Kaukolämpöverkon paluuveden hyödyntäminen lämmityksessä

Tässä diplomityössä on määritetty paluuvesilämmityksen mahdollisuudet Savon Voima Oyj:n kaukolämpöpaikkakunnilla. Työssä tarkasteltiin paluuvesilämmityksen tuoman paremman kaukolämpöveden jäähtymän vaikutuksia kaukolämpöverkkoon ja energiantuotantoon sekä laskettiin esimerkkipaikkakunnilla kaukolämmön paluuveden lämpötilan alentumisen tuomat rahalliset hyödyt. Lisäksi tarkasteltiin paluuvesilämmityksen taloudellisuutta esimerkkipaikkakunnilla. Laskennassa saatiin paluuvesilämmityksen tuomaksi jäähtymähyödyksi pumppauskustannuksissa 0,7 – 0,8 €/MWh ja lämpöhäviöissä 1,5 – 2,9 €/MWh. Iisalmessa sähköntuotannon lisääntymisestä saadaan hyötyä 0,7 €/MWh. Suurin hyöty saadaan Pielaveden ja Suonenjoen biolämpökeskusten lämmöntalteenotolla varustetuista savukaasupesureista. Pielavedellä tämä hyöty on 6,4 €/MWh ja Suonenjoella 6,1 €/MWh. Paluuvesilämmityksen kannattavuus asuinkiinteistöissä vaatii lämmöntuotannon yhteydessä olevan savukaasupesurin tuoman rahallisen hyödyn. Esimerkiksi Iisalmessa asiakkaalle myönnettävissä oleva jäähtymähyvitys paluuvesilämmöstä ei riitä kattamaan paluuvesilämmityksen suurempia investointikuluja. Myös pesuripaikkakunnilla kannattavuus vaatii suuren vuosittaisen lämmönkäytön. Tavoiteltaessa 8 vuoden korollista takaisinmaksuaikaa vaatii kannattavuus kohteelta Pielavedellä 250 MWh:n ja Suonejoella 300 MWh:n vuosittaisen lämmönkäytön. Myös asiakkaan sijainnin sopivuus kaukolämpöverkossa paluuvesilämmitykseen täytyy tarkastella tapauskohtaisesti. Paluuvesilämmitys ei tule työn tulosten perusteella tulevaisuudessa yleisesti käyttöön, mutta yksittäisiä asiakkaita siihen voidaan liittää.

Utilization of Automatic Meter Reading in the Improvement of a District Heating System

A district heating system comprises production facilities, a distribution network, and heat consumers. The utilization of new energy metering and reading system (AMR) is increasing constantly in district heating systems. This heuristic study shows how the AMR system can be exploited in finding optimization opportunities in district heating system. In this study, the district heating system is mainly considered from the viewpoint of operational optimization. The focus is on the core processes, heat production and distribution. Three objectives were set to this study. The first one was to examine general optimization opportunities in district heating systems. Second, to figure out the benefits of AMR for general optimization opportunities. Finally, to define a methodology for process improvement endeavors. This study shows, through a case study, the usefulness of AMR in specifying current deficiencies in a district heating system. Based on a literature review, the methodology for the improvement of business processes is presented. Additionally, some issues related to future competitiveness of district heating are concerned. As a conclusion, some optimization objectives are considered more desirable than others. Study shows that AMR is useful in the specification of optimization targets in the district heating system. Further steps in optimization process were not examined in detail. That would seem to be interesting topic for further studies.

Space heating and hot water demand analysis of dwellings connected to district heating scheme in UK

To achieve CO2 emissions reductions the UK Building Regulations require developers of new residential buildings to calculate expected CO2 emissions arising from their energy consumption using a methodology such as Standard Assessment Procedure (SAP 2005) or, more recently SAP 2009. SAP encompasses all domestic heat consumption and a limited proportion of the electricity consumption. However, these calculations are rarely verified with real energy consumption and related CO2 emissions. This paper presents the results of an analysis based on weekly head demand data for more than 200 individual flats. The data is collected from recently built residential development connected to a district heating network. A methodology for separating out the domestic hot water use (DHW) and space heating demand (SH) has been developed and compares measured values to the demand calculated using SAP 2005 and 2009 methodologies. The analysis shows also the variance in DHW and SH consumption between both size of the flats and tenure (privately owned or housing association). Evaluation of the space heating consumption includes also an estimation of the heating degree day (HDD) base temperature for each block of flats and its comparison to the average base temperature calculated using the SAP 2005 methodology.

Report on a special investigation of the Mahaska County Soil and Water Conservation District for the period March 24, 2006 through August 31, 2013

Report on a special investigation of the Mahaska County Soil and Water Conservation District for the period March 24, 2006 through August 31, 2013

Optimization of a dynamic district heating power plant

The purpose of this Thesis is to find the most optimal heat recovery solution for Wärtsilä’s dynamic district heating power plant considering Germany energy markets as in Germany government pays subsidies for CHP plants in order to increase its share of domestic power production to 25 % by 2020. Different heat recovery connections have been simulated dozens to be able to determine the most efficient heat recovery connections. The purpose is also to study feasibility of different heat recovery connections in the dynamic district heating power plant in the Germany markets thus taking into consideration the day ahead electricity prices, district heating network temperatures and CHP subsidies accordingly. The auxiliary cooling, dynamical operation and cost efficiency of the power plant is also investigated.

Demonstration of Solar Heating and Cooling System using Sorption Integrated Solar Thermal Collectors

Producing cost-competitive small and medium-sized solar cooling systems is currently a significant challenge. Due to system complexity, extensive engineering, design and equipment costs; the installation costs of solar thermal cooling systems are prohibitively high. In efforts to overcome these limitations, a novel sorption heat pump module has been developed and directly integrated into a solar thermal collector. The module comprises a fully encapsulated sorption tube containing hygroscopic salt sorbent and water as a refrigerant, sealed under vacuum with no moving parts. A 5.6m2 aperture area outdoor laboratory-scale system of sorption module integrated solar collectors was installed in Stockholm, Sweden and evaluated under constant re-cooling and chilled fluid return temperatures in order to assess collector performance. Measured average solar cooling COP was 0.19 with average cooling powers between 120 and 200 Wm-2 collector aperture area. It was observed that average collector cooling power is constant at daily insolation levels above 3.6 kWhm-2 with the cooling energy produced being proportional to solar insolation. For full evaluation of an integrated sorption collector solar heating and cooling system, under the umbrella of a European Union project for technological innovation, a 180 m2 large-scale demonstration system has been installed in Karlstad, Sweden. Results from the installation commissioned in summer 2014 with non-optimised control strategies showed average electrical COP of 10.6 and average cooling powers between 140 and 250 Wm-2 collector aperture area. Optimisation of control strategies, heat transfer fluid flows through the collectors and electrical COP will be carried out in autumn 2014.

Handbook of the National District Heating Association ...

Loose leaf; variously paged.

Program of the Water Resources Division, Texas District for the fiscal year and summary of district activities during fiscal year .

At head of title: Informatin bulletin-USGS.

To direct the Secretary of the Interior to convey certain water distribution facilities to the Northern Colorado Water Conservancy District : report (to accompany H.R. 3443).

"November 10, 2005."

Geothermal district heating networks: modelling novel operational strategies incorporating heat storage

The value of integrating a heat storage into a geothermal district heating system has been investigated. The behaviour of the system under a novel operational strategy has been simulated focusing on the energetic, economic and environmental effects of the new strategy of incorporation of the heat storage within the system. A typical geothermal district heating system consists of several production wells, a system of pipelines for the transportation of the hot water to end-users, one or more re-injection wells and peak-up devices (usually fossil-fuel boilers). Traditionally in these systems, the production wells change their production rate throughout the day according to heat demand, and if their maximum capacity is exceeded the peak-up devices are used to meet the balance of the heat demand. In this study, it is proposed to maintain a constant geothermal production and add heat storage into the network. Subsequently, hot water will be stored when heat demand is lower than the production and the stored hot water will be released into the system to cover the peak demands (or part of these). It is not intended to totally phase-out the peak-up devices, but to decrease their use, as these will often be installed anyway for back-up purposes. Both the integration of a heat storage in such a system as well as the novel operational strategy are the main novelties of this thesis. A robust algorithm for the sizing of these systems has been developed. The main inputs are the geothermal production data, the heat demand data throughout one year or more and the topology of the installation. The outputs are the sizing of the whole system, including the necessary number of production wells, the size of the heat storage and the dimensions of the pipelines amongst others. The results provide several useful insights into the initial design considerations for these systems, emphasizing particularly the importance of heat losses. Simulations are carried out for three different cases of sizing of the installation (small, medium and large) to examine the influence of system scale. In the second phase of work, two algorithms are developed which study in detail the operation of the installation throughout a random day and a whole year, respectively. The first algorithm can be a potentially powerful tool for the operators of the installation, who can know a priori how to operate the installation on a random day given the heat demand. The second algorithm is used to obtain the amount of electricity used by the pumps as well as the amount of fuel used by the peak-up boilers over a whole year. These comprise the main operational costs of the installation and are among the main inputs of the third part of the study. In the third part of the study, an integrated energetic, economic and environmental analysis of the studied installation is carried out together with a comparison with the traditional case. The results show that by implementing heat storage under the novel operational strategy, heat is generated more cheaply as all the financial indices improve, more geothermal energy is utilised and less fuel is used in the peak-up boilers, with subsequent environmental benefits, when compared to the traditional case. Furthermore, it is shown that the most attractive case of sizing is the large one, although the addition of the heat storage most greatly impacts the medium case of sizing. In other words, the geothermal component of the installation should be sized as large as possible. This analysis indicates that the proposed solution is beneficial from energetic, economic, and environmental perspectives. Therefore, it can be stated that the aim of this study is achieved in its full potential. Furthermore, the new models for the sizing, operation and economic/energetic/environmental analyses of these kind of systems can be used with few adaptations for real cases, making the practical applicability of this study evident. Having this study as a starting point, further work could include the integration of these systems with end-user demands, further analysis of component parts of the installation (such as the heat exchangers) and the integration of a heat pump to maximise utilisation of geothermal energy.

Analysis and improvement of the envelope, heating and ventilation of a low energy building with district heating

In this thesis project, a building in Vegagatan 12, Gävle has been analysed in order to see why it does consume more energy than it was expected. This building is a low energy building certified by Miljöbyggnad and it should use less than 55kWh/m2 year and nowadays it is using 62.23 kWh/m2. To get the needed data, some information about the building has been gathered, some measurements have been done in the building and some calculations have been done with those measurements. Finally, some possible solutions have been offered to reduce the energy use of the building. Insulating the floor, the pipes and the walls, reducing the indoor temperature in winter... All of these changes need the help of environmentally friendly attitudes, which is a very important fact in low energy buildings.

Avaluació de la futura gestió i utilització de la biomassa forestal mitjançant un district heating a Bellver de Cerdanya

En aquest article es pretén explicar breument la viabilitat de la futura gestió i utilització de la biomassa forestal de Bellver de Cerdanya mitjançant un district heating al futur barri del Pla de Tomet. Les particularitats per les quals aquest poble és ideal per a aquest projecte són que l'ajuntament és propietari de gairebé un 90% dels boscos situats en aquest municipi; i que alhora ja ha realitzat diverses instal·lacions que utilitzen la biomassa forestal per a calefacció i ACS. La situació econòmica de la comarca és bastant complicada, ja que s'ha basat en el sector turístic i la construcció, però ambdós no passen pel millor moment. El projecte serviria per donar un valor a la biomassa forestal que fins ara no s'ha donat, i alhora s'intenta buscar nous inputs econòmics per a la Cerdanya. En aquest treball també s'analitza quins haurien de ser els futurs tractaments que s'haurien d'aplicar a la forest, tenint en compte les activitats que es realitzen actualment, i evitant en tot moment possibles efectes negatius, com podria ser la sobreexplotació. També es dedica una part del projecte a explicar els sistemes per obtenir i gestionar de forma correcta la biomassa. A continuació es tracta la part més tècnica, realitzant una estimació del possible futur consum energètic del barri del Pla de Tomet, encara no construït; i decidint quins sistema de calderes seria el més adequat, el tipus d’emmagatzematge més apropiat i els passos a seguir per millorar el rendiment del procés de la gestió i extracció de la biomassa. Seguint tots aquests passos s'arriba a la conclusió que aprofitar la biomassa forestal és millor solució que utilitzar combustibles fòssils. A part dels obvis beneficis medi ambientals, també és millor a nivell econòmic, tant pels futurs veïns com per l'ajuntament.

Jyväskylän kaukolämpöverkon kehittäminen

Kaukolämmitys on yleisin Suomessa käytetty lämmitysmuoto ja sen osuus koko lämmitysmarkkinoista on noin 50 %. Kaukolämmön varsinainen tuotanto ja jakelu alkoivat Suomessa vuonna 1957 ja Jyväskylässä vuonna 1960. Jyväskylässä kaukolämmön piiriin kuuluivuoden 2006 loppuun mennessä noin 3200 asiakasta. Suurin tuntiteho laitoksilta oli noin 375 MW. Vuonna 2020 suurimman tuntitehon on ennustettu olevan noin 480 MW, mikä tarkoittaa asiakasmäärän ja verkon pituuden merkittävää kasvua. Jyväskylän kaukolämpöverkon nykytilanne on hyvä. Verkostolaskennan tulosten perusteella lämpö saadaan siirtymään nykyisillä laitoksilla ja verkon laitteilla jokaiselle asiakkaalle niin normaalitilanteessa kuin päälaitoksen häiriötilanteessa. Häiriötilanteessa paikallisia ongelmia voi esiintyä, mutta niihin voidaan vaikuttaa parantavasti esimerkiksi verkon staattisen paineen nostolla. Jyväskylän kaukolämpöverkon tulevaisuuden näkymät ovat erinomaiset. Laskennan perusteella verkkoa voidaan laajentaa kaikille laskennassa mukana olleille alueille ilman suurempia ongelmia. Uuden tuotantokapasiteetin, verkonlaajentumisen ja asiakasmäärän kasvun aiheuttamat kehitystarpeet saatiin selvitetyksi ja tulokset olivat aikaisempien tutkimusten suuntaisia. Tulevaisuutta ajatellen verkkoon joudutaan tekemään muutamia muutoksia suunniteltujen uusien yhteyksien lisäksi. Uuteen linjaan, joka yhdistää Palokan verkon toisen yhteyden kautta Jyväskylän pääverkkoon, rakennetaan mahdollisesti pumppaamo. Lisäkuristusventtiilejä tarvitaan viiteen eri paikkaan turvaamaan riittävän suuret kaukolämpöveden paluupaineet. Osa venttiileistä olisi suositeltavaa asentaa jo nykytilanteessa, sillä niiden hankinta parantaisi verkon nykytilaa.

Kaukolämpöveden jäähdytyksen parantaminen

Kaukolämpöverkoston lämpötilatason alentaminen kasvattaa sähkösaalista sähkön ja lämmön yhteistuotannossa, pienentää kaukolämpöverkon lämpöhäviöitä ja lisäksi hyvä jäähdytys tuo säästöjä kaukolämpöveden pumppausenergian kulutuksessa. Työssä selvitettiin laskennallisesti kaukolämpöveden lämpötilojen alentamisen vaikutuksia ja niiden tuomia säästöjä Kuopion Energian kaukolämpöjärjestelmässä. Tulokseksi saatiin, että laskemalla paluulämpötilaa yhdellä asteella nousee vuotuinen sähköntuotanto 0,1 %, pienenevät lämpöhäviöt 0,88 % ja pumppausenergian kulutus 7,7 %. Menolämpötilaa laskemalla vaikutukseksi saatiin 0,4 % lisää sähköä ja 0,79 % pienemmät lämpöhäviöt. Työssä käytetyillä sähkön hinnalla 92 mk/MWh ja lämmön hinnalla 61 mk/MWh saatiin tulokseksi, että alentamalla paluulämpötilaa asteella on kokonaishyöty noin 68 700 mk vuodessa ja menolämpötilaa alentamalla 71 500 mk. Asiakkaiden lämmönjakojärjestelmät aikaansaavat jäähdytyksen. Ongelmana on, etteivät nykyiset yleisesti käytössä olevat kaukolämpötariffit ohjaa asiakkaita riittävästi hyvään jäähdytykseen. Asiakkaan jäähdytysmotivaation parantamiseksi tulisi kehittää tariffijärjestelmä, joka selkeästi palkitsisi hyvästä jäähdytyksestä. Työssä selvitettiin asiakaskyselyllä asiakkaiden näkemyksiä nykyisestä kaukolämpötariffista ja mielenkiintoa uusiin tariffivaihtoehtoihin. Kyselyn perustella asiakkaat olisivat motivoituneita jäähdytyksen parantamiseen, jos lämmityskustannusten alennus olisi vähintään 10 %. Meno- ja paluulämpötilan alentamisen taloudellisia hyötyjä asiakasta kohti selvitettiin esimerkkitapauksella. Vertaamalla asiakkaan aikaansaamia taloudellisia hyötyjä hänen lämmityskustannuksiinsa, selvitettiin kuinka suuri alennusprosentti jäähdytyksestä palkitsevassa tariffissa voitaisiin tarjota. Työssä käytetyillä energian hinnoilla ja lämpötilojen alentamistapauksilla asiakkaalle voitaisiin tarjota jäähdytyksestä palkitsevassa tariffissa 1-2 % alennus lämmityskustannuksista.

Evaluation of the heating of broilers in shed by means of gas hoods and underfloor heating

This study was conducted to evaluate and compare the behavior of the heating inside poultry shed through gas hood and underfloor heating. The experiment was conducted in poultry shed belonging to the Federal Institute of Education, Science and Technology of Triângulo Mineiro Region, Uberlândia city – state of Minas Gerais (MG), Brazil. The dimensions of the shed are 24 meters long and 9.6 meters wide and with a ceiling height of 3.2 meters. The temperature was measured with an optical thermometer of Minipa brand, MT 350 model. It was used, to the analysis of temperature behavior, the public domain software FEMM 4.2, which uses finite elements techniques, with data collected from two lots. Underfloor heating is made using hot water flowing through a serpentine type system, which is installed below the bed; this hot water is from solar heaters. An energetic and economic assessment of the warming shed for raising chickens was realized. From the results obtained with the simulations, it may observe that the heating through the floor provides a more homogeneous distribution of temperature when compared with the hood heating. The flow of heat is upwards supplying, thus, the greatest need of heating of the bird, which is the pectoral part.