Kaukojäähdytysverkon rakennevaihtoehdot
Kirssi, Antti (2009)
Diplomityö
Kirssi, Antti
2009
Julkaisun pysyvä osoite on
https://urn.fi/URN:NBN:fi-fe200908242052
https://urn.fi/URN:NBN:fi-fe200908242052
Tiivistelmä
Kaukojäähdytyksellä tarkoitetaan keskitetysti tuotetun jäähdytysenergian jakamista kiinteistöihin jakeluverkossa kiertävän kylmän veden välityksellä, eli kaukojäähdytys on ulkoistettu jäähdytysratkaisu. Jäähdytysenergiaa tarvitaan työtehon, viihtyisyyden ja sisäilman laadun parantamiseksi, sekä joidenkin prosessien tarpeisiin. Siinä missä perinteinen kiinteistökohtainen jäähdytysjärjestelmä tuottaa jäähdytysenergian sähköllä, käytetään kaukojäähdytyksessä jäähdytysenergian tuottamiseen sellaisia resursseja, jotka muuten jäisivät käyttämättä. Tästä syystä kaukojäähdytys vähentää merkittävästi hiilidioksidipäästöjä, jonka lisäksi kaukojäähdytys vähentää kylmäkoneissa käytettävien kylmäaineiden aiheuttamia kasvihuonekaasupäästöjä. Kaukolämpöverkkoa muistuttavan kaukojäähdytysverkon rakentaminen vaatii suuria investointeja. Nykyisin jakeluverkon rakenteena käytetään 2Mpuk- rakennetta, jonka todettiin olevan teknistaloudellisesti soveltuvin vaihtoehto Helsingin Energian kaukojäähdytysverkkoon. Myös PE 100 putkia voitaisiin käyttää PN 16 paineluokassa alle DN 300 kokoluokkaa vastaavissa johdoissa, ja PN 10 paineluokassa alle DN 400 johdoissa. Kaukolämpöverkon paineluokan valinta vaikuttaa oleellisesti investointikustannuksiin PE- putkilla ja joillekin alueille kannattanee rakentaa alemman paineluokan omaava erillisverkko PE- putkista. Happidiffuusion kautta PE- putkista pääsee jonkin verran happea verkkoon, mutta määrät ovat melko pieniä, eikä muitakaan teknisiä esteitä hyvin korroosiota kestävien PE- putkien käytölle ole. 2Mpuk- rakenteelle suurimman riskin aiheuttaa elementtien liitoskohdista teräsputken pinnalle pääsevä ulkopuolinen vesi. Koska kaukojäähdytysjohdot ovat lisäksi yleensä ympäristöä kylmempiä, kondensoivat ne vettä pinnallensa kaukolämpöjohdoista poiketen. Ulkopuolisen veden aiheuttamaa riskiä voitaisiin pienentää eristämällä liitoskohdat sähkömuhveilla. Verkoston rakentamiskustannuksia ja liikenteelle aiheutuvia haittoja voidaan vähentää ojattomia rakentamismenetelmiä, kuten suuntaporausta käyttämällä. District cooling is centralized produced cooling energy distribution to real estates via specific distribution net using cold water as a media, which makes district cooling an outsourced cooling solution. Cooling energy is needed to improve the efficiency of labour, comfort and indoor air quality and also some processes require cooling. Whereas traditional building specific cooling systems use electricity to produce cooling, district cooling uses resources that would be otherwise lost. For that reason, district cooling reduces CO2 emissions remarkably and it also reduces the amount of gashouse effect accelerating refrigerants used in building specific chillers. The district cooling net is similar to district heating net, so the investments required are large. The construction of district cooling net in Helsinki consists nowadays of a steel pipe with fitted polyurethane foam in a polyethylene casing. The current solution was found to be the most suitable for Helsinki Energy. Also below DN 300 size, PE 100- pipes could be used in a cooling net with nominal pressure class PN 16, and if the nominal pressure class was to be PN 10, below the size DN 400. The selection of the nominal pressure class has a great impact to the investment costs in PE- pipes and to some areas it might be profitable to build a secondary net with lower pressure class using PE- pipes. Through oxygen diffusion small amount of oxygen is transferred to the net through PE- pipes, but the mass rate is very small. There aren’t any other technical obstacles to use corrosion resistant PE- pipes. The greatest threat to the current structure is caused by water outside the cooling net. The joints are the most vulnerable part of the net. District cooling pipes are also often colder than the surrounding environment, which gives them the ability to condensate water to their surface. The risk caused by outside water could be lowered by using electrically welded joints. The construction costs and the harm caused to traffic due to net construction could be reduced by applying trenchless construction methods such as steered drilling.