Kaukolämpökäyttöinen lämpöpumppu?

Sähkötoimisessa lämpöpumpussa sisään menee sähköenergiaa 1kWh ja tulee lämpöenergiaa n. 3 kWh ulos. Jos toimisi kaukolämmöllä niin että sisään 1 kWh kaukolämpöä ja ulos tulisi 3kWh lämpöä, niin miksi ei olisi järkeä?

-AR

järkeä? kirjoitti:

Sähkötoimisessa lämpöpumpussa sisään menee sähköenergiaa 1kWh ja tulee lämpöenergiaa n. 3 kWh ulos. Jos toimisi kaukolämmöllä niin että sisään 1 kWh kaukolämpöä ja ulos tulisi 3kWh lämpöä, niin miksi ei olisi järkeä?

-AR

Lue lisää

olet keksinyt ikiliikkujan... mietipä nyt uudestaan kirjoitustasi ajatuksen kanssa.

gkgkg kirjoitti:

olet keksinyt ikiliikkujan... mietipä nyt uudestaan kirjoitustasi ajatuksen kanssa.

Tämä eroaisi tavallisesta esim. ilmalämpöpumpusta (joka sekään ei ole ikiliikkuja ja sen saa parilla satasella kaupasta) vain siinä, että käyttöenergia ei tulisi sähköverkosta vaan kaukolämpöverkosta.

Ehkä tuo aikaisempi kirjoitukseni oli epäselvä, mutta kuitenkin: kompura saadaan pyörimään lämmön vaikutuksesta vaikkapa stirling-moottorilla (huono hyötysuhde) ja kysymykseni onkin, että miten sen voisi tehdä paremmin.

-AR

järkeä? kirjoitti:

Sähkötoimisessa lämpöpumpussa sisään menee sähköenergiaa 1kWh ja tulee lämpöenergiaa n. 3 kWh ulos. Jos toimisi kaukolämmöllä niin että sisään 1 kWh kaukolämpöä ja ulos tulisi 3kWh lämpöä, niin miksi ei olisi järkeä?

-AR

Lue lisää

1kw 3kw lämpöenergiaa,siirrät taas sen 3 pumppuun ja saat 9kw jne.Kun pääset Megawattiin niin pistäs myyden muillekkin,jo ratkes energia ongelmat.
lämpöpumput hyödyntävät olemassa olevaa lämpöä (jota on olemassa -273,15(azp) c;en asti)ikäänkuin tiivistämällä sen sähköenergialla lämpöenergiaksi

Toisaalta..energia ei katoa vaan muuttaa muotoaan..

sdad kirjoitti:

1kw 3kw lämpöenergiaa,siirrät taas sen 3 pumppuun ja saat 9kw jne.Kun pääset Megawattiin niin pistäs myyden muillekkin,jo ratkes energia ongelmat.
lämpöpumput hyödyntävät olemassa olevaa lämpöä (jota on olemassa -273,15(azp) c;en asti)ikäänkuin tiivistämällä sen sähköenergialla lämpöenergiaksi

Toisaalta..energia ei katoa vaan muuttaa muotoaan..

Lue lisää

että kaukolämmöllä käytettäisiin vain kompuraa ja energia tulisi muualta.

sdad kirjoitti:

1kw 3kw lämpöenergiaa,siirrät taas sen 3 pumppuun ja saat 9kw jne.Kun pääset Megawattiin niin pistäs myyden muillekkin,jo ratkes energia ongelmat.
lämpöpumput hyödyntävät olemassa olevaa lämpöä (jota on olemassa -273,15(azp) c;en asti)ikäänkuin tiivistämällä sen sähköenergialla lämpöenergiaksi

Toisaalta..energia ei katoa vaan muuttaa muotoaan..

Lue lisää

Normaali lämpöpumppu (karkeasti ilman häviöitä): 1 kW sähköä ottaa ilmasta/maasta 3 kW lämpöä, joka johdetaan taloon. 1 kW:n ottoteholla saadaan siis 3 kW lämpöä.

Lämmöllä toimiva lämpöpumppu-ajatus (karkeasti ilman häviöitä): 1 kW lämpöä ottaa ilmasta/maasta 3 kW lämpöä, joka johdetaan taloon. 1 kW:n ottoteholla saadaan siis 3 kW lämpöä.

Kumpikaan ei ole ikiliikkuja!

Käyttämällä Stirling-moottoria tavallisessa lämpöpumpussa tuo menisi suunnilleen niin, että kaukolämmöstä otettu Stirlingiin johdettu lämpöenergia muuttuisi ehkä 10% hyötysuhteella mekaaniseksi työksi, joka käyttäisi lämpöpumpun kompressoria. Eli Stirlingiin vietäisiin 1 kW, kompuralle menisi 100W, joka ottaisi maasta/ilmasta 300W. Otetaan Stirlingin hukkalämpö talteen talon lämmitykseen, eli taloon menee kaukolämmöstä otettu 1 kW (tai hieman vähemmän, koska pieni osa muuttuu Stirlingissä ääneksi) ja ilmasta/maasta saatu 300 W eli 1,3 kW. Eli otettiin kaukolämmöstä 1 kW ja taloon meni 1,3 kW.

Mutta ongelma tuossa on Stirlingin huono hyötysuhde. Millä saadaan parempi? Olihan joskus sähkövastuksella toimivia jääkaappejakin... nestekaasukaappeja on edelleen. Millainen niiden hyötysuhde on, lämpöpumppuhan on käytännössä jääkaappi toisinpäin?

Tuo Stirling oikeasti toimisi noin, mutta ei liene järkevä taloudellisesti (monimutkainen systeemi, pieni hyöty).

Kaipaan lämpöfysiikan perusteluja (lämpövoimakonelait jne) että millaiseen hyötysuhteeseen olisi mahdollista päästä muulla kuin Stirlingillä.

-A

järkeä? kirjoitti:

Sähkötoimisessa lämpöpumpussa sisään menee sähköenergiaa 1kWh ja tulee lämpöenergiaa n. 3 kWh ulos. Jos toimisi kaukolämmöllä niin että sisään 1 kWh kaukolämpöä ja ulos tulisi 3kWh lämpöä, niin miksi ei olisi järkeä?

-AR

Lue lisää

Miksi kaukolämmöllä? Miksi ei suoraan ilmalämpöpumpun omalla lämmöllä? Ensin voisi vaikka antaa veivistä alkuvauhdin ja laite toimisi sen jälkeen Stirling-moottorilla lopun ikäänsä käyttäen omaa lämpöään lämmön lähteenä.

Stirling-moottorin hyötysuhde taitaa olla jotain 15%, joten jos lämpö pumppu tarvii yhden kilowattitunnin tuottaakseen kolme, niin Stirling-moottorille pitäisi viedä 6-7kWh jotta siitä saisi ulos sen yhden kilowattitunnin.

Siksi ei tehdä kaukolämmöllä toimivia lämpöpumppuja.

järkeä? kirjoitti:

Sähkötoimisessa lämpöpumpussa sisään menee sähköenergiaa 1kWh ja tulee lämpöenergiaa n. 3 kWh ulos. Jos toimisi kaukolämmöllä niin että sisään 1 kWh kaukolämpöä ja ulos tulisi 3kWh lämpöä, niin miksi ei olisi järkeä?

-AR

Lue lisää

Ongelma on hyötysuhteissa, vaikka vaihtaisit sen stirlingin täysin teoreettiseen ideaalikoneeseen, niin kaukolämmöstä irtoavilla lämpötiloilla ei kovin kummoisia hyötysuhteita saa.

Kokeile vaikka laskea hyötysuhteita tuollaiselle laitokselle carnotin kaavoilla, kovin korkealle et yllä ellei koneen kylmä puoli ole lähellä absoluuttista nollaa, tai helevetin kylmä joka tapauksessa, käytännössä jäähdyttimen lämpötila noussee kuitenkin vähintään 40 asteeseen, ja jos kuumapuoli on luokkaa 80-90, niin aika heikoksi jää.

Toki, jos tarkoituksena on lämmittää, niin jäähdyttimen hukkalämpö ei sinänsä mene välttämättä hukkaan, eli sinänsä hyötysuhteella ei ole merkitystä, mutta toisaalta saatavan mekaanisen energian määrä jää melko vähäiseksi, jolloin myös koko virityksen hyödyllisyys jää kyseenalaiseksi.

Eivätkä vaikeudet vielä tähän lopu, nimittäin vaikka on mahdollista saada stirling toimimaan vaikka käden lämmöllä, niin nämä matalan lämpötilaeron stirlingit eivät käytännössä kehitä enää minkäänlaista tehoa, vaan valtaosa häviää laitteen sisäisiin häviöihin, minkä vuoksi mitään merkityksellistä tehoa tuottavan matalan lämpötilaeron stirlingin pitäisi olla valtavan kokoinen. Kymmenien asteiden lämpötilaeroilla ei koneen ehkä tarvitsisi olla talonkokoinen, mutta todennäköisesti sen verran iso kuitenkin että käytännölliseksi sitä ei ihan helpolla saa.

Käsittääkseni ainoa tapa saada homma toimimaan olisi hyödyntää sen lämpölaitoksen lämpöä suoraan, jos voimakoneen lämmönvaihtimiin saataisiin noin 1000 asteista kaasua, niin silloin olisi mahdollista saada ulkopolttoisenkin lämpövoimakoneen kuumapuoli satoihin asteisiin, jolloin hyötysuhteet ja koko ovat jo ihan järkevällä tasolla, ja näinhän ne sähkön ja lämmön yhteistuotantolaitokset toimivatkin, tosin stirlingin sijasta niissä käytetään höyryturbiinia.

mieti ite kirjoitti:

Tämä eroaisi tavallisesta esim. ilmalämpöpumpusta (joka sekään ei ole ikiliikkuja ja sen saa parilla satasella kaupasta) vain siinä, että käyttöenergia ei tulisi sähköverkosta vaan kaukolämpöverkosta.

Ehkä tuo aikaisempi kirjoitukseni oli epäselvä, mutta kuitenkin: kompura saadaan pyörimään lämmön vaikutuksesta vaikkapa stirling-moottorilla (huono hyötysuhde) ja kysymykseni onkin, että miten sen voisi tehdä paremmin.

-AR

Lue lisää

Ei stirlingin hyötysuhde ole mitenkään huono, itseasiassa sen teoreettinen hyötysuhde on tunnetuista lämpövoimakoneista paras.

Käytännössäkin saavutetut hyötysuhteet ovat melko lähellä polttomoottoreita, mikä on aika hyvin, ottaen huomioon sen että polttomoottoreiden kehittelyyn on käytetty tähtitieteellisiä summia, kun vastaavasti stirlingin kehittelyyn ei ole paljoa satsattu, tietääkseni suurempia kehitys projekteja ei ole nähty sitten 70-luvun.

Ongelma kaukolämmön hyödyntämisessä lämpövoimakoneen energianlähteeksi on sen matala lämpötila, edes ideaalisella lämpövoimakoneella ei siitä saada irti kunnollisia hyötysuhteita mitenkään.

Carnotin hyötysuhde lasketaan muistaakseni näin:

(T1-T2)/T1

jossa:

T1 = kuumapuolen lämpötila
T2 = kylmäpuolen lämpötila

Jos T1 olisi vaikkapa 100 C ja T2 30 C, niin

T1 = 373,15 K
T2 = 303,15 K

(373,15-303,15)/373,15 = 0,1876

Eli noilla lämpötiloilla teoreettinen lämpövoimakone toimisi n. 18,8 % hyötysuhteella. Ja tässä teoreettisessa lämpövoimakoneessa ei ole lainkaan kitkaa, lämpöhäviöitä tai mitään muutakaan hukkaa. Jos joku käytännön lämpövoimakone repii tuosta yli 10%, niin se on jo aika saavutus. Ja sittenkin nuo arvot ovat melko teoreettisia, sillä kaukolämpöverkosta tuskin saa ulos ihan sataa astetta, ja toisaalta jäähdyttimen pitäminen 30 asteisena vaatinee aika tehokkaan jäähdytyksen, ehkäpä jos upottaisi jäähdyttimen meriveteen... Mutta silloin hukattaisiin valtaosa lämpötehosta, ja homman mielekkyys on menetetty jo ennen kuin päästään edes alkuun.

Sen sijaan korkeammilla lähtölämpötiloilla on stirlingeillä ylletty huomattavasti parempiinkin hyötysuhteisiin, muistaakseni lueskelin jostain että aurinkolämmöllä toimivalla stirling-generaattorilla olisi saavutettu jotain 30% auringosta-sähköksi-hyötysuhteita, eli olisi ollut jotakuinkin tasoissa silloisten parhaiden puolijohdepaneelien kanssa, mikä on aika hyvin, ottaen huomioon että stirlingin rakenteessa ei vaadita eksoottisia materiaaleja tai työtapoja, vaan periaatteessa kyseessä on melko tavanomainen lämpövoimakone.

Joku... kirjoitti:

Ongelma on hyötysuhteissa, vaikka vaihtaisit sen stirlingin täysin teoreettiseen ideaalikoneeseen, niin kaukolämmöstä irtoavilla lämpötiloilla ei kovin kummoisia hyötysuhteita saa.

Kokeile vaikka laskea hyötysuhteita tuollaiselle laitokselle carnotin kaavoilla, kovin korkealle et yllä ellei koneen kylmä puoli ole lähellä absoluuttista nollaa, tai helevetin kylmä joka tapauksessa, käytännössä jäähdyttimen lämpötila noussee kuitenkin vähintään 40 asteeseen, ja jos kuumapuoli on luokkaa 80-90, niin aika heikoksi jää.

Toki, jos tarkoituksena on lämmittää, niin jäähdyttimen hukkalämpö ei sinänsä mene välttämättä hukkaan, eli sinänsä hyötysuhteella ei ole merkitystä, mutta toisaalta saatavan mekaanisen energian määrä jää melko vähäiseksi, jolloin myös koko virityksen hyödyllisyys jää kyseenalaiseksi.

Eivätkä vaikeudet vielä tähän lopu, nimittäin vaikka on mahdollista saada stirling toimimaan vaikka käden lämmöllä, niin nämä matalan lämpötilaeron stirlingit eivät käytännössä kehitä enää minkäänlaista tehoa, vaan valtaosa häviää laitteen sisäisiin häviöihin, minkä vuoksi mitään merkityksellistä tehoa tuottavan matalan lämpötilaeron stirlingin pitäisi olla valtavan kokoinen. Kymmenien asteiden lämpötilaeroilla ei koneen ehkä tarvitsisi olla talonkokoinen, mutta todennäköisesti sen verran iso kuitenkin että käytännölliseksi sitä ei ihan helpolla saa.

Käsittääkseni ainoa tapa saada homma toimimaan olisi hyödyntää sen lämpölaitoksen lämpöä suoraan, jos voimakoneen lämmönvaihtimiin saataisiin noin 1000 asteista kaasua, niin silloin olisi mahdollista saada ulkopolttoisenkin lämpövoimakoneen kuumapuoli satoihin asteisiin, jolloin hyötysuhteet ja koko ovat jo ihan järkevällä tasolla, ja näinhän ne sähkön ja lämmön yhteistuotantolaitokset toimivatkin, tosin stirlingin sijasta niissä käytetään höyryturbiinia.

Lue lisää

Stirlingin lämmintä puolta voisi kuumentaa kaukolämmöllä ja kylmää puolta viilentää maalämpöpumpulle tulevalla maapiirin nesteellä, jonka lämpötila on suunnilleen nolla. Sillä saataisiin noin 80-90 astetta lämpötilaeroksi.

No entäs muut ratkaisut kuin Stirling? Mites se nestekaasujääkaappi? Miten Carnot'n laki liittyy siihen? Vai liittyykö sen toimintaperiaate edes tähän asiaan mitenkään?

-A

Joku... kirjoitti:

Ei stirlingin hyötysuhde ole mitenkään huono, itseasiassa sen teoreettinen hyötysuhde on tunnetuista lämpövoimakoneista paras.

Käytännössäkin saavutetut hyötysuhteet ovat melko lähellä polttomoottoreita, mikä on aika hyvin, ottaen huomioon sen että polttomoottoreiden kehittelyyn on käytetty tähtitieteellisiä summia, kun vastaavasti stirlingin kehittelyyn ei ole paljoa satsattu, tietääkseni suurempia kehitys projekteja ei ole nähty sitten 70-luvun.

Ongelma kaukolämmön hyödyntämisessä lämpövoimakoneen energianlähteeksi on sen matala lämpötila, edes ideaalisella lämpövoimakoneella ei siitä saada irti kunnollisia hyötysuhteita mitenkään.

Carnotin hyötysuhde lasketaan muistaakseni näin:

(T1-T2)/T1

jossa:

T1 = kuumapuolen lämpötila
T2 = kylmäpuolen lämpötila

Jos T1 olisi vaikkapa 100 C ja T2 30 C, niin

T1 = 373,15 K
T2 = 303,15 K

(373,15-303,15)/373,15 = 0,1876

Eli noilla lämpötiloilla teoreettinen lämpövoimakone toimisi n. 18,8 % hyötysuhteella. Ja tässä teoreettisessa lämpövoimakoneessa ei ole lainkaan kitkaa, lämpöhäviöitä tai mitään muutakaan hukkaa. Jos joku käytännön lämpövoimakone repii tuosta yli 10%, niin se on jo aika saavutus. Ja sittenkin nuo arvot ovat melko teoreettisia, sillä kaukolämpöverkosta tuskin saa ulos ihan sataa astetta, ja toisaalta jäähdyttimen pitäminen 30 asteisena vaatinee aika tehokkaan jäähdytyksen, ehkäpä jos upottaisi jäähdyttimen meriveteen... Mutta silloin hukattaisiin valtaosa lämpötehosta, ja homman mielekkyys on menetetty jo ennen kuin päästään edes alkuun.

Sen sijaan korkeammilla lähtölämpötiloilla on stirlingeillä ylletty huomattavasti parempiinkin hyötysuhteisiin, muistaakseni lueskelin jostain että aurinkolämmöllä toimivalla stirling-generaattorilla olisi saavutettu jotain 30% auringosta-sähköksi-hyötysuhteita, eli olisi ollut jotakuinkin tasoissa silloisten parhaiden puolijohdepaneelien kanssa, mikä on aika hyvin, ottaen huomioon että stirlingin rakenteessa ei vaadita eksoottisia materiaaleja tai työtapoja, vaan periaatteessa kyseessä on melko tavanomainen lämpövoimakone.

Lue lisää

Kyllä kaukolämmön vesi on reippaasti yli sata-asteista.

kuin Stirling kirjoitti:

Stirlingin lämmintä puolta voisi kuumentaa kaukolämmöllä ja kylmää puolta viilentää maalämpöpumpulle tulevalla maapiirin nesteellä, jonka lämpötila on suunnilleen nolla. Sillä saataisiin noin 80-90 astetta lämpötilaeroksi.

No entäs muut ratkaisut kuin Stirling? Mites se nestekaasujääkaappi? Miten Carnot'n laki liittyy siihen? Vai liittyykö sen toimintaperiaate edes tähän asiaan mitenkään?

-A

Lue lisää

Jos kylmäpuoli saataisiin nolla-asteiseksi, niin tulos olisi:

T1 = 373,15 K
T2 = 273,15 K

(373,15-273,15)/373,15 = 0,2679 = n. 27%

27% alkaa jo olemaan jonkinmoinen hyötysuhde, mutta senkin toteuttamiseksi noilla arvoilla vaadittaisiin ideaalinen lämpövoimakone. Ja sittenkin lähtöarvot ovat optimistiset, vaikka jäähdytysnesteen lämpötila olisi pyöreä nolla, tai 273,15 kelviniä, ei koneiston kylmäpuoli olisi oikeasti niin viileä. Lisäksi kaukolämpöverkosta harvemmin tulee 100 asteista vettä, joten koneiston kuumapuolen lämmittäminen sataan asteeseen kaukolämmöllä on täyttä utopiaa.

Nestekaasujääkaapin hyötysuhteista en osaa sanoa, mutta tietääkseni niitä käytetään lähinnä viimeisenä vaihtoehtona, eli ymmärtääkseni hyötysuhteet ovat aika huonot. Muistaakseni löysin joskus jotkut sivustot joilla oli jotain juttua noista, palaan asiaan myöhemmin jos löydän uudestaan...

Carnotin prosessi, kuvaa ihanteellisen lämpövoimakoneen, carnotin kone ei ole tietääkseni millään tavoin toteutettavissa, ja stirling on sen lähin käytännön vastine, mistä syystä sen teoreettinen hyötysuhde on tunnetuista lämpövoimakoneista paras, tosin stirlingin toteutuksessa on monia ongelmia, minkä vuoksi stirlingeillä on vaikea yltää merkittävästi parempiin hyötysuhteisiin kuin muillakaan lämpövoimakoneilla.

kaukolämpö. kirjoitti:

Kyllä kaukolämmön vesi on reippaasti yli sata-asteista.

On toki, mutta yleensä siinä vaiheessa kun se ehtii mittarille asti on kaukolämmön tulovesi lähempänä 80 astetta kuin sataa.

Lisäksi lämmönlähteen itsensä ja koneiston kuumapuolen lämpötilat ovat kaksi eri asiaa. Lämmitetäänhän höyrykoneitakin usein yli 1000 asteisella tulella, mutta silti tulistetun höyryn lämpötila on monta sataa astetta tuon alle, joten oletus että kaukolämmöllä saisi lämpövoimakoneen kuuman puoliskon kuumennettua yli sadan on täyttä fiktiota. Ja sittenkin mainitsemani hyötysuhde lukemien toteutus edellyttäisi konetta joka on täysin teoreettinen, tiettävästi sitä ei edes voi toteuttaa käytännössä, ja vaikka voisi, millään olemassaolevilla tekniikoilla ei siitä saisi täysin häviötöntä, mistä syystä toteutuneet hyötysuhteet jäisivät todennäköisesti kauas tuosta.

Sitten kun vielä huomioidaan semmoinen pikkujuttu, että mitä pienemmillä lämpötilaeroilla operoidaan, sitä huonompi teho-/painosuhde koneella on, mistä syystä noin matalilla lämpötiloilla toimiva kone olisi todennäköisesti kooltaan valtava, ja maksaisi omaisuuksia.

Seuraava "ruudinkeksijä" varmaan ehdottaa kuntopyörkäyttöistä agrikaattia, josta invertterin avulla otetaan sähkö tietokoneelle ja ilmalämpöpumpun pistorasialle. Pari kolme pyörää taloon ja koko väki kaurapuuroa syodään aamuisin tupla-annos. Ja tietenkin paksut seinät taloon, jotta hien energia ei karkaa. Poreammeen lämmitykseen tarvitaan kahden viikon kuntokuuri ja 500-1000 Ah akusto.

Mitä esteitä kl:n varaamiseen ki:n omaan varaajaan?
Haluamme liittyä kaupunkimme kl.yhtiön verkkoon.
Onko esteitä, jos otamme k-lämmön varaajaamme, jota lämmitämme myöskin kiinteitön Hogfor-vesitakkasydämillä?

sulla on?

Mikä oli ulkolämpötila mitatessa?

Suuri talo kirjoitti:

sulla on?

Mikä oli ulkolämpötila mitatessa?

Talossa neljä asuntoa. Ulkolämpötila oli tuolloin -11C, energiaa menee vuodessa 75 MWh. Tai ainakin meni ennen tekemiäni energiaremontteja (yläpohjan eristysten parantaminen), niiden hyötyä en vielä tiedä.

-A

saat sen lämmön paremmalla hyötysyhteella, kun käytät sitä kaukolämpöä suoraan lämmitykseen ilman stirlingmottoreita ja lämpöpumppuija.
Se stirlingmoottorikin jäähdyttää sitä kaukolämpövettä ottaessaan siitä energiaa.
Ajatus on vähän sama, kuin käyttäisi verkkovirralla sähkömoottoria, joka käyttäisi generaattoria virran tuotantoon.