• kaukolämpö
• pumppausjärjestelmä
• uudelleenmitoitus

Kaukolämpöjärjestelmissä pumppaus on tärkeässä roolissa veden siirrossa. Pumppausjärjestelmät lohkaisevat lähes viidenneksen maailman sähkönkulutuksesta. Koska huomattava osa järjestelmistä on ylimitoitettuja, oikealla mitoituksella on saavutettavissa merkittäviä päästövähennyksiä ja kustannussäästöjä.

Kaukolämpöjärjestelmässä energiansäästöön voidaan vaikuttaa merkittävästi oikein mitoitettujen komponenttien avulla. Usein ajan saatossa vanhojen voimalaitosten kohdalla tullaan pisteeseen, jossa uudistuksia tarvitaan, kun järjestelmän kapasiteettia pitää nostaa tai teknologian kehityksen myötä järjestelmää uudistaa. Tällaisissa tilanteissa komponenttien oikeaoppisen teknisen mitoittamisen rooli on suuri.

Tässä opinnäytetyössä tutkittiin, miten kaukolämmön paluupuolen pumppu mitoitetaan oikeaoppisesti uuteen. Työssä käsiteltiin Turussa sijaitsevan laitoksen vanhaa pumppaamoa ja sen kapasiteetiltaan liian pieneksi jääneen pumpun vaihtamista suurempaan. Lisäksi käytiin läpi säätötavan muutokset, jotta teknologia saatiin nostettua tämän päivän tasalle.

Pumpun mitoittamisessa huomioitavat asiat

Pumpun mitoittamisessa tärkeimmät seikat ovat järjestelmän vaatiman paineen määrittäminen, sekä tarvittava tilavuusvirta. Puhuttaessa paineesta, käytetään usein termiä nostokorkeus, joka ilmaisee paine-eron metreinä Pascal-yksiköiden sijaan.

Oikean tilavuusvirran määrittäminen perustuu järjestelmän lämpötehon tarpeeseen. Jotta vesi pystyy siirtämään tarvittavan energiamäärän, on laskelmissa huomioitava myös meno- ja paluuveden välinen lämpötilaero. Tilavuusvirran ja paineen oikea suhde muodostaakin perustan pumpun mitoitukselle, vaikka kokonaisuuteen vaikuttavat myös monet muut tekniset tekijät.

Säätötavan modernisointi

Pumpun tuottaman virtaaman säätelyyn on olemassa monenlaisia tapoja. Yleinen säätötapa pumppausjärjestelmissä on kierroslukusäätö, jossa pumpun pyörimisnopeutta muutetaan. Kierroslukua voidaan säätää esimerkiksi taajuusmuuttajan tai vanhanaikaisen nestekytkimen avulla.

Taajuusmuuttaja on sähköllä toimiva laite, joka säätelee sähkömoottoreiden pyörimisnopeutta ja näin vaikuttaa myös pumpun toimintaan niitä yhdistävän akselin kautta. Energiansäästö taajuusmuuttajalla perustuu moottorin nopeuden säätelyyn, sillä se voidaan tarkasti sovittaa käyttötarpeisiin. Näin tarpeeton energiankulutus pienenee.

Nestekytkin taas on vanhempaa teknologiaa, eikä sen avulla pyörimisnopeuden säätäminen onnistu yhtä tarkasti kuin taajuusmuuttajalla. Opinnäytetyössä käsiteltävässä Turun laitoksen pumppausjärjestelmässä aiemmin käytössä ollut nestekytkin vaihdettiin taajuusmuuttajaan, sillä teknologiaa haluttiin päivittää nykyaikaisemmaksi ja näin säästää energiaa sekä kustannuksia.

Lopullinen valinta

Lopulliseksi pumpuksi Turkuun valittiin KSB MegaCPK 300-250-435 pumppu, joka ominaisuuksiensa vuoksi sopii hyvin suurempiin prosessitekniikan kohteisiin. Valinnassa energiatehokkuus huomioitiin eri toimintapisteiden kautta, ja huomioon otettiin sekä maksimaalisen toiminnan piste, että niin sanottu jatkuva toimintapiste. Tämä tarkoittaa aluetta, jossa pumppu suurimman osan ajasta toimii. Nämä auttoivat rajaamaan valinnan kapasiteetiltaan liian suurten sekä liian pienten pumppujen välillä. Liian suuri pumppu kuluttaisi liikaa ylimääräistä energiaa, kun taas liian pienen pumpun kapasiteetti ei riittäisi koko kuorman ajamiseen kerralla.

Lopullisen pumpun valinnan jälkeen teoreettisen käsittelyn lisäksi pohdittiin muutoksia laitoksen tilaratkaisuissa. Koska uuden pumpun myötä mitat kasvavat, tulee muutoksia tehdä myös putkistoissa. Sekä imupuolen, että painepuolen putkistoja joudutaan muuttamaan, jotta uusi järjestelmä saadaan toimimaan ongelmitta.

Turun kohteessa tehdyt muutokset eivät olleet vain komponenttien päivitystä, vaan säätötavan hyppy nestekytkimestä taajuusmuuttajaan varmistaa hyvän hyötysuhteen myös osakuormilla. Muutokset takaavat toimintavarmuuden, säästäen energiaa järjestelmän koko elinkaaren ajan.

Lähde

Katajamäki, E. 2026. Tyksin kaukolämpölaitoksen paluupumpun uudelleenmitoitus – Theseus, Turun ammattikorkeakoulun opinnäytetyö.