kylmä vesi kerrostui lämpimän veden alapuolelle. Lämpötilakerrostuma ei kuitenkaan noussut ylöspäin niin kuin kokeessa tapahtui, vaan se seisahtui koelaitteiston yläosaan.

Niin kauan minä tramppaan

Suomalainen kansanlaulu.

Ilmastonmuutoksen vaikutus Nilsiän reitin säännösteltyjen järvien vedenkorkeuksiin ja virtaamiin sekä säännöstelyjen kehittämistarpeeseen

Raportissa tarkastellaan, miten ilmastonmuutoksen hydrologisiin vaikutuksiin voidaan sopeutua Nilsiän reitin järvien säännöstelykäytäntöjä muuttamalla. Hydrologisia vaikutuksia tarkastellaan Suomen ympäristökeskuksen Vesistömallijärjestelmällä (WSFS), jonka tulosten pohjalta tutkitaan vaikutuksia vesiluontoon, virkistyskäyttöön, rantojen eroosioon, tulviin sekä energiantuotantoon. Ilmastonmuutoksen vaikutuksia arvioidaan WSFS:n hydrologisella mallilla lasketuista säännösteltyjen järvien vedenkorkeuksista ja virtaamista referenssijaksolla 1971-2000 ja lähitulevaisuuden jaksoilla 2010-39 ja 2040-69. Ilmastonmuutoksen vaikutus tuodaan malliin niin sanotulla delta-change menetelmällä, jossa ilmastoskenaarioiden tuottamat keskimääräiset lämpötilan ja sadannan muutokset referenssijaksolta ilmastonmuutosjaksoille lisätään referenssijakson havaintoihin. Ilmastonmuutokseen liittyvän epävarmuuden johdosta tarkastelut tehdään neljälle skenaariolle, joista yksi kuvaa 19 globaalin ilmastomallin tuottamia keskimääräisiä muutoksia ja kolme ääriskenaariota suuria lämpötilan muutoksia (lämmin skenaario), pieniä lämpötilan muutoksia (kylmä skenaario) sekä suuria sademäärän muutoksia (märkä skenaario). Tarkastelluissa skenaarioissa nykyiset säännöstelyluvat toimivat vielä lähivuosina, mutta viimeistään myöhemmällä skenaariojaksolla lupien kalenteriin sidotut ehdot, jotka määräävät järvien vedenkorkeuksien laskun tietylle tasolle ennen kevättä, käyvät epätarkoituksenmukaisiksi. Vedenkorkeuden luvanmukainen laskeminen kevättalvella aiheuttaa erityisesti vesistöalueen yläosan säännöstellyissä järvissä ongelmia nostaa vedenkorkeus kesäksi tavoitetasolle. Tilannetta parantaa raportissa esitettävä sopeutuva säännöstely, jossa kevätalenemaa tarvittaessa loivennetaan ja aikaistetaan. Korpisella, jonka säännöstelyluvassa vedenkorkeuden kevätalenemaa ei ole määrätty, tarvittava ilmastonmuutokseen sopeutuminen voidaan tehdä nykyisen luvan puitteissa. Vaikutustarkastelujen mukaan skenaarioilla on referenssijaksoon verrattuna haitallisia vaikutuksia lähinnä virkistyskäyttöön ja vesiluontoon. Energiantuotantoon skenaarioilla on lisäävä vaikutus. Tulosten perusteella skenaarioiden mukaisessa tilanteessa sopeutuvalla säännöstelyllä voitaisiin pienentää haitallisten vaikutusten riskiä verrattuna nykyisenkaltaiseen säännöstelyyn.

Uudenmaan vesistöjen ja rannikkovesien tila 2014

Vuosi 2014 oli poikkeuksellisen lämmin ja hydrologisilta olosuhteiltaan erikoinen. Vuosi oli Suomessa toiseksi lämpimin vuodesta 1900 alkaneen mittaushistorian aikana. Helsingin Kaisaniemessä vuoden keskilämpötila oli 1,4 astetta tavanomaista korkeampi. Talvi oli lyhyt, lauha ja vähäluminen. Kevättulvat jäivätkin väliin monissa etelärannikon vesistöissä. Suurimmat virtaamat jokivesistöissä mitattiin vuoden alussa ja vuoden lopussa. Jokien kuljettamat ainemäärät olivat vuonna 2014 pienempiä kuin muutamana aiempana vuonna hydrologisista oloista johtuen. Järvien happitilanne lopputalvella 2014 oli hyvä aiempiin vuosiin verrattuna johtuen lauhasta talvesta ja lyhyestä jääpeitekaudesta. Kesäaikainen klorofyllipitoisuus oli järvissä keskimäärin suurempi kuin aikaisempina vuosina. Uudenmaan rannikkomerialueella ei ole tapahtunut suuria muutoksia. Merialue on edelleen rehevöitynyt ja pohjien happitilanne on monin paikoin heikko. Sinilevätilanne oli kesällä 2014 sisävesillä melko rauhallinen. Lounaisilla merialueilla havaittiin poikkeuksellisen voimakkaita sinileväkukintoja. Tässä raportissa on käsitelty vain pientä osaa Uudenmaan ELY-keskuksen vesistöseurantojen tuloksista. Kaikki alueen järvien, jokien ja rannikkovesien veden laadun seurantatulokset löytyvät internetistä osoitteesta: www.ymparisto.fi/oiva Tietopalvelun käyttö on maksutonta, mutta se vaatii rekisteröitymisen. Rekisteristä löytyy mm. vedenlaatutuloksia sekä pohjaeläin- ja kasviplanktontuloksia.

Uudenmaan vesistöjen ja rannikkovesien tila vuonna 2015

Vuosi 2015 oli edellisen vuoden tapaan poikkeuksellisen, jopa ennätyksellisen lämmin. Helsingin Kaisaniemessä vuoden keskilämpötila oli jopa 1,9 astetta tavanomaista korkeampi. Talvi oli jälleen lyhyt, lauha ja vähäluminen. Suurimmat virtaamat jokivesistöissä mitattiin keväällä ja vuoden lopussa. Jokien mereen kuljettamat ainemäärät olivat vuonna 2015 hiukan edellisvuotta suurempia. Järvien happitilanne lopputalvella 2015 oli kohtalainen johtuen lauhasta talvesta ja lyhyestä jääpeitekaudesta. Kesäaikainen klorofyllipitoisuus oli järvissä keskimäärin samalla tasolla kuin vuonna 2014. Uudenmaan rannikkomerialueella ei ole tapahtunut suuria muutoksia. Merialue on edelleen rehevöitynyt ja pohjien happitilanne on monin paikoin heikko. Sinilevätilanne oli alkukesällä 2015 melko rauhallinen johtuen viileästä ja sateisestä säästä. Sinileväkukinnat runsastuivatkin sekä merialueella että sisävesillä vasta elokuussa. Avomerialueilla loppukesän sinileväkukinnat olivat edellisvuotta suuremmat. Tässä raportissa on käsitelty vain pientä osaa Uudenmaan ELY-keskuksen vesistöseurantojen tuloksista. Kaikki alueen järvien, jokien ja rannikkovesien veden laadun seurantatulokset löytyvät internetistä osoitteesta: http://www.syke.fi/fi-FI/Avoin_tieto. Rekisteristä löytyy mm. vedenlaatutuloksia, tietoa vesistöjen pohjaeläin- ja kasviplanktonlajistosta sekä tuloksia kalojen elohopeapitoisuuksista.