Jahutustehnoloogia

Allikas: Energiatalgud

Energiatehnoloogiad.png

Artikkel Jahutustehnoloogiad kirjeldab erinevaid tehnoloogiaid, mida jahutuseks kasutatakse. Samuti antakse ülevaade jahutusseadmetest. Jahutusseadmeteks mõiste kontekstis nimetatakse masinat, seadet või paigaldist, mida on tarvis siseruumi õhutemperatuuri kontrollimiseks või alandamiseks. [1]


Peaartikkel: Energiatehnoloogiad;
Seotud artiklid: Energiaressursid; Soojuspumbad; Kaugküte; Lokaalküte; Hoonete energiatõhusus


Üldist

Jahutuse ülesandeks ning ka põhieesmärgiks on välistada ruumiõhu temperatuuri tõusmine üle lubatud väärtuse, mis tähendab tagada inimestele soojuslik mugavus ja/või kindlustada tehnoloogilise protsessi jaoks vajalikud tingimused. Ruumiõhu temperatuuri tõusmine välisõhu temperatuurist kõrgemaks on põhjustatud kütteta ruumis eralduvast vabasoojusest, eelkõige, kuna see on suurem ruumi soojuskadudest. Meie kliimas on tarvis projekteerida elamud selliselt, et täiendavaid seadmeid hoone jahutamiseks (akendega tuulutmine, päikesevarjud, öine jahutus ventilatsiooniga) pole tarvis kasutada. [2]

Jahutussüsteemid

Seotud artikkel: Energiaressursid; Kaugküte; Hoonete energiatõhusus


Jahutussüsteemide eesmärgiks on nagu eelnevalt mainitud, välistada ruumiõhu temperatuuri tõusmine üle lubatud väärtuse ning kindlustada soojuslik mugavus. Selleks tuleb jahutatavate ruumide puhul eemaldada liigsoojus ning samuti jahutada sissepuhkeõhku. Jahutussüsteemi kirjeldav joonis on toodud joonisel 1.

Jahutussüsteemide puhul kehtib ka teatud liigitus, mis on toodud järgnevalt [2]:

  • jahutus külmakandja järgi;
  • jahutus ruumiseadmete järgi;
  • jahutus külma saamise järgi.

Jahutus külmakandja järgi toimub kas õhu, vedeliku või külmaine (nt. freoon) järgi. Õhu kui külmakandja korral transporditakse jahe õhk ventilatsiooniga ruumidesse ja soe õhk eemaldatakse väljatõmbesüsteemiga. Vedeliku kui külmakandja korral paiknevad ruumides vedelik-õhk soojusvahetid, milledeks võivad olla näiteks konvektorpuhurid, jahutuspalgid jne. Külmaine kui külmakandja korral on külmakandja jahutussüsteemid analoogsed kompressorkülmajaamadega. Ruumis paiknev õhk-freoon tüüpi soojusvaheti (aurusti), kus freooni aurustumiseks vajalik soojus võetakse ruumiõhult. Illustratiivselt on liigitus toodud joonisel 2.

Ruumiseadmeid, mida jahutuseks kasutatakse, on samuti mitmeid. Kasutusel on jahutuspalgid, üldise tava kohaselt paiknevad laealuses tsoonis. Jahutuspalgid jagunevad omakorda passiivpalkideks (loomulik konvektiivne soojusvahetus) ning aktiivpalkideks, kus ventilatsiooniõhk suunatakse läbi düüside haarates seejuures kaasa ruumiõhu. Jahutuseks ruumides kasutatakse veel ka konvektorpuhureid (fancoil), millede näol on tegu ventilatsiooni ringlusõhu-seadmega, mis koosneb jahutuspatareist, ventilaatorist ning filtrist. Jahutuseks ruumiseadmetena kasutatakse veel ka akna- ja mobiilseid konditsioneere ning täppiskonditsioneere. [2]

Jahutus külma saamise järgi võib toimuda kaugjahutusena, mille aluseks on tsentraalne külmajaam. Samuti võib olla tegemist kompressorkülmajaamadega, absorbtsioonikülmajaamadega, kus külma "valmistatakse" soojuse abil, kasutades ära teatud ainete (nt. H20-LiBr) omadusi ning kus rõhu tõstmine toimub termokeemilise komprimeerimise abil. Jahutus külma saamise järgi võib toimuda ka gradiirides või vabajahutusena. [2]

Jahutustegur

Jahutusteguriga iseloomustatakse külmatootmise efektiivsus, mis näitab, kui palju kulub ajahetkel primaarenergiat (nt elekter, soojus) ühe ühikuna külma tootmiseks. Jahutustegurit tähistatakse COP ning see avaldub järgnevalt [2]:

                     COPjah = Φkasulik / Φprimaar

kus

Φkasulik on ajahetkel toodetud energia;
Φprimaar on sel ajahetkel külmavõimsuse tootmiseks kulunud primaarenergia.


Näiteks kompressorjahutusseadmete jahutusteguriks (COP) on 3...5 ning absorbtsiooniseadmete jahutusteguriks on 0,5...0,8. [2]

Energiasäästumeetmed

Meetmed ruumiõhu temperatuuri alandamiseks, passiivjahutuse meetodid

Meetmed selleks on toodud järgneva loeteluna [2]:

  • optimaalne paigutus ilmakaarte suhtes;
  • optimaalne soojusisolatsioon;
  • päikesekiirguse mõju vähendamiseks päikesekatted (ribikardinad, kardinad, välimised päikesekatted) ning akende päikese läbivusteguri vähendamine (spetsiaalsed klaasid, kiled jne);
  • ruumi sisemiste soojuseralduste (valgustus, elektriseadmed) vähendamiseks kasutada energiasäästlikumaid seadmeid või kasutada neid sihipäraselt;
  • öise jahutuse oskuslik kasutamine - öisel ajal, mil välisõhu temperatuur on madalam, saab ventilatsioonisüsteemi abil jahutada maha hoone konstruktsioonid ja mööbli. Samaaegselt ei tohi töötada soojustagasti;
  • maakollektori kasutamine jahutamiseks;
  • jälgida, et jahutussüstemi tööd juhtivad ruumikontrollerid ei oleks seadistatud liiga madala ruumiõhu temperatuurile.

Meetmed külma tootmisel

Energiasäästumeetmed külma tootmisel on toodud loeteluna [2]:

  • õige suurusega tasandusmahuti õimaldab vähendada kompressorite lülituste arvu ja tõsta perioodi jahutustegurit;
  • elektrienergia sääst aurustumistemperatuuri 1 °C tõusu korral on 1...2% ning kondenseerumistemperatuuri alanemisel 2...5% 1 °C kohta;
  • soojusvahetuspindade puhtuse tagamine;
  • kondensaatorite ja vedelikjahutite asetamine võimalikult jahedasse kohta;
  • kui ruumid vajavad jahutamist ka alla 0 °C välistemperatuuri, siis kaaluda vabajahutuse rajamise otstarbekust;
  • kompressorite madalatemperatuurilise soojuse ärakasutamine.

Kaugjahutus

Seotud artikkel: Energiaressursid; Kaugküte; Lokaalküte; Hoonete energiatõhusus

Taustaks

Jahutuse turg on järjest kasvamas ning kaugjahutuse süsteemid on paljudes kohtades sobivaks lahenduseks. Põhjusteks sellisele situatsioonile on üha kasvav kodu- ja kontorielektroonika kasutamine ning samuti ka globaalse temperatuuri tõus. [3]

Tänapäevasel jahutusturul on siiski teatud probleemid, milledeks on [4]:

  • tavapärased jahutuslahendused baseeruvad valdavalt statsionaarsetel elektrilistel jahutitel;
  • suured tarbitavad primaarenergia kogused ja kasvuhoonegaaside heitkogused;
  • tavapärased lokaalsed jahutuslahendused tingivad oluliselt elektri tipukoormuse;
  • tavapärast lokaalsete jahutuslahenduste mõju on "peidetud" elektriarvetesse.

Kaugjahutus on üks lahendustest, mis võib olla lahendusteks toodud probleemidele. Jahutust kui sellist kasutatakse peamiselt kontori- ja ettevõtteruumides, kuid samuti ka erinevates tööstusprotsessides. Nõudlus jahutuse vastu on oluliselt kasvanud. Seni kasutatakse külma juhtimiseks paljuski freoone (CFC ja HCFC), mis on tugevad kasvuhoonegaasid, mis lekkimisel tekitavad kahju ning mille alternatiiviks on kaugjahutus. [5]

Kaugjahutust toodetakse erinevate meetoditega. Üheks võimaluseks on merest või lähedalasuvast teisest veekogust külma põhjavee ülespumpamine ning selle jaotamine analoogselt kaugküttele. Nimelt on kaugjahutus täpselt sama asi kui kaugküte - erinevuseks on see, et kuuma vee jaotamisel (~60...120°C) kütteks kasutamisel, jaotatakse külma vett temperatuuril 2-3...10°C, eesmärgiga jahutada. Analoogselt kaugküttega koosneb süsteem soojusvahetitest ja pumpadest, tootmisahelast, jaotusahelast ning lõpptarbija varustusahelast, millel kõigil on oma soojusisolatsioon. [3],[5]

Kasu kaugjahutusest

Kasu ühiskonnale ning kaugjahutuse keskkonnaalased eelised

Kasud ühiskonnale on kajastatud neljas erinevas valdkonnas ning need on toodud tabelis 1. Kaugjahutuse keskkonnaalased eelised on toodud järgneva loeteluna [6]:

Primaarenergia säästmine

Kaugjahutus hinnatakse vähem kasutavat primaarenergiat kui tavapärast lokaalsed jahutuslahendused. Primaarenergia tootmist ning lõpptarbimist kirjeldab joonis 4. Tähendab see seda, et kaugjahutuse kohaletoimetamiseks kulub vähem primaarenergiat kui tavapärasel lokaalsel külma tootmisel. See selgub, kui võrrelda erinevaid primaarenergia faktoreid ja teha kogu tarneahela mõõtmisi alates väljavoolust ja konverteerimisest kuni kohaletoimetamiseni kliendile. Lisaks kirjeldab primaarenergia säästmist tabel 2. [4]

Kasvuhoonegaaside heitkoguste vähendamine

Võrreldes kaugjahutust tavapärase, paikse külmatootmisega, emiteerib kaugjahutus vähem kasvuhoonegaase. Hinnanguliselt - kui kaugjahutus kataks 25% Euroopa jahutusturust, siis võiks CO2-emissioone vähendada igal aastal 42...50 miljoni tonni võrra, mis on ligikaudu võrdne 9 500 000 sõiduauto keskmise aastase heitkogusega (vt. ka joonis 5). [4]

Elektri tarbimise ja tipukoormuste vähendamine

Tipukoormused on viimastel aegadel suurimaks asjaoluks suveperioodidel. Nimelt on suurimad tipukoormused paljudes piirkondades ning maades registreeritud suvisel ajal, mis survestab elektrivõrke ja tekitab investeeringute vajaduse elektri tipukoormuse katmiseks. Kaugjahutus oleks võimaluseks neid lünki täita. Juhul kui kaugjahutus kataks 25% Euroopa jahutusturust, võiks aastast elektritarbimist vähendada 50...60 TWh võrra (mis on keskmiseks 10 miljoni elaniku tarbimiseks) ja EL väldiks sellisel juhul 30 mld euro investeerimist elektri tipuvõimsuste tarvis (lisaks vt. joonis 6). [4]

Kaugjahutus maailmas

Kaugjahutus on eelkõige tuntud Saksamaa ja Põhja-Euroopa suurlinnades. Samuti on mõned jaamad Itaalias, Hispaanias ja Prantsusmaal. Jahutus korraldamist nimetatud asukohtades kirjeldab joonis 3. Kasutatud on üksikuid kompressorseadmeid ruumides või korterites, suuremate kompressorseadmetega hoones tervikuna või soojuslike absorbeerivate jahutusseadmetega hoones tervikuna või ainult külma vee jaoks. [7]

Suurtes Põhja-Euroopa linnades (Stockholm, Goteborg, Helsingi) kasutatakse soojuslikke absorbeerivaid jahutusseadmeid, mis asuvad tarbijate juures. [7]

Kaugjahutus Eestis

Hetkel Eestis kaugjahutusturg kui selline puudub - on ainult soojuse ülekanne. Küll aga on Fortum AS jahutusturul vägagi aktiivne. Nimelt asub Stockholmis üks maailma suurimaid jahutussüsteeme. Samuti omab Fortum jahutuskogemust juba ligi 20 aastat ning Fortumi näol on tegu ühe maailma parima kaugjahutuse know-how organisatsiooniga. Eesti kaugjahutuse pioneeriks on saamas Tartu, kuhu Fortum Tartu AS on otsustanud investeerida Tartu kesklinna kaugjahutusjaama ja -võrgu ehitamisse.

Kaugjahutusprojekti plaani kohaselt rajatakse 13 MW jahutusjaam Emajõe äärde Fortum Tartu AS kinnistule ning samuti rajatakse 1,3 km pikkune kaugjahutusvõrk Tartu kesklinna. Kaugjahutusjaam kasutab jahutuse tootmiseks nii traditsioonilisi tööstuslikke jahutusseadmeid kui ka külma jõevett. Erinevate lahenduste paindlik kombineerimine erinevatel aastaaegadel võimaldab optimeerida külmamasinate töörežiime ja võimsust, mistõttu on võimalik klientidele jahutust pakkuda ligikaudu kolmandiku võrra odavamalt kui tavaliste kliendi juures paiknevate ning elektrit kasutavate lokaalsete jahutusseadmetega. Prognooside kohaselt ühendatakse esimene klient kaugjahutusvõrku 2015. aasta lõpuks. [8],[9]

Passiivne arhitektuuriline jahutus

Passiivset artitektuurilist jahutust kasutatakse enamasti selleks, et vältida ühiskondlike hoonete ülekütmist tingituna otsesest päikesekiirgusest ning samuti ennetamaks räiguse probleeme, mida otsene päikesekiirgust esile võib kutsuda. Passiivseks arhitektuuriliseks jahutuseks on erinevaid võimalusi ja lahendusi, millest mõned on siinkohal toodud [10]:

  • väikese valgusläbivusteguriga klaasid - tegur iseloomustab valguse hulka, mis akent läbib ja jõuab ruumi. Kui näiteks teguriks on 0,4, siis tähendab see, et 40% klaasile jõudnud valgusest läbib klaasi ja 60% peegeldub tagasi. Väikese valgusläbivusteguriga klaaside kasutamine on laialdaselt rakendatav meetod ja ilmselt enimkasutatud passiivne arhitektuuriline lahendus Eesti tingimustes;
  • sirmid - sirmid on samuti päikesekiirguse blokeerimiseks üks enimkasutatud ja tuntud passiivse arhitektuurilise lahenduse liike. Neil on palju erinevaid võimalusi, olles näiteks staatilised või mehaaniliselt liigutatavad vastavalt vajadusele;
  • isevarjestav fassaad - isevarjestavate fassaadide kavandamiseks on mitmeid variante. Üheks neist on kavandada kaldega fassaad (kui suure ja millises suunas kaldega fassaad kavandada, sõltub eeskätt hoone asukohast ja paiknemisest päikese suhtes). Eesti tingimustes võiks kõne alla tulla kontorihoonete lõunafassaadi kavandamine teatud kaldega. Teiseks variandiks on olukord, kui üle katuse ulatub välissirm, mis Eesti oludes võiks kõne alla tulla madalate, maksimaalselt kuni kahekorruseliste kontorihoonete kavandamisel. Kolmanda ja praktikas enimkasutatud variandina on eelnimetetute kobinatsioon.
RSS uudisvoog

Jahutussüsteem.jpg
Joonis 2. Jahutussüsteemide liigitus külmakandjate järgi [2]
Liigitus külmakandja järgi.jpg
Joonis 3. Kaugjahutuse versioonid maailmast [7]
Jahutus maailmas.jpg
Joonis 5. Kasvuhoonegaaside heitkoguste vähenemine [4]
CO2 emissioonide vähendamine.jpg
Joonis 6. Elektri tarbimise ja tipukoormuse vähenemine [4]
Elektri tarbimine ja tipukoormus.jpg

Viited

  1. Riigi Teataja. Andmete loetelu soojus- ja jahutusseadmete registreerimisel ja nende edastamise kord. 18.02.2015.
  2. 3,0 3,1 Zethraeus, B. Biomass energia tootmiseks - Energia muundamine.
  3. 4,0 4,1 4,2 4,3 4,4 4,5 4,6 4,7 Frohm, H .Renewable Smart Cooling for Urban Europe (Rescue). Eelised kaugjahutusest.
  4. 5,0 5,1 Swedish Energy Agency. Energia Läänemere ümbruses.
  5. Frohm, H. Renewable Smart Cooling for Urban Europe (RESCUE). RESCUE projekt.
  6. 7,0 7,1 7,2 Transplan. Lüsi, M. Energiasäästu ideederaamat.
  7. Külaots, M. Fortum Tartu AS. Konkurentsivõimelised kaugküttelahendused Eestis.
  8. Külaots, M. Fortum Tartu AS. Fortum Tartu investeerib 5,7 miljonit eurot keskkonnasõbralikku kaugjahutusse. (23.02.2015).
  9. Voll, H. Tallinna Tehnikaülikool. Passiivsete arhtektuuriliste jahutusmeetmete kasutamine ühiskondlike hoonete kavandamisel. Innovatiivne lähenemine energiakokkuhoiule.
  10. Statistikaamet. KE024: Energiabilanss kütuse või energia liigi järgi, TJ. (19.02.2015)


Täiendavat lugemist

Aasta Kategooria Pealkiri
2010 Ettekanne Energiasääst läbi passiivse arhitektuurilise jahutuse ja või kütte meetodite kavandamise
- Uurimus Passiivsete arhtektuuriliste jahutusmeetmete kasutamine ühiskondlike hoonete kavandamisel. Innovatiivne lähenemine energiakokkuhoiule
2012 Aruanne Best available technologies for the heat and cooling market in the European Union
2014 Ettekanne Eelised kaugjahutusest
2014 Ettekanne Tarbimise juhtimise võimalused Eestis
2012 Ettekanne Taastuvenergia 100% - üleminek puhtale energiale
2014 Ettekanne Kaugküte vs lokaalkte. Reaalsed lahendused
2012 Ettekanne Terviklik lähenemine energiatõhusale planeerimisele ja ehitamisele
2012 Ettekanne Energiatõhususe valdkonna regulatsioonidest
2012 Ettekanne Hoonete energiatõhususest
- Õppematerjal Energia Läänemere ümbruses
- Käsiraamat Biomass energia tootmiseks - Energia muundamine
- Aruanne Energiasäästu ideederaamat
2013 Ettekanne Konkurentsivõimelised kaugküttelahendused Eestis
2014 Ettekanne RESCUE projekt
2014 Ettekanne Rescue Projekt
2014 Ettekanne Kaugjahutuse (KJ) võimalused Tartus
2014 Ettekanne Säästev energia Tartus - põhiuuringud ja esimesed rakendusalased sammud


Kontaktvõrgustik

Kontaktvõrgustik on koostamisel. Kui soovite artikli kontaktvõrgustikuga liituda, võtke ühendust artikli teemahalduriga.


On Teil ettepanekuid, kuidas "JAHUTUSTEHNOLOOGIA" artiklit täiendada? Leidsite infot, mis ei ole enam ajakohane või vajab täpsustamist? Võtke ühendust artikli "JAHUTUSTEHNOLOOGIA" teemahalduriga MARGUS ALTEMENT e-aadressil margus.altement@arengufond.ee või avaldage arvamust selle artikli ARUTELU all.

Personaalsed tööriistad
Energiatalgud Energiaühistud
Nimeruumid

Variandid
vaatamisi
Toimingud
Tööriistad