FI129350B - Information system for a district heating network and method in connection with the district heating network - Google Patents
Information system for a district heating network and method in connection with the district heating network Download PDFInfo
- Publication number
- FI129350B FI129350B FI20206149A FI20206149A FI129350B FI 129350 B FI129350 B FI 129350B FI 20206149 A FI20206149 A FI 20206149A FI 20206149 A FI20206149 A FI 20206149A FI 129350 B FI129350 B FI 129350B
- Authority
- FI
- Finland
- Prior art keywords
- heat
- information
- customer
- district heating
- value
- Prior art date
Links
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
- F24D—DOMESTIC- OR SPACE-HEATING SYSTEMS, e.g. CENTRAL HEATING SYSTEMS; DOMESTIC HOT-WATER SUPPLY SYSTEMS; ELEMENTS OR COMPONENTS THEREFOR
- F24D10/00—District heating systems
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02B—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
- Y02B30/00—Energy efficient heating, ventilation or air conditioning [HVAC]
- Y02B30/17—District heating
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E20/00—Combustion technologies with mitigation potential
- Y02E20/14—Combined heat and power generation [CHP]
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Management, Administration, Business Operations System, And Electronic Commerce (AREA)
- Steam Or Hot-Water Central Heating Systems (AREA)
Abstract
Keksinnön kohteena on informaatiojärjestelmä kaukolämpöverkostolle (100), johon kuuluu • ainakin yksi voimalaitos (102), • lämmönjakeluverkosto sisältäen haarautuvia lämmönsiirtoputkistoja (104) sekä pumppausasemia (106), ja • haarautuvien putkien päässä lukuisia asiakaskiinteistöjä (110), joilla on omat lämmönjakokeskukset (10) käsittäen lämmönsiirtimet (50) ja säätöjärjestelmän (20) kaukolämpövirtaaman ohjaamiseksi asetetun kulutuksen mukaan sekä oma mittauslaitteisto, johon kuuluu välineet mittaustietojen keräämiseksi asiakasjärjestelmästä, joka informaatiojärjestelmä on sovitettu keräämään tietoa asiakaskiinteistöiltä (110) lämmöntoimituksen tilasta mahdollistaen lämmöntuottajalle kaukolämpöverkoston (100) lämmöntuotannon parametrien säätämisen käyttäjäkohtaisen tiedon perusteella asiakaskiinteistöjen (110) vaatimusten täyttämiseksi esivalitun kriteerin mukaisesti. Lisäksi • ainakin useissa asiakaskiinteistöissä (110) mittauslaitteistoon kuuluu ohjausyksikkö (70) suhteellisesta kapasiteettitiedosta muodostetun avaintekijäarvon eli KPI (key-performance-index) -arvon laskemiseksi useasta osatekijästä esivalitun laskentakriteerin mukaisesti, KPI-arvon rekisteröimiseksi ja KPI-arvon välittämiseksi lämmöntuottajalle, • järjestelmä on sovitettu antamaan reaaliaikaista tietoa asiakaskiinteistöjen (110) lämmöntoimituksen tilasta lämmöntuottajalle pelkistettyinä informaationippuina käsittäen ainakin sanotun asiakaskiinteistön (110) KPI-arvon ja asiakaskiinteistön (110) tunnistetiedon, ja • järjestelmä käsittää näyttövälineet sanotun KPI-arvon esittämiseksi lämmöntuottajalle. Keksinnön kohteena on myös vastaava menetelmä kaukolämpöverkoston (100) yhteydessä.The invention relates to an information system for a district heating network (100) comprising • at least one power plant (102), • a heat distribution network including branched heat transfer pipelines (104) and pumping stations (106), and • numerous customer properties (110) with their own heat ) comprising heat exchangers (50) and a control system (20) for controlling the district heating flow according to the set consumption and own metering equipment including means for collecting metering data from a customer system adapted to collect information from customer properties (110) to meet the requirements of the client properties (110) in accordance with a pre-selected criterion. In addition, • in at least several customer properties (110), the metering equipment includes a control unit (70) for calculating a key-performance-index (KPI) value from the relative capacity data according to a preselected calculation criterion, recording the KPI and transmitting the KPI to the heat sink. adapted to provide real-time information on the heat supply status of the customer properties (110) to the heat producer in reduced information bundles comprising at least a KPI value of said customer property (110) and identification data of the customer property (110), and • display means for displaying said KPI value to the heat producer. The invention also relates to a corresponding method in connection with a district heating network (100).
Description
KAUKOLÄMPÖVERKOSTON YHTEYDESSÄ Keksinnön kohteena on informaatiojärjestelmä kaukolämpöver- kostolle, johon kuuluu e ainakin yksi voimalaitos, e lämmönjakeluverkosto sisältäen haarautuvia lämmönsiirto- putkistoja sekä pumppausasemia, ja e haarautuvien putkien päässä lukuisia asiakaskiinteistö- jä, joilla on omat lämmönjakokeskukset käsittäen läm- mönsiirtimet ja säätöjärjestelmän kaukolämpövirtaaman ohjaamiseksi asetetun kulutuksen mukaan sekä oma mit- tauslaitteisto, johon kuuluu välineet mittaustietojen keräämiseksi asiakasjärjestelmästä. Informaatiojärjestelmä on sovitettu keräämään tietoa asiakas- kiinteistöiltä lämmöntoimituksen tilasta mahdollistaen 1läm- möntuottajalle kaukolämpöverkoston lämmöntuotannon paramet- rien säätämisen käyttäjäkohtaisen tiedon perusteella asiakas- kiinteistöjen vaatimusten täyttämiseksi esivalitun kriteerin mukaisesti. Keksinnön kohteena on myös vastaava menetelmä. Nykyisessä kaukolämpöverkostossa ('/Suomalainen kaukolämmi- tys’’, Veli-Matti Mäkelä ja Jarmo Tuunanen) asiakaslaitteiden Q mittauskeskus sisältää lämpömäärän laskijalaitteen, johon on N 25 kytketty meno- ja paluuveden lämpötila-anturit sekä virtaus- - anturi. Mittauslaitteiden lukemat siirretään kaukoluentaa 2 käyttäen asiakaskiinteistöstä lämmönmyyjälle. Mittauslaittei- z den reaaliaikaista tietoa voidaan toimittaa myös asiakkaalle 2 kulutuksen ohjaukseen. Mittaamalla selvitetään laskutusmää- o 30 rät, energian kulutustiedot, tuotantomäärät, lämpöhäviöt, O energian säästöön liittyviä tietoja sekä erilaisten palvelu- jen tarvitsemia tietoja. Asiakaskiinteistöjen lämmönjakokes-The invention relates to an information system for a district heating network comprising e at least one power plant, e a heat distribution network including branched heat transfer pipelines and pumping stations, and a number of customer properties with according to consumption and its own measuring equipment, which includes means for collecting measurement data from the customer system. The information system is adapted to collect information from customer properties on the status of heat supply, enabling the heat producer to adjust the heat production parameters of the district heating network on the basis of user-specific information to meet the requirements of the customer properties according to a pre-selected criterion. The invention also relates to a corresponding method. In the current district heating network ('/ Suomalainen district heating' ', Veli-Matti Mäkelä and Jarmo Tuunanen), the Q measuring center for customer equipment includes a heat meter with N 25 connected flow and return temperature sensors and a flow sensor. The readings of the metering devices are transferred from the customer property to the heat seller using remote reading 2. Real-time information from the measuring devices can also be provided to the customer 2 for consumption control. By measuring, billing volumes, energy consumption data, production volumes, heat losses, information related to energy savings and information required by various services are determined. The heat distribution center for customer properties
kuksien mittarit mahdollistavat myös hälytyksiä lämpötilois- ta, painetasoista ja muista toiminnoista.The gauges also allow alarms for temperatures, pressure levels and other functions.
Kaukolämpöverkoston putkistot sisältävät mittauslaitteita, joilla hoidetaan virtaus- ja energiamittauksia, lämpötilamit- tauksia sekä paine- ja paine-eromittauksia, joiden avulla voidaan tarkkailla lämmöntoimituksen tilaa.The pipelines in the district heating network include measuring devices that handle flow and energy measurements, temperature measurements, and pressure and differential pressure measurements, which can be used to monitor the state of heat supply.
Nykyisissä kaukolämpöverkoissa voimalaitoksella ei kuitenkaan usein ole mitään reaaliaikaista tietoa asiakaskiinteistöjen lämmöntoimitukselle asetettujen kriteerien toteutumisesta ja asiakaskiinteistön lämmönjakokeskuksen säätövarasta.However, in current district heating networks, the power plant often does not have any real-time information on the fulfillment of the criteria set for the heat supply of customer properties and the control margin of the heat distribution center in the customer property.
Voima- laitokselta lämmönjakelun aikaviive voi olla jopa 8 tuntia kaukolämpöverkon ääripäihin.The time delay for heat distribution from the power plant can be up to 8 hours to the extremes of the district heating network.
Kaukolämpöverkkoon saatetaan pumpata sen vuoksi tarpeettoman paljon lämpöä ja painetta varmuuden vuoksi, jolloin lämmitysenergian käyttö ja verkos- tohäviöiden määrä on tarpeettoman korkea.Unnecessary amounts of heat and pressure may therefore be pumped into the district heating network for safety reasons, so that the use of heating energy and the amount of network losses are unnecessarily high.
Toisaalta joissain tilanteissa kaukolämpöverkkoon syötetty lämpö ja paine voi olla riittämätön todelliseen lämmöntarpeeseen nähden, jolloin asiakaskiinteistöjen palvelutaso on puutteellinen.On the other hand, in some situations, the heat and pressure supplied to the district heating network may be insufficient in relation to the actual heat demand, resulting in a deficient level of service in the customer properties.
Korealaisesta patenttijulkaisusta KR 20160059849 A tunnetaan informaatiojärjestelmä kaukolämpöverkostolle, joka on sovi- O tettu antamaan reaaliaikaista tietoa asiakaskiinteistöjen O 25 lämmöntoimituksen tilasta lämmöntuottajalle.Korean patent publication KR 20160059849 A discloses an information system for a district heating network, which is adapted to provide real-time information on the status of heat supply to customer heat to a heat producer.
Tekniikan tason = mukaisessa informaatiojärjestelmässä on kuitenkin ongelmana e informaatiotulva lämmöntuottajalle.However, the problem in the information system according to the prior art = is the flood of information to the heat producer.
Kun lämmöntuottajalle = toimitetaan valtava määrä informaatiota asiakaskiinteistöis- > tä, lämmöntuottajan on hankala tulkita tätä informaatiotulvaa = 30 ja tehdä sen perusteella päätöksiä lämmöntoimituksen koko- N naistilasta. lisäksi kiinteistökohtaisen informaation sisältö N voi vaihdella, jos kiinteistökohtaiset mittauslaitteet poik- keavat toisistaan.When a huge amount of information is provided to a heat producer = about customer properties, it is difficult for the heat producer to interpret this flood of information = 30 and make decisions about the total space of the heat supply based on it. in addition, the content N of the property-specific information may vary if the property-specific measuring devices differ.
Keksinnön tarkoituksena on aikaansaada kaukolämpöverkon RTD (real time demand) -informaatiojärjestelmä (suom. reaaliai- kaisen tarpeen informaatiojärjestelmä), jonka avulla voidaan saada reaaliaikaista tietoa asiakaskiinteistöjen lämmöntoimi- tuksen tilasta ja lämmönjakokeskuksen säätövarasta helposti tulkittavassa muodossa, minkä avulla voidaan vähentää merkit- tävästi lämmöntuotannon energiankulutusta ja verkostohäviöitä samalla varmistaen hyvä palvelutaso asiakaskiinteistöissä.The object of the invention is to provide a district heating network RTD (real time demand) information system and network losses while ensuring a good level of service in customer properties.
Tämän keksinnön tunnusomaiset piirteet ilmenevät oheisesta patenttivaatimuksesta 1. Keksinnön tarkoituksena on myös aikaansaada menetelmä RTD-informaation keräämiseksi ja hyö- dyntämiseksi, jonka avulla voidaan vähentää merkittävästi lämmöntuotannon energiankulutusta ja verkostohäviöitä samalla varmistaen hyvä palvelutaso asiakaskiinteistöissä.The features of the present invention appear from the appended claim 1. It is also an object of the invention to provide a method for collecting and utilizing RTD information which can significantly reduce the energy consumption and network losses of heat production while ensuring a good level of service in customer properties.
Tämän keksinnön mukaisen menetelmän tunnusomaiset piirteet ilmene-The characteristic features of the method of the present invention
vät oheisesta patenttivaatimuksesta 8. Keksinnön mukaiseen informaatiojärjestelmään kaukolämpöver- kostolle kuuluu ainakin yksi voimalaitos, lämmönjakeluverkos- to sisältäen haarautuvia lämmönsiirtoputkistoja sekä pump- pausasemia, ja haarautuvien putkien päässä lukuisia asiakas- kiinteistöjä, joilla on omat lämmönjakokeskukset käsittäen lämmönsiirtimet ja säätöjärjestelmän kaukolämpövirtaaman O ohjaamiseksi asetetun kulutuksen mukaan sekä oma mittauslait- O 25 teisto, johon kuuluu välineet mittaustietojen keräämiseksi = asiakasjärjestelmästä.The information system for the district heating network according to the invention comprises at least one power plant, a heat distribution network including branched heat transfer pipelines and pumping stations, and a number of customer properties with separate heat distribution centers and its own measuring device, which includes means for collecting measurement data = from the customer system.
Informaatiojärjestelmä on sovitettu e keräämään tietoa asiakaskiinteistöiltä lämmöntoimituksen = tilasta mahdollistaen lämmöntuottajalle kaukolämpöverkoston > lämmöntuotannon parametrien säätämisen käyttäjäkohtaisen = 30 tiedon perusteella asiakaskiinteistöjen vaatimusten täyttä- N miseksi esivalitun kriteerin mukaisesti.The information system is adapted to collect information from the customer properties on the state of heat supply = enabling the heat producer to adjust the parameters of the district heating network> heat production to meet the requirements of the customer properties according to a preselected criterion.
Ainakin useissa N asiakaskiinteistöissä mittauslaitteistoon kuuluu ohjausyksik- kö suhteellisesta kapasiteettitiedosta muodostetun avainteki- jäarvon eli KPI (key-performance-index) -arvon laskemiseksi useasta osatekijästä esivalitun laskentakriteerin mukaisesti, KPI-arvon rekisteröimiseksi ja KPI-arvon välittämiseksi lämmöntuottajalle. Järjestelmä on sovitettu antamaan reaali- aikaista tietoa asiakaskiinteistöjen lämmöntoimituksen tilas- ta lämmöntuottajalle pelkistettyinä informaationippuina käsittäen ainakin asiakaskiinteistön KPI-arvon ja asiakas- kiinteistön tunnistetiedon. Järjestelmä käsittää näyttöväli- neet KPI-arvon esittämiseksi lämmöntuottajalle.In at least several customer properties, the metering equipment includes a control unit for calculating a key-performance-index (KPI) value from the relative capacity data from a plurality of components according to a preselected calculation criterion, for recording the KPI and transmitting the KPI to the heat generator. The system is adapted to provide real-time information on the status of heat supply to customer properties to the heat producer in reduced information bundles, including at least the KPI value of the customer property and the identification data of the customer property. The system comprises display means for displaying the KPI value to the heat generator.
Tällä tavoin lämmöntuottaja saa tietoa asiakaskiinteistöjen lämmöntoimituksen tilasta ja lämmönjakokeskusten säätövarasta helposti tulkittavassa muodossa, kun yksittäinen asiakaskiin- teistö toimittaa lämmöntuottajalle vain yhden lukuarvon (KPI- arvo), joka kuvaa asiakaskiinteistön tyytyväisyyttä lämmön- toimituksen laatuun. Eri kiinteistöt voivat laskea arvonsa jopa eri tavalla, mutta antavat yhdenmukaisen arvon lämmön- tuottajalle, joka voi sen mukaan ohjata omaa lämmöntoimitus- taan. Lämmöntuottajan ei tällöin tarvitse tulkita erikseen jokaisen asiakaskiinteistön toimittamaa informaatiota, kun asiakaskiinteist&issd voi olla erilaisia lämmöntoimituslait- teita ja mittauslaitteita tai erilainen määrä lämmityspiire- jä. Samalla myös tietoliikenteen määrä vähenee, kun yksittäi- sestä asiakaskiinteistöstä ei tarvitse lähettää mahdollisesti O kymmenien anturien mittaustietoja. Kaikkiaan tämä mahdollis- O 25 taa menolämpötilojen optimoinnin verkossa, paineen optimoin- = nin, lämpö- ja siirtohäviöiden vähentämisen kaukolämpöverkos- e sa ja hyvän palvelutason asiakaskiinteistöissä.In this way, the heat producer receives information on the status of heat supply to customer properties and the control space of heat distribution centers in an easy-to-interpret form, when an individual customer provides only one numerical value (KPI) to the customer's satisfaction with heat supply quality. Different properties may even calculate their value differently, but give a uniform value to the heat producer, who can control his own heat supply according to it. In this case, the heat producer does not have to interpret the information provided by each customer property separately, as the customer properties may have different heat supply devices and measuring devices or a different number of heating circuits. At the same time, the amount of data traffic is also reduced when it is not necessary to send measurement data from dozens of sensors from an individual customer property. All in all, this enables the optimization of flow temperatures in the network, the optimization of pressure, the reduction of heat and transmission losses in the district heating network and a good level of service in customer properties.
x a o Informaationippu käsittää KPI-arvon lisäksi ainakin asiakas- = 30 kiinteistön tunnistetiedon. Tunnistetietoon sisältyy ainakin N sijaintitieto. Tällöin lämmöntuottaja tietää, mistä KPI-arvo N on tullut ja voi yhdistellä informaationippuja alueellisesti, jolloin lämmöntuottaja saa tietoa haarautuvien putkien alu- eellisesta lämmöntoimituksen tilasta.x a o In addition to the KPI value, the information bundle contains at least customer = 30 property identification information. The identification information includes at least N location information. In this case, the heat producer knows where the KPI value N has come from and can combine the information bundles regionally, whereby the heat producer receives information about the regional heat supply status of the branching pipes.
Lämmöntuottaja voi muodostaa asiakaskiinteistöjen informaa- tionipuista alueellisia informaatiokokonaisuuksia, jotka käsittävät alueittaisten asiakaskiinteistöjen suhteellisen 5 kapasiteettitiedon. Tällöin lämmönsiirtoputkien painetta ja lämpötilaa voidaan säätää alueittain.The heat producer can form regional information entities from the information trees of the customer properties, which comprise the relative capacity information of the regional customer properties. In this case, the pressure and temperature of the heat transfer tubes can be adjusted regionally.
KPI-arvo voidaan esittää lämmöntuottajalle näyttövälineillä numeroarvona tai erilaisin symbolein.The KPI value can be displayed to the heat generator on the display means as a numerical value or with various symbols.
Eräässä keksinnön mukaisessa sovellusmuodossa järjestelmään kuuluu ainakin lämmitysverkoston paluuveden lämpötila-anturi ja kaukolämmön paluuveden lämpötila-anturi, joiden lukemien erotukselle järjestelmä on sovitettu antamaan arvosana esiva- litun kriteerin mukaisesti, joka arvosana on yksi osatekijä KPI-arvon muodostamista varten. Tämä kertoo kuinka hyvin kohde siirtää energiaa. Jos tulolämpötila laskee, niin tämä tunnusluku heikkenee.In one embodiment of the invention, the system comprises at least a heating network return water temperature sensor and a district heating return water temperature sensor, for the difference of which the system is adapted to give a score according to a preselected criterion, which rating is one component for generating a KPI value. This tells you how well the target transfers energy. If the inlet temperature decreases, this indicator will decrease.
Eräässä keksinnön mukaisessa sovellusmuodossa järjestelmään kuuluu ainakin lämmitysventtiilin avautumisasteanturi ja käyttövesiventtiilin avautumisasteanturi, joiden lukemille järjestelmä on sovitettu antamaan arvosanat esivalitun kri- O teerin mukaisesti, jotka arvosanat ovat osatekijöitä KPI- O 25 arvon muodostamista varten. Tällä tavoin saadaan tietoa, = kuinka paljon säätövaraa lämmönjakokeskuksessa vielä on. Jos e säätövaraa on useissa kiinteistöissä reilusti jäljellä, = lämmöntuottoa voidaan vähentää. Toisaalta, jos useissa koh- > teissa venttiilit ovat lähes täysin auki, lämmöntuottoa voi = 30 olla tarpeen lisätä. Jos venttiilit ovat vähän auki, niin N lämmönsiirto toimii hyvin. Jos taas melkein täysin auki, niin N lämpötilaa eikä painetta voi enää laskea.In one embodiment of the invention, the system includes at least a heating valve opening sensor and a hot water valve opening sensor, for the readings of which the system is adapted to give scores according to a preselected criterion, which scores are components for generating a KPI-O value. In this way, information is obtained = how much control space there is still in the heat distribution center. If there is a large amount of control space left in several properties, = heat output can be reduced. On the other hand, if the valves are almost completely open at several sites, it may be necessary to increase the heat output. If the valves are slightly open, then N heat transfer works well. If, on the other hand, it is almost completely open, then N temperature and pressure can no longer be lowered.
Eräässä keksinnön mukaisessa sovellusmuodossa järjestelmään kuuluu ainakin lämmitysverkoston menoveden lämpötila-anturi ja kaukolämmön tuloveden lämpötila-anturi, joiden lukemien erotukselle järjestelmä on sovitettu antamaan arvosana esiva- litun kriteerin mukaisesti, joka arvosana on yksi osatekijä KPI-arvon muodostamista varten. Tällöin saadaan tietoa asia- kaskiinteistön suhteellisesta kapasiteetista. Jos lämpötila- ero putoaa pieneksi, ei ole enää varaa laskea lämmöntuotannon tehoa.In one embodiment of the invention, the system comprises at least a heating network flow temperature sensor and a district heating inlet water temperature sensor, for which the system is adapted to assign a rating according to a preselected criterion, which rating is one component for generating a KPI value. This provides information on the relative capacity of the customer property. If the temperature difference falls short, it is no longer possible to reduce the efficiency of heat production.
Eräässä keksinnön mukaisessa sovellusmuodossa järjestelmään kuuluu ainakin lämmitysverkoston menoveden lämpötila-anturi ja käyttöveden menoveden lämpötila-anturi, joiden lukemien erotukselle järjestelmä on sovitettu antamaan arvosana esiva- litun kriteerin mukaisesti, joka arvosana on yksi osatekijä KPI-arvon muodostamista varten. Tällä tavoin varmistetaan riittävä lämmön määrä kohteen lämmittämiseksi. Eräässä keksinnön mukaisessa sovellusmuodossa järjestelmään kuuluu ainakin kaukolämmön tuloputken paineanturi ja kauko- lämmön paluuputken paineanturi, joiden lukemien erotukselle järjestelmä on sovitettu antamaan arvosana esivalitun kritee- rin mukaisesti, joka arvosana on yksi osatekijä KPI-arvon O muodostamista varten. Tällöin saadaan tietoa asiakaskiinteis- O 25 tön suhteellisesta kapasiteetista. e Edullisesti järjestelmä käsittää tarvittavat ohjelmisto- ja = tallennusvälineet, joilla järjestelmä on sovitettu muodosta- > maan alueellisia informaatiokokonaisuuksia sekä tallentamaan = 30 optimaalisen tason lämmön toimituslämpötilalle eri ulkolämpö- N tilapisteissä ja sovitettu säätämään kaukolämpöverkon lämmön- N tuotannon parametrejä etukäteen eri ulkolämpötilapisteissä sääennusteen mukaisesti huomioiden lämmönjakelun aikaviiveen. Tällä tavoin RTD-infon mahdollistama oppiva informaatiojär-In one embodiment of the invention, the system comprises at least a heating network flow temperature sensor and a hot water flow temperature sensor, the difference between the readings of which the system is adapted to give a score according to a preselected criterion, which is one component for generating a KPI. In this way, a sufficient amount of heat is ensured to heat the object. In one embodiment of the invention, the system includes at least a district heating inlet pipe pressure sensor and a district heating return pipe pressure sensor, the reading of which the system is adapted to give a score according to a preselected criterion, which score is one component for generating a KPI O. This provides information on the relative capacity of the customer's property. e Preferably, the system comprises the necessary software and = storage means with which the system is adapted to form> regional information entities and to store = 30 optimal levels of heat supply temperature at different outdoor temperatures and adapted to pre-adjust district heating network heat production parameters in advance. time delay. In this way, the learning information system made possible by RTD information
jestelmä hakee eri ulkolämpötilapisteissä optimaalisen tason lämmön toimituslämpötilalle ja paineelle, jolloin verkostohä- viöitä voidaan laskea merkittävästi samalla varmistaen hyvä palvelutaso asiakaskiinteistöissä.The system seeks the optimal level of heat supply temperature and pressure at different outdoor temperature points, which means that network losses can be significantly reduced while ensuring a good level of service in customer properties.
Optimaalisella tasolla tarkoitetaan lämpötilaa, joka on riittävän korkea asiakas- kiinteistöjen lämmöntarpeen täyttämiseksi, mutta toisaalta riittävän matala, jotta kaukolämpöverkostoon ei toimiteta turhaa energiaa.The optimal level refers to a temperature that is high enough to meet the heat demand of customer properties, but low enough not to supply unnecessary energy to the district heating network.
Keksintö koskee myös menetelmää kaukolämpöverkoston yhteydes- sä, johon kaukolämpöverkostoon kuuluu ainakin yksi voimalai- tos, lämmönjakeluverkosto sisältäen haarautuvia lämmönsiirto- putkistoja sekä pumppausasemia, ja haarautuvien putkien päässä asiakaskiinteistöjä, joilla on omat lämmönjakokeskuk- set käsittäen lämmönsiirtimet ja säätöjärjestelmän kaukoläm- pövirtaaman ohjaamiseksi asetetun kulutuksen mukaan sekä oma mittauslaitteisto, johon kuuluu välineet mittaustietojen keräämiseksi asiakasjärjestelmästä.The invention also relates to a method in connection with a district heating network comprising at least one power plant, a heat distribution network including branched heat transfer pipelines and pumping stations, and its own measurement equipment, including means for collecting measurement data from the customer system.
Keksinnön mukaisessa menetelmässä kerätään tietoa asiakaskiinteistöiltä lämmön toimituksen tilasta mahdollistaen lämmöntuottajalle kaukoläm- pöverkoston lämmöntuotannon parametrien säätämisen käyttäjä- kohtaisen tiedon perusteella asiakaskiinteistöjen vaatimusten täyttämiseksi esivalitun kriteerin mukaisesti.In the method according to the invention, information is collected from customer properties on the state of heat supply, enabling the heat producer to adjust the heat production parameters of the district heating network on the basis of user-specific information to meet the requirements of customer properties according to a preselected criterion.
Ainakin useis- O sa asiakaskiinteistöissä mitataan suhteellinen kapasiteetti, O 25 josta lasketaan avaintekijäarvo eli KPI (key-performance- = index) -arvo, joka on useasta osatekijästä muodostettu luku- e arvo esivalitun laskentakriteerin mukaisesti, rekisteröidään = KPI-arvo ja välitetään KPI-arvo lämmöntuottajalle.At least in several customer properties, the relative capacity is measured, O 25 from which the key factor value, or KPI (key-performance- = index) value, which is a numerical value formed from several components according to a pre-selected calculation criterion, is recorded, and the KPI value is transmitted. value to the heat producer.
Reaaliai- > kainen tieto asiakaskiinteistöjen lämmöntoimituksen tilasta = 30 toimitetaan lämmöntuottajalle pelkistettyinä informaationip- N puina käsittäen ainakin asiakaskiinteistön KPI-arvon ja N asiakaskiinteistön tunnistetiedon.Real-time information on the status of heat supply to customer properties = 30 is provided to the heat producer as reduced information n, comprising at least the KPI value of the customer property and the identification data of the N customer properties.
KPI-arvo esitetään lämmön-The KPI value is given in
tuottajalle.to the producer.
Tämä mahdollistaa menolämpötilojen optimoinnin verkossa, paineen optimoinnin, lämpö- ja siirtohäviöiden vähentämisen kaukolämpöverkossa ja hyvän palvelutason asia- kaskiinteistöissä. Edullisesti informaationipuista muodostetaan alueellisia informaatiokokonaisuuksia ja kaukolämpöverkoston haarautuvien lämmönsiirtoputkistojen parametrejä säädetään kaukolämpöver- koston alueellisen paineen tai lämpötilan muuttamiseksi esivalitun kriteerin mukaisesti. Tällöin voidaan vähentää lämmöntuotantoa ja/tai laskea putkiston painetta, mikä pie- nentää verkostohäviöitä, jos RTD-infosta nähdään, että kri- teerin täyttävä palvelutaso saavutetaan asiakaskiinteistöissä huomattavasti vähemmällä lämmöllä ja/tai paineella. Vastaa- vasti voidaan lisätä lämmöntuotantoa ja/tai nostaa putkiston painetta, jos RTD-infosta nähdään, että palvelutaso asiakas- kiinteistöissä on riittämätön. Informaatiokokonaisuudella tarkoitetaan tässä yhteydessä KPI-arvoista muodostettuja alueellisia kokonaisuuksia, joiden avulla voidaan muodostaa kokonaiskuva kaukolämpöverkoston eri lämmönsiirtoputkistoihin kytkettyjen asiakaskiinteistöjen lämmöntoimituksen tilasta.This enables the optimization of flow temperatures in the network, the optimization of pressure, the reduction of heat and transmission losses in the district heating network and a good level of service in customer properties. Preferably, the information trees are formed into regional information entities and the parameters of the branched heat transfer pipelines of the district heating network are adjusted to change the regional pressure or temperature of the district heating network according to a preselected criterion. In this case, heat production can be reduced and / or the pressure in the piping can be reduced, which reduces network losses if the RTD information shows that the level of service that meets the criterion is achieved in customer properties with significantly less heat and / or pressure. Correspondingly, heat production can be increased and / or the pressure in the pipeline can be increased if the RTD information shows that the level of service in customer properties is insufficient. In this context, a set of information refers to regional entities formed from KPI values, which can be used to form an overall picture of the heat supply status of customer properties connected to different heat transmission pipelines in the district heating network.
Edullisesti valituille osatekijöille annetaan arvosanat esivalitun kriteerin mukaisesti ja arvosanoista lasketaan keskiarvo, joka muodostaa KPI-arvon pois lukien tilanteen, O jossa ainakin yhdelle osatekijälle annetaan huonoin mahdolli- O 25 nen arvosana, jolloin KPI-arvoksi muodostetaan huonoin mah- = dollinen arvosana. Tällä tavoin tieto asiakaskiinteistön e lämmöntoimituksen tilasta saadaan pakattua helposti luetta- E vaan muotoon asiakaskiinteistön päässä. 2 o 30 KPI-arvon laskemiseen käytettäviä osatekijöitä voi olla 2 - N 20 kappaletta, edullisesti 4 — 10 kappaletta, ja osatekijät N muodostetaan asiakaskiinteistön lämmönjakokeskuksen jonkin lämpötila-anturin tai venttiilin avautumisasteanturin tai paineanturin tai näiden yhdistelmien lukemista. Tällä tavoin voidaan muodostaa asiakaskiinteistön lämmöntoimituksen tilaa riittävän hyvin kuvaava KPI-arvo Jlämmöntoimituksen tilaa kuvaavista suureista.Preferably, the selected components are graded according to a preselected criterion, and the scores are averaged to form a KPI, except that at least one component is given the worst possible score, with the KPI being the worst possible score. In this way, the information about the heat supply status of the customer property e can be packaged in an easy-to-read format at the end of the customer property. 2 o 30 The components used to calculate the KPI value may be 2 to N 20, preferably 4 to 10, and the components N are formed by reading a temperature sensor or a valve opening degree sensor or a pressure sensor of a customer's heat distribution center or a combination thereof. In this way, a KPI value J can be formed that sufficiently describes the state of the heat supply of the customer property from the quantities describing the state of the heat supply.
Edullisesti asiakaskiinteistön tietoja verrataan läheisen lämmönsiirtoputkiston haaran tietoihin ja poikkeama lasketaan esivalitun kriteerin mukaisesti. Tällä tavoin saadaan tietoa lämmöntoimituksen tilasta sekä mahdollisista laitevioista.Preferably, the data of the customer property is compared with the data of the branch of the nearby heat transfer pipeline and the deviation is calculated according to a preselected criterion. In this way, information is obtained on the status of the heat supply and possible equipment faults.
Edullisesti lämmönjakelun aikaviive huomioidaan siten, että lämmöntuottaja tarvittaessa hidastaa informaationipun luke- mista aikaviiveen mukaisesti. Suurissa kaupungeissa lämmönja- kelun aikaviive voi olla päävoimalalta verkon ääripäihin jopa 8 tuntia. RTD-informaatio mahdollistaa älykkään ja oppivan järjestelmän, joka voi aikaviiveen huomioimalla hakea opti- maalisen tason lämmön toimituslämpötilalle eri ulkolämpötila- pisteissä, jolloin verkostohäviöitä voidaan laskea merkittä- västi samalla varmistaen hyvä palvelutaso asiakaskiinteis- töissä.Preferably, the time distribution of the heat distribution is taken into account so that the heat generator slows down the reading of the information bundle according to the time delay, if necessary. In large cities, the time delay for heat distribution can be up to 8 hours from the main power plant to the ends of the network. RTD information enables an intelligent and learning system that can apply the optimal level of heat supply temperature at different outdoor temperature points, taking into account the time delay, whereby network losses can be significantly reduced while ensuring a good level of service in customer properties.
Edullisesti optimaalinen taso lämmön toimituslämpötilalle eri ulkolämpötilapisteissä tallennetaan ja kaukolämpöverkon lämmöntuotannon parametrejä säädetään etukäteen eri ulkoläm- O pötilapisteissä sääennusteen mukaisesti huomioiden lämmönja- O 25 kelun aikaviive. Tällä tavoin RTD-infon mahdollistama oppiva = informaatiojärjestelmä hakee eri ulkolämpötilapisteissä e optimaalisen tason lämmön toimituslämpötilalle ja paineelle, = jolloin verkostohäviöitä voidaan laskea merkittävästi samalla > varmistaen hyvä palvelutaso asiakaskiinteistöissä. Optimaali- = 30 sella tasolla tarkoitetaan lämpötilaa, joka on riittävän N korkea asiakaskiinteistöjen lämmöntarpeen täyttämiseksi, N mutta toisaalta riittävän matala, jotta kaukolämpöverkostoon ei toimiteta turhaa energiaa.Preferably, the optimal level for the heat supply temperature at different outdoor temperature points is stored and the heat production parameters of the district heating network are adjusted in advance at different outdoor temperature points according to the weather forecast, taking into account the heat and heating time delay. In this way, the learning = information system enabled by RTD information retrieves the optimal level of heat supply temperature and pressure at different outdoor temperature points, = where network losses can be significantly reduced while> ensuring a good level of service in customer properties. At the optimal level, 30 means a temperature that is high enough to meet the heat demand of customer properties, but low enough not to supply unnecessary energy to the district heating network.
Edullisesti kaukolämpöverkoston lämmöntoimitustarpeen kasva- essa yli ennalta määrätyn raja-arvon ainakin osassa asiakas- kiinteistöjä lämmitysverkoston vesivirtaamaa supistetaan kaukolämpöverkoston jäähtymän parantamiseksi. Tällöin yhä pienenevällä kaukolämpöveden virtaamalla asiakaskiinteistöön saadaan siirrettyä energiaa. Verkostoon tulee näin lisää kapasiteettia muille asiakkaille kulutuspiikkien aikana, jolloin kaukolämmön tuottoa voidaan ylläpitää tasaisemmalla polttoaineteholla.Preferably, as the demand for heat supply in the district heating network increases above a predetermined limit value, the water flow in the heating network is reduced to improve the cooling of the district heating network in at least some of the customer properties. In this case, the ever-decreasing flow of district heating water to the customer's property will transfer energy. This adds more capacity to the network for other customers during consumption peaks, allowing district heat production to be maintained at a more even fuel efficiency.
Keksintöä kuvataan seuraavassa yksityiskohtaisesti viittaa- malla oheisiin eräitä keksinnön sovelluksia kuvaaviin piir- roksiin, joissa Kuva 1 esittää prosessikaavion keksinnön mukaisen lämmön- jakokeskuksen toiminnasta, ja Kuva 2 esittää periaatekuvan keksinnön mukaisen kaukoläm- pöverkoston toiminnasta.The invention will now be described in detail with reference to the accompanying drawings, in which Figure 1 shows a process diagram of the operation of a heat distribution center according to the invention, and Figure 2 shows a schematic diagram of the operation of a district heating network according to the invention.
Kuvassa 1 on esitetty eräs keksinnön mukainen lämmönjakokes- kus 10 prosessikaaviona. Kaukolämmön jakoputkiston 34 meno- linja 36 kuljettaa voimalaitokselta 102 tulevaa kuumaa kauko- lämpövettä asiakaskiinteistön 110 käyttöön. Kuuma kaukolämpö- O vesi kulkee säätöjärjestelmän 20 lämmitysventtiilin 41 ja O 25 käyttövesiventtiilin 42 kautta ja kiertää lämmönsiirtimissä = 50 lämmittäen kutakin valittua käyttökohdetta. Käyttökohde e voi olla kuvan 1 mukaisesti kiinteistön lämmitysputkiston 52 = vesi tai käyttövesiputkiston 54 vesi. Lämmönsiirtimiltä 50 > viilentynyt kaukolämpövesi palautetaan jakoputkiston 34 = 30 paluulinjan 38 kautta takaisin voimalaitokselle 102. Kuvan 1 N mukaisen sovellusmuodon lämmönjakokeskuksen 10 mittauslait- N teistoon kuuluu e kaukolämmön tuloveden lämpötila-anturi 11,Figure 1 shows a heat distribution center 10 according to the invention as a process diagram. The supply line 36 of the district heating distribution pipeline 34 transports hot district heating water from the power plant 102 for use by the customer property 110. The hot district heating water passes through the heating valve 41 and the hot water valve 42 of the control system 20 and circulates in the heat exchangers = 50, heating each selected application. According to Figure 1, the application e can be the water of the heating piping 52 = water of the building or the water of the domestic water piping 54. The district heating water cooled from the heat exchangers 50> is returned to the power plant 102 via the return line 38 of the distribution pipeline 34 = 30.
e lämmitysverkoston menoveden lämpötila-anturi 12, e kaukolämmön paluuveden lämpötila-anturi 13, e lämmitysverkoston paluuveden lämpötila-anturi 14, e käyttöveden menoveden lämpötila-anturi 15, e lämmitysventtiilin avautumisasteanturi 21, e käyttövesiventtiilin avautumisasteanturi 22, e kaukolämmön tuloputken paineanturi 31, e kaukolämmön paluuputken paineanturi 32.e heating network flow temperature sensor 12, e district heating return water temperature sensor 13, e heating network return water temperature sensor 14, e hot water flow temperature sensor 15, e heating valve opening degree sensor 21, e hot water valve opening temperature sensor 22, e hot water valve opening degree sensor 22, e return pipe pressure sensor 32.
Mittauslaitteisto on kytketty ohjausyksikköön 70, joka laskee kohteelle mittausarvojen perusteella yhden KPI-arvon, ja siirtää sen pilvipalveluun voimalaitoksen 102 käytettäväksi energiantuotannon optimointiin. Seuraavassa esimerkissä käsitellään yhden KPI-arvon muodostamista eräässä asiakas- kiinteistössä 110.The metering equipment is connected to a control unit 70, which calculates one KPI value for the object based on the measured values, and transfers it to the cloud service power plant 102 for use in optimizing energy production. The following example discusses the generation of a single KPI value in a client property 110.
KPI-arvo määritellään tässä tapauksessa kolmeportaisella asteikolla siten, että e taso 1 on surkea, e taso 2 on tyydyttävä, ja e taso 3 on hyvä. o Tässä sovellusmuodossa lämmönjakokeskuksessa RTD-infon osate- a kijöitä ovat: = 25 1. Kaukolämmön tuloveden lämpötila-anturin 11 ja lämmi- 2 tysverkoston menoveden lämpötila-anturin 12 luke- E mien erotus 2 . taso 1: 0 - 5%€ S . taso 2: 5 —- 10 °C S 30 e taso 3: yli 10 °CThe KPI value in this case is defined on a three-point scale so that e level 1 is poor, e level 2 is satisfactory, and e level 3 is good. o In this embodiment, the components of the RTD information in the heat distribution center are: = 25 1. The difference between the readings 2 of the district heating supply water temperature sensor 11 and the heating network flow temperature sensor 12. level 1: 0 - 5% € S. level 2: 5 —- 10 ° C S 30 e level 3: above 10 ° C
2. Kaukolämmön paluuveden lämpötila-anturin 13 ja läm- mitysverkoston paluuveden lämpötila-anturin 14 lu- kemien erotus e taso 1: yli 5°C 5 . taso 2: 3 - 5 °C . taso 3: 0-3 °C2. Difference between level 1 of the district heating return water temperature sensor 13 and the heating network return water temperature sensor 14: more than 5 ° C 5. level 2: 3-5 ° C. level 3: 0-3 ° C
3. Kaukolämmön tuloveden lämpötila-anturin 11 ja käyt- töveden menoveden Jlämpötila-anturin 15 lukemien erotus 10 . taso 1: 0 - 5”C . taso 2: 5 -— 10°C e taso 3: yli 10 °C3. The difference between the readings 10 of the district heating supply water temperature sensor 11 and the domestic hot water flow temperature sensor 15. level 1: 0 - 5 ”C. level 2: 5 -— 10 ° C e level 3: above 10 ° C
4. Lämmitysventtiilin avautumisasteanturin 21 lukema . taso 1: 90 — 100 % 15 . taso 2: 50 —- 90 % . taso 3: 0 — 50 %4. Reading of the heating valve opening sensor 21. level 1: 90 - 100% 15. level 2:50 - 90%. level 3: 0 - 50%
5. Käyttövesiventtiilin avautumisasteanturin 22 lukema e taso 1: 75 — 100 % . taso 2: 30 - 75 % 20 . taso 3: 0 - 30 % Keksinnön muissa sovellusmuodoissa RTD-infon osatekijöinä S voidaan käyttää myös esimerkiksi kaukolämmön tuloputken N paineanturin 31 ja kaukolämmön paluuputken paineanturin 32 - 25 lukemien erotusta tai muita kiinteistökohtaisesti soveltuvia 2 mittaussuureita. Eri asiakaskiinteistöt 110 voivat siis E muodostaa RTD-infon eri tavoin, mutta yksittäisessä asiakas- QR kiinteistössä 110 lasketaan aina yksi KPI-arvo, jolloin o lämmöntuottaja saa tiedon asiakaskiinteistöjen 110 suhteelli- O 30 sesta kapasiteetista yhdenmukaisessa muodossa.5. The level e of the hot water valve opening sensor 22 is 1: 75 - 100%. level 2: 30 - 75% 20. level 3: 0 - 30% In other embodiments of the invention, for example, the difference between the readings 31 of the district heating inlet pipe N and the district heating return pipe pressure sensor 32-25 or other measuring variables 2 suitable for the property can also be used as components of the RTD information. Thus, different customer properties 110 can generate RTD information in different ways, but in a single customer QR property 110 one KPI value is always calculated, whereby the heat producer receives information about the relative capacity of the customer properties 110 in a uniform format.
Jos yksikin edellä olevista RTD-infon osatekijöistä on 1, niin se on määräävä tekijä. Kokonaistaso on tällöin 1. Muuten KPI-arvoksi otetaan osatekijöiden keskiarvo. Tämä lasketaan paikallistasolla ja siirretään pilvipalveluun, josta se luetaan verkoston käyttäjän käyttöön ja yhdistetään kartta- pohjaiseen verkkotietomalliin, jonka avulla voidaan ohjata kaupungin lämmöntuotantoa ja pumppausta. Päätasolla huomioi- daan kaukolämmön viipymä hidastamalla dataa tarvittaessa. Tasoja voidaan muuttaa verkostoittain.If any of the above components of the RTD information is 1, then it is the determining factor. The total level is then 1. Otherwise, the KPI value is taken as the average of the components. This is calculated at the local level and transferred to the cloud service, where it is read for use by the network user and combined with a map-based network data model that can be used to control the city's heat production and pumping. At the main level, the residence time of the district heating is taken into account by slowing down the data if necessary. Levels can be changed by network.
Tavoite on, että kaupungissa yksikään kohde ei ole tasolla 1 vaan kaikki ovat tasolla 2. Yksittäiset kohteet voivat olla tasolla 3. Tällöin lämmön toimituslämpötila on optimaalisella tasolla. KPI-arvojen tasoja voi olla 3:n sijaan myös useam- pia, esimerkiksi 10, jolloin saadaan tarkempi ohjausvaikutus. Tasolla 1 olevat kohteet käydään yksitellen läpi ja eliminoi- daan säädöillä tai komponenttivaihdoilla. Näin toimien saa- daan koko kaupungin lämpötilatasoa ja pumppausta pienennet- tyä. Esimerkki 1: o 1. Kaukolämmön tuloveden lämpötila-anturin 11 lukema on O 25 75 °C ja lämmitysverkoston menoveden lämpötila- = anturin 12 lukema on 67 °C, jolloin näiden erotus e on 8 °C. Tällöin ollaan tasolla 2. = 2. Kaukolämmön paluuveden lämpötila-anturin 13 lukema > on 60 °C ja lämmitysverkoston paluuveden lämpöti- = 30 la-anturin 14 lukema on 56 °C, jolloin näiden ero- N tus on 4 *C. Tällöin ollaan tasolla 2. N 3. Kaukolämmön tuloveden lämpötila-anturin 11 lukema on 70 °C ja käyttöveden menoveden lämpötila-anturinThe goal is that no object in the city is at level 1 but all are at level 2. In this case, the individual objects can be at level 3. In this case, the heat supply temperature is at the optimal level. There may be more than 3 levels of KPIs, for example 10, for a more accurate control effect. Level 1 items are reviewed individually and eliminated by adjustments or component changes. By doing so, the temperature level and pumping throughout the city can be reduced. Example 1: o 1. The reading of the district heating inlet water temperature sensor 11 is 0 to 75 ° C and the reading of the heating network flow temperature = sensor 12 is 67 ° C, where the difference e is 8 ° C. In this case, the level is 2. = 2. The reading of the district heating return water temperature sensor 13 is 60 ° C and the reading of the heating network return water temperature sensor 14 is 56 ° C, whereby the difference between these is 4 ° C. In this case, the level is 2. N 3. The reading of the district heating inlet water temperature sensor 11 is 70 ° C and the reading of the domestic hot water temperature sensor
15 lukema on 58 °C, jolloin näiden erotus on 12 °C. Tällöin ollaan tasolla 3.The reading is 58 ° C, with a difference of 12 ° C. This is level 3.
4. Lämmitysventtiilin avautumisasteanturin 21 lukema on 70 %. Tällöin ollaan tasolla 2.4. The reading of the heating valve opening sensor 21 is 70%. This is level 2.
5. Käyttövesiventtiilin avautumisasteanturin 22 lukema on 50 %. Tällöin ollaan tasolla 2. Edellä määritettyjen tasojen keskiarvo on 2,2. Tämä voidaan pyöristää KPI-arvoksi 2, joka siirretään pilvipalveluun ja toimitetaan voimalaitokselle 102. Tavoite on, että kaikki kaukolämpöverkoston 100 kohteet ovat tasolla 2. Esimerkki 2:5. The reading of the hot water valve opening sensor 22 is 50%. In this case, we are at level 2. The average of the levels defined above is 2.2. This can be rounded to a KPI of 2, which is transferred to the cloud service and delivered to power plant 102. The goal is for all sites in the district heating network 100 to be at level 2. Example 2:
1. Kaukolämmön tuloveden lämpötila-anturin 11 lukema on 80 °C ja lämmitysverkoston menoveden lämpötila- anturin 12 lukema on 72 °C, jolloin näiden erotus on 8 *C. Tällöin ollaan tasolla 2.1. The reading of the district heating supply water temperature sensor 11 is 80 ° C and the reading of the heating network flow temperature sensor 12 is 72 ° C, whereby the difference between these is 8 ° C. This is level 2.
2. Kaukolämmön paluuveden lämpötila-anturin 13 lukema on 60 °C ja lämmitysverkoston paluuveden lämpöti- la-anturin 14 lukema on 56 °C, jolloin näiden ero- tus on 4 *C. Tällöin ollaan tasolla 2.2. The reading of the district heating return water temperature sensor 13 is 60 ° C and the reading of the heating network return water temperature sensor 14 is 56 ° C, whereby the difference between these is 4 ° C. This is level 2.
3. Kaukolämmön tuloveden lämpötila-anturin 11 lukema on o 70 °C ja käyttöveden menoveden lämpötila-anturin O 25 15 lukema on 58 °C, jolloin näiden erotus on 12 °C. = Tällöin ollaan tasolla 3. e 4. Lämmitysventtiilin avautumisasteanturin 21 lukema on = 70 %$. Tällöin ollaan tasolla 2. > 5. Käyttövesiventtiilin avautumisasteanturin 22 lukema = 30 on 80 %. Tällöin ollaan tasolla 1. Nyt RTD-infon 5. osatekijä on tasolla 1, mikä on määräävä tekijä. Pilvipalveluun kirjataan kohteen KPI-arvoksi 1.3. The reading of the district heating inlet water temperature sensor 11 is o 70 ° C and the reading of the hot water flow temperature sensor O 25 15 is 58 ° C, where the difference is 12 ° C. = This is level 3. e 4. The reading of the heating valve opening sensor 21 is = 70% $. In this case, the level is 2.> 5. The reading of the hot water valve opening sensor 22 = 30 is 80%. In this case, we are at level 1. Now the 5th component of the RTD information is at level 1, which is the determining factor. The KPI value of the object is recorded in the cloud service as 1.
Tällaiset kohteet käydään yksitellen läpi ja eliminoidaan säädöillä tai komponenttivaihdoilla.Such items are reviewed individually and eliminated by adjustments or component replacements.
Esimerkki 3:Example 3:
1. Kaukolämmön tuloveden lämpötila-anturin 11 lukema on 80 °C ja lämmitysverkoston menoveden lämpötila- anturin 12 lukema on 68 °C, jolloin näiden erotus on 12 *C. Tällöin ollaan tasolla 3.1. The reading of the district heating supply water temperature sensor 11 is 80 ° C and the reading of the heating network flow temperature sensor 12 is 68 ° C, whereby the difference between these is 12 ° C. This is level 3.
2. Kaukolämmön paluuveden lämpötila-anturin 13 lukema on 45 °C ja lämmitysverkoston paluuveden lämpöti- la-anturin 14 lukema on 41 °C, jolloin näiden ero- tus on 4 *C. Tällöin ollaan tasolla 2.2. The reading of the district heating return water temperature sensor 13 is 45 ° C and the reading of the heating network return water temperature sensor 14 is 41 ° C, whereby the difference between these is 4 ° C. This is level 2.
3. Kaukolämmön tuloveden lämpötila-anturin 11 lukema on 70 °C ja käyttöveden menoveden lämpötila-anturin 15 lukema on 58 °C, jolloin näiden erotus on 12 °C. Tällöin ollaan tasolla 3.3. The reading of the district heating supply water temperature sensor 11 is 70 ° C and the reading of the hot water flow temperature sensor 15 is 58 ° C, whereby the difference between these is 12 ° C. This is level 3.
4. Lämmitysventtiilin avautumisasteanturin 21 lukema on 40 %. Tällöin ollaan tasolla 3.4. The reading of the heating valve opening sensor 21 is 40%. This is level 3.
5. Käyttövesiventtiilin avautumisasteanturin 22 lukema on 20 %. Tällöin ollaan tasolla 3. Edellä määritettyjen tasojen keskiarvo on 2,8. Tämä pyöriste- o tään KPI-arvoksi 3, joka siirretään pilvipalveluun ja toimi- O 25 tetaan voimalaitokselle 102. Yksittäiset kohteet voivat olla = tasolla 3, mutta jos tasolla 3 olevia kohteita on paljon e kaukolämpöverkoston 100 2lämpöä/painetta voidaan vähentää, E jolloin säästetään energiaa. 2 o 30 Kuvassa 2 on esitetty periaatekuvana kaukolämpöverkosto 100, N johon kuuluu ainakin yksi voimalaitos 102, lukuisia haarautu- N via lämmönsiirtoputkia 104, pumppausasemia 106 sekä lukuisia asiakaskiinteistöjä 110, joilla on omat lämmönjakokeskuksensa 10, jotka määrittävät omat KPI-arvonsa. Lämmönsiirtoputkissa5. The reading of the hot water valve opening sensor 22 is 20%. In this case, we are at level 3. The average of the levels defined above is 2.8. This is rounded to a KPI of 3, which is transferred to the cloud service and delivered to power plant 102. Individual sites can be = at level 3, but if there are many sites at level 3, the heat / pressure of the district heating network 100 2 can be reduced, thus saving energy. Figure 2 shows in principle a district heating network 100 comprising at least one power plant 102, a number of branched heat transfer tubes 104, pumping stations 106 and a number of customer properties 110 with their own heat distribution centers 10 which determine their own KPI values. In heat transfer tubes
104 on lisäksi useita lämpötila-antureita 121 ja paineantu- reita 122. Voimalaitos 102 lukee lämmönjakokeskusten 10 KPI- arvoja pilvipalvelusta omaan analytiikkatyökaluunsa ja saa näin verkostostaan hyvän datan, miten kohteet pärjäävät missäkin olosuhteessa. Asiakaskiinteistö 110 toimittaa suhteellisen kapasiteettitie- don voimalaitokselle 102 informaationippuna, joka käsittää KPI-arvon lisäksi ainakin tunnistetiedon, joka käsittää tiedon asiakaskiinteistön 110 sijainnista. Voimalaitos 102 voi muodostaa asiakaskiinteistöjen informaationipuista alu- eellisia informaatiokokonaisuuksia 200, jotka käsittävät alueittaisten asiakaskiinteistöjen 110 suhteellisen kapasi- teettitiedon. Tällöin lämmönsiirtoputkien 104 painetta ja lämpötilaa voidaan säätää alueittain. Kuvan 2 kaltaisen, karttapohjaisen verkkotietomallin avulla voidaan ohjata kaupungin lämmöntuotantoa ja pumppausta. Tavoite on, että kaikki asiakaskiinteistöt 110 olisivat tasolla 2. Yksittäiset asiakaskiinteistöt 110 voivat olla tasolla 3, mutta jos tasolla 3 olevia kohteita on paljon, se on merkki siitä, että kaukolämpöverkoston 100 lämmönsiirto- putkin 104 lämpötilaa ja/tai painetta voidaan laskea ja näin o säästää energiaa. Jos suuri joukko asiakaskiinteistöjä 110 on O 25 tasolla 1, se on merkki siitä, että lämmöntoimitus on riittä- = mätön, jolloin lämmönsiirtoputkiston 104 lämpötilaa ja/tai e painetta on tarpeen lisätä. Yksittäisiä tasolla 1 olevia = asiakaskiinteistöjä 110 käydään yksitellen läpi ja korjataan > kohdekohtaisilla säädöillä ja/tai komponenttivaihdoilla. Näin = 30 toimien saadaan koko kaupungin lämpötilatasoa ja pumppausta N pienennettyä.104 also has a plurality of temperature sensors 121 and pressure sensors 122. Power plant 102 reads the KPI values of the heat distribution centers 10 from the cloud service into its own analytics tool, thus obtaining good data from its network on how the objects are performing under any circumstances. The customer property 110 provides relative capacity information to the power plant 102 as an information bundle that includes, in addition to the KPI value, at least identification information that includes information about the location of the customer property 110. The power plant 102 may form regional information entities 200 from the customer property information trees that comprise the relative capacity information of the regional customer properties 110. In this case, the pressure and temperature of the heat transfer tubes 104 can be adjusted regionally. A map-based network data model similar to Figure 2 can be used to control the city's heat production and pumping. The goal is for all customer properties 110 to be at level 2. Individual customer properties 110 may be at level 3, but if there are many objects at level 3, it is an indication that the temperature and / or pressure of the heat transfer pipe 104 in the district heating network 100 can be lowered and thus save energy. If a large number of customer properties 110 are at O level 1, this is an indication that the heat supply is insufficient, necessitating an increase in the temperature and / or pressure e of the heat transfer piping 104. Individual Level 1 = customer properties 110 are reviewed individually and repaired with> site-specific adjustments and / or component replacements. Doing this = 30 will reduce the temperature level and pumping N throughout the city.
N Edellä kuvattua RTD-informaatiojärjestelmää voidaan hyödyntää seuraavassa esitellyn kysyntäjoustojärjestelmän toteuttami-N The RTD information system described above can be used to implement the demand-side flexibility system described below.
seen, mutta kyseinen kysyntäjoustojärjestelmä voidaan toteut- taa myös ilman RTD-informaatiojärjestelmää.but this flexibility system can also be implemented without an RTD information system.
Kysyntäjoustojärjestelmän tavoitteena on tasainen polttoaine- teho kaukolämmön tuotannossa. "Tarkoitus on, että lämpöä pystytään tuottamaan edullisimmilla polttoaineilla ja meto- deilla mahdollisimman pitkään ja tasaisesti.The goal of the demand flexibility system is steady fuel efficiency in district heating production. "The aim is to be able to produce heat with the most economical fuels and methods for as long and evenly as possible.
Ulkolämpötila voi heilua vuorokaudenkin aikana merkittävästi, samoin asia- kaskiinteistöjen energiantarpeet.The outdoor temperature can fluctuate significantly even during the day, as can the energy needs of customer properties.
Tavoite on, että kaukoläm- pöverkostoa voidaan käyttää tasaamaan tätä kulutusta.The goal is that the district heating network can be used to balance this consumption.
Karke- asti menoveden lämpötila nousee hiukan kuumemmaksi kuin olisi pakko juuri sillä hetkellä ja välillä se sitten laskee hiukan asetusarvon alapuolelle.Roughly, the flow temperature rises slightly hotter than would be required at that moment and sometimes drops slightly below the setpoint.
Lämmönjakokeskukset viestivät takai- sinpäin RTD-infolla mikä niille riittää.The heat distribution centers communicate backwards with RTD information, which is enough for them.
Mikäli kaukolämpö- verkostossa kanta osoittaa tyytymättömyyden merkkejä, voidaan ottaa tyypillisesti muutaman tunnin ajaksi käyttöön kysyntä- jousto.If the stock in the district heating network shows signs of dissatisfaction, demand elasticity can typically be introduced for a few hours.
Tällä saadaan aikaa nostaa tuotantotehoa ja ajaa sitä kohteisiin asti.This gives time to increase production capacity and drive it to destinations.
Tai sitten mikäli näköpiirissä on ilman lauhtuminen tai kysynnän hiipuminen niin muita toimenpiteitä ei tarvita, jolloin säästyy rahaa.Or if there is a prospect of air condensation or declining demand, no further action is needed, saving money.
Kysyntäjoustoa tai tehonrajoitusta voidaan tehdä asiakaskiin- teistön näkökulmasta pitäen verkosta otettua tehoa mahdolli- O simman vakiona.Demand flexibility or power limitation can be done from the customer's point of view, keeping the power taken from the network as constant as possible.
Käytännössä siis käyttövesipiikin aikana O 25 ajetaan lämmitystehoa alas.In practice, during the hot water peak, the O 25 heating power is reduced.
Eli siis annetaan lämmityksen = menoveden virtaaman tai lämpötilan laskea ja sitä kautta e siirretään lämmityksen kulutusta ajallisesti eri kohtaan. = Tehomielessä siirtymä kyllä tapahtuu, mutta se ei tuo lähes- > kään aina aitoa joustoa järjestelmään, sillä 2-vetoisella = 30 käyttövesisiirtimellä varustetussa kohteessa käyttöveden N tehosta iso osa tulee kaukolämmön paluuvedestä, joka palaa N lämmityssiirtimeltä.That is, the heating = flow rate or temperature is allowed to decrease and through this e the heating consumption is transferred to a different point in time. = In terms of power, the transition does take place, but it almost does not always bring real flexibility to the system, because in a site with a 2-drive = 30 hot water converter, a large part of the hot water N power comes from the district heating return water returning from the N heating converter.
Eli tehomielessä siirtymä tapahtuu, mutta käytännössä jäähtymän kustannuksella.In other words, in the sense of power, the transition takes place, but in practice at the expense of cooling.
Toinen kysyntäjouston lähtökohta on voimalaitoksen tarve. Eli voimalaitos antaa signaalin, milloin he haluaisivat joustoa. Nyt kun jousto tapahtuu menoveden lämpötilaa rajoittamalla, niin teho kyllä laskee, mutta verkostoon se ei tuo kapasi- teettia samassa suhteessa. Tämä johtuu siitä, että menovettä rajoitettaessa patteriventtiilit ryhtyvät aukeamaan, paineoh- jatut pumput lisäävät kierroksiaan. Virtaama järjestelmässä nousee ja jäähtymä alkaa heikentyä. Kaukolämmön ensiöpuolella virtaama vähentyy suhteessa vähemmän kuin teho. Eli kaukoläm- mön tuloputken kapasiteettia hävitään enemmän kuin mitä tehoa kiinteistön näkökulmasta rajoitetaan. Ongelmaa lähestyessä suoritetaan seuraavat toimenpiteet.Another starting point for demand elasticity is the need for a power plant. That is, the power plant gives a signal when they would like flexibility. Now that the flexibility is done by limiting the flow temperature, the power decreases, but it does not add capacity to the network in the same proportion. This is because when the flow is limited, the radiator valves start to open, the pressure-controlled pumps increase their speed. The flow in the system increases and the cooling begins to weaken. On the primary side of district heating, the flow is reduced proportionally less than the power. In other words, the capacity of the district heating inlet pipe is lost more than the capacity is limited from the property's point of view. As the problem approaches, the following steps are taken.
1. Kysyntäjouston tarve voidaan ensin varmistaa RID- informaation avulla.1. The need for elasticity of demand can first be verified by means of RID information.
2. Kun verkoston sisältämä potentiaali on käytetty, käynnistetään kysyntäjoustotoimenpiteet.2. Once the potential of the network has been used, demand elasticity measures will be launched.
3. Kysyntäjousto toteutetaan siten, että kiinteistöjen tehonrajoitustoimenpiteet saadaan vähintään täysimääräi- sesti hyödyksi verkostossa. Menoveden lämpötilan rajoi- tus ei ole oikea metodi —- varsinkaan kohteissa, joissa on paineohjatut pumput, joiden virtaama lisääntyy tehon- rajoituksen yhteydessä. Näissä kohteissa tämän tyyppinen o tehonrajoitus antaa vain näennäishyötyä. S 25 4. Ratkaisu on nykyisiin älykkäisiin lämmönjakokeskuk- = siin, kuten esimerkiksi HögforsGST:n FiksuGST®, lisättä- e vä toiminto, joka lisää kaukolämpöverkon toimituskykyä = jouston aikana jopa 50 % enemmän kuin mitä kiinteistöt > leikkaavat kulutustaan. Joustossa mukana olevia kiin- = 30 teistöjä tarvitaan huomattavasti vähemmän kuin muilla N metodeilla ja niiden vaikutus on huomattavasti suurempi N kokonaisuuden kannalta. Metodissa tehonrajoituksen aika- na patteriverkoston vesivirtaamaa supistetaan, joka saa aikaan verkoston jäähtymän parannuksen ja sen, että yhä pienenevällä kaukolämpöveden virtaamalla asiakaskiin- teistöön saadaan siirrettyä energiaa. Kiinteistön tehon käyttöä rajoitetaan, mutta kaukolämpöveden virtaama tip- puu huomattavasti enemmän. Verkostoon tulee näin lisää kapasiteettia muille asiakkaille. Metodi ei myöskään ra- sita kiinteistön järjestelmää lämpölaajenemisella, eikä putkistojen rikkoontumisen riskiä ole. Yhdessä RTD-infon kanssa saadaan merkittävä joustopotentiaali koko verkos- toon.3. The elasticity of demand shall be implemented in such a way that the capacity-limiting measures of the buildings are at least fully exploited in the network. Limiting the flow temperature is not the right method —- especially in areas with pressure-controlled pumps that increase the flow in connection with the power limit. In these locations, this type of o power constraint provides only an apparent benefit. S 25 4. The solution is to add a function to existing intelligent heat distribution centers, such as FögsuGST® from HögforsGST, which increases the delivery capacity of the district heating network by up to 50% more than what the properties> cut. The real estate involved in the flexibility is considerably less needed than with the other N methods and their effect is considerably greater for the N whole. In the method, during the power limitation, the water flow in the radiator network is reduced, which results in an improvement in the cooling of the network and the transfer of energy to the customer's property by the ever-decreasing flow of district heating water. The use of the property's capacity is limited, but the flow of district heating water drops considerably more. This adds more capacity to the network for other customers. The method also does not burden the property system with thermal expansion, and there is no risk of pipelines breaking. Together with the RTD information, significant flexibility potential is obtained for the entire network.
Edellä esiteltyä kokonaisratkaisua voidaan vielä tehostaa asentamalla muutamiin kriittisiin verkoston kohteisiin DHAC- moduulilla toimiva järjestelmä, jolla kaukolämpöverkkoon saadaan entisestään lisättyä kapasiteettia ja jäähtymää parannettua. Nämä järjestelmät toimivat parhaiten, jos kiinteistöissä on paljon lämmönsiirtimiä, jotka toimivat tehokkaasti. Edulli- sesti lämmönsiirtimet ovat pitkiä siirtimiä, joilla on kyky toimia pienemmillä virtaamilla hyvällä jäähtymällä. Myös patteriverkostojen oikeanlaiset perussäädöt auttavat kokonai- suutta toimimaan paremmin. O Ennen tulevaa tehonrajoitusta paikallinen lämpökeskus voi O 25 ladata lämpöä seuraavasti. Pumpun kierrosnopeutta alennetaan = ja samalla nostetaan menoveden lämpötilaa. Kun tehorajoitus e tulee, järjestelmässä on normaalia lämpimämpää vettä kierros- = sa. a 2 o 30 Tätä voidaan soveltaa varsinkin varaajan yhteydessä ja muil- N lakin primäärilämmönlähteillä kuin kaukolämmöllä.The overall solution presented above can be further enhanced by installing a system with a DHAC module in a few critical network sites, which will further increase the capacity and cooling of the district heating network. These systems work best if the property has a lot of heat exchangers that work efficiently. Preferably, the heat exchangers are long exchangers that have the ability to operate at lower flows with good cooling. The right basic adjustments of the radiator networks also help the whole to work better. O Before the next power limit, the local heating system can charge the heat as follows. The pump speed is reduced = and the flow temperature is raised at the same time. When the power limit e comes, there is warmer water than normal in the system. a 2 o 30 This can be applied especially in connection with the accumulator and with primary heat sources other than district heating.
Claims (15)
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FI20195974 | 2019-11-15 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| FI20206149A1 FI20206149A1 (en) | 2021-05-16 |
| FI129350B true FI129350B (en) | 2021-12-31 |
Family
ID=76790784
Family Applications (2)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| FIU20214060U FI13016Y1 (en) | 2019-11-15 | 2020-11-13 | Information system for a district heating network |
| FI20206149A FI129350B (en) | 2019-11-15 | 2020-11-13 | Information system for a district heating network and method in connection with the district heating network |
Family Applications Before (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| FIU20214060U FI13016Y1 (en) | 2019-11-15 | 2020-11-13 | Information system for a district heating network |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| FI (2) | FI13016Y1 (en) |
-
2020
- 2020-11-13 FI FIU20214060U patent/FI13016Y1/en active IP Right Grant
- 2020-11-13 FI FI20206149A patent/FI129350B/en active IP Right Grant
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| FI13016Y1 (en) | 2021-09-08 |
| FI20206149A1 (en) | 2021-05-16 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US7225171B2 (en) | Air conditioning equipment operation system and air conditioning equipment designing support system | |
| RU2663876C2 (en) | Intelligent electronic interface for thermal energy storage module, and methods for stored thermal energy and thermal energy storage capacity trading | |
| EP2356387B1 (en) | Hybrid heating system | |
| EP2479505B1 (en) | Heating-Cooling-Capacity measurement controlling and expenses-sharing system and method | |
| US20090299660A1 (en) | Method and System to Identify Utility Leaks | |
| CN109681957A (en) | A kind of heat exchange station heat load prediction method | |
| US20190318281A1 (en) | Profiling of hot water use from electrical thermal storage vessels | |
| RU2014126365A (en) | METHOD FOR REGULATING THE ROOM TEMPERATURE IN ONE OR A GROUP OF MULTIPLE ROOMS, AND ALSO A DEVICE FOR PERFORMING THE METHOD | |
| CN102326062B (en) | Heat metering for central thermal energy installation | |
| JP6033674B2 (en) | Heat supply control device, heat supply system, and heat supply control method | |
| KR100997361B1 (en) | Heating energy supply method for district heating system using outdoor temperature prediction | |
| CN102272528A (en) | Controller for energy supply systems | |
| CN103314266A (en) | Heat source system, control method therfor, and program therefor | |
| WO2016125583A1 (en) | Heat source system operation management device, heat source system operation management method, and computer program | |
| FI129350B (en) | Information system for a district heating network and method in connection with the district heating network | |
| JP6979207B2 (en) | Water distribution control system | |
| JP2016067125A (en) | Energy equipment operation controller and energy equipment operation control method | |
| KR100997340B1 (en) | Heating energy supply system and integrated management method for district heating system | |
| CN102306245A (en) | Household-based heat metering method and system based on mathematical model of central heating system | |
| KR101450063B1 (en) | Active type energy management system for building | |
| JP7034193B2 (en) | Heat source operation support system | |
| JP3724912B2 (en) | Turbine optimum load distribution device | |
| Bass et al. | An integrated approach for optimizing the operation of modern heat supply systems | |
| CN110726272B (en) | Cold station performance prediction system and method | |
| KR102647061B1 (en) | Method for determining energy price using the energy transaction vup platform |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| FG | Patent granted |
Ref document number: 129350 Country of ref document: FI Kind code of ref document: B |