Kaukolämpö

Asiakkaan laitteet

Asiakkaat ottavat kaukolämmön vastaan lämmönjakokeskuksessa, jossa on lämmönvaihdin. Vaihdin siirtää lämmön kaukolämpöverkosta asiakkaan lämmönjakoverkoston kautta rakennuksissa oleviin lämmönjakolaitteisiin, kuten pattereihin, lattialämmitysverkostoon tai ilmanvaihtoon sekä lämpimään käyttöveteen. Asiakkaan rakennuksessa ja lämmönjakolaitteissa kiertää lämmin käyttövesi, joka on erillään vaihtimessa kaukolämpövedestä, joka on värjättyä.
Asiakkaan lämmönjakokeskukseen vaihdinpakettiin kuuluvat lämmityksen ja käyttöveden lämmönsiirtimet sekä mahdollinen ilmanvaihtosiirrin, säätölaitteet, pumput, paisunta- ja varolaitteet, lämpö- ja painemittarit sekä sulkuventtiilit. Lämmönjakokeskukset ovat tehdasvalmisteisia kokonaisuuksia. Lämmönjakokeskus asennetaan yleensä erilliseen tekniseen laitetilaan. Laitteiden tilantarve on pieni, koska kattiloita, varaajia tai polttoainevarastoja ei tarvita.

Kaukolämpöverkko

Lämpö siirretään asiakkaille kuumana vetenä suljetussa kaksiputkisessa kaukolämpöverkossa. Kuuma vesi johdetaan kiinteistön lämpöjakokeskukseen, jossa se luovuttaa lämpöä vaihtimen kautta asiakkaiden lämmitysverkkoon ja lämpimän käyttöveden valmistukseen. Talot käyttävät lämpöä huoneiden ja käyttöveden lämmittämiseen sekä ilmanvaihtoon. Kaukolämpöverkon vesi palaa jäähtyneenä paluujohdossa takaisin tuotantolaitokseen uudelleen lämmitettäväksi. Kaukolämpövesi ei kierrä talojen lämmitysverkossa.
Rakennukseen tulevan kaukolämpöveden lämpötila vaihtelee kovimpien pakkasten vähän 115 ⁰C:sta kesäajan noin 65 ⁰C:een. Asiakkailta tuotantolaitoksiin palaavan veden lämpötila vaihtelee 25–50 asteen välillä. Rakennuksen lämmityslaitteet toimivat hyvin, kun kaukolämpöverkkoon palaavan veden lämpötila on alle 45 ⁰C. Lämmityskaudella hyvä jäähtymistaso on 40–60˚C.
Kaukolämpövesi on käsitelty mekaanisten epäpuhtauksien ja hapen poistamiseksi ja putken sisäpuolisen korroosion estämiseksi. Usein vesi myös värjätään mahdollisten vuotojen tai vaurioiden paikantamiseksi. Veden vihertäväksi muuttava väriaine ei ole terveydelle eikä ympäristölle vaarallista. Kaukolämpövesi on värjätty vihertävän keltaisella, vesien merkkaukseen tarkoitetulla väriaineella nimeltään Pyranin. Veden värjäys helpottaa vuotojen paikantamista ja kaukolämpöveden erottamista talousvedestä.
Pyranin on pyreenisulfonihappo-väriaine, joka täyttää muun muassa kosmetiikka-asetuksen mukaiset puhtausvaatimukset. Se on kuitenkin säilytettävä erillään elintarvikkeista ja nautintoaineista. Käyttövesisiirtimen rikkoutuessa saattaa talousveteen sekoittua vihreää kaukolämpövettä. Ei suosittele värjäytynyttä vettä ruoanlaittoon tai muutoin sisäisesti nautittavaksi. Ihokosketus ei kuitenkaan aiheuta haittaa, joten käsien pesu, kukkien kastelu ja muu normaali veden käyttö luonnistuu myös siirrinrikon aikana 
Kaukolämmön toimitusvarmuus on lähes sataprosenttinen: keskimäärin asiakkaan lämmöntoimitus on keskeytyneenä 1-2 tuntia vuodessa. Kaukolämpöverkot ovat useimmiten silmukoituja, mikä mahdollistaa esimerkiksi vikatilanteissa asiakkaiden lämmönsaannin useammalta kuin yhdeltä syöttösuunnalta.

Kaukolämmön tuotanto

Kaukolämpöä voidaan tuottaa lukuisilla eri tavoilla ja tuotantomuoto tai energianlähde voidaan tarvittaessa vaihtaa. Kaukolämpö tuotetaan kuitenkin lähes täysin höyryvoimaa tuottavilla polttoaineilla, fossiilisilla (kuten maakaasu ja kivihiili) tai muilla  (kuten metsähake ja turve). Kyseiset polttoaineet tuottavat huomattavan määrän hiilidioksidipäästöjä. Kaukolämpö tuottaa noin puolet Helsingin kaikista hiilidioksidipäästöistä.  
Tulevaisuudessa erilaisten uusiutuvien energialähteiden sekä teollisuuden ja yhdyskuntien ylijäämälämpöjen ennakoidaan edelleen lisääntyvän voimakkaasti. Uusiutuvien polttoaineiden käyttö on lisääntynyt ja hiilidioksidipäästöt ovat siten vähentyneet.
Kaukolämmöstä vuosittain 70–75 prosenttia tuotetaan lämmön ja sähkön yhteistuotantona. Lämmön ja sähkön yhteistuotannossa tuotetaan sekä lämpöä että sähköä samassa prosessissa. Tämä on erittäin tehokasta, koska tällöin sähkön lauhdetuotannossa syntyvä hukkaan menevä energia voidaan hyödyntää. Yhteistuotanto on miltei kaksi kertaa tehokkaampaa verrattuna sähkön ja lämmön erilliseen tuotantoon. Yhteistuotanto on tehokasta, sillä polttoaineen energia hyödynnetään lähes 90-prosenttisesti.
Kaukolämpöä tuotetaan myös erillisissä lämpökeskuksissa. Myös niissä käytetään lisääntyvissä määrin uusiutuvia polttoaineita. Suuremmissa yksiköissä esimerkiksi puun polttaminen on tehokkaampaa kuin hyvin pienissä yksiköissä. Samasta polttoaineesta saadaan enemmän energiaa hyötykäyttöön ja hukkaan menee vähemmän. Myös savukaasujen puhdistaminen päästöistä ja pienhiukkasista on edullisempaa isommissa yksiköissä kuin lukuisissa pienissä. 
Suomessa on kaukolämpöverkkoja, joissa energia tuotetaan kokonaan uusiutuvilla energianlähteillä.

Kaukolämmön historia

Nykyisen muotoiseksi kaukolämmitykseksi tunnistettavaa taajamien lämmitystoimintaa on harjoitettu noin 1820-luvulta asti. Ensimmäiset laitokset syntyivät USA:ssa pian teräsputkien valmistusmenetelmien keksimisen jälkeen. 1800-luvun lopulla höyrylämpö teki mahdolliseksi pilvenpiirtäjien rakentamisen sellaisina kuin ne nyt USA:ssa tunnetaan. Saksassa kaukolämmitys aloitettiin 1893 ja muualla Euroopassa seuraavina vuosikymmeninä. Pohjoismaissa kaukolämmön leviämistä edisti toisen maailmansodan jälkeen korkeatasoisen lähiörakentamisen idea.
Suomen ensimmäinen nykyisenkaltaiseen perusratkaisuun eli vesikiertoon perustuva kaukolämpölaitos otettiin käyttöön Espoon Tapiolassa vuonna 1953 ja sen ensimmäinen asiakas liitettiin lämpöverkkoon vielä samana vuonna. Myös Helsingissä päästiin käynnistämään kaukolämmön jakelua samoihin aikoihin, kun verkkoon kytkettiin ensimmäinen asiakas vuonna 1953. Tekniikaltaan Helsingin ensimmäinen kaukolämpövoimala tosin poikkesi nykyisestä vesikiertoisesta perusratkaisusta siten, että lämpö toimitettiin asiakkaalle höyrynä. Helsingissä ensimmäinen vesikaukolämpöä tuottava voimalaitos oli Salmisaari A ja ensimmäinen asiakas joka liitettiin verkkoon vuonna 1957 oli Ravintolakoulu Perho, jonka rakennus valmistui sopivasti putkireitin varrelle samana vuonna.

Kaukolämpö eri maissa

Kaukolämmitystoimintaa harjoitetaan nykyisin eri puolilla maailmaa: Länsi- ja Itä-Euroopassa, Pohjois-Amerikassa sekä Aasian maista Japanissa, Koreassa, Kiinassa ja Mongoliassa. Euroopassa noin 10 % lämmöntuotantotarpeesta toteutetaan kaukolämmöllä, Pohjois-Amerikassa noin 4 %. Kaukolämmön suurin tuottajamaa on Venäjä, joka tuottaa vuosittain arviolta 1 700 000—2 400 000 GWh kaukolämpöä. EU:ssa kaukolämmön markkinaosuus on 13 % asuin- ja palvelurakennusten lämmityksestä.

Kaukolämpö Suomessa

Noin 2,7 miljoonaa suomalaista asuu kaukolämpötaloissa. Suomessa kaukolämmön markkinaosuus rakennusten lämmityksessä on noin 46 %. Omakotitaloista kaukolämmöllä lämmitettyjä on runsas 7 % lämmitysenergiasta. Suurimmissa kaupungeissa kaukolämmön markkinaosuus on yli 90 %.
Myös uudisrakentamisessa kaukolämmön asema on vahva: uusista kerrostaloista yli 95 % liitetään kaukolämpöön, palvelurakennuksista 75 %. Uusista pientaloista 14 % valitsee lämmitysmuodokseen kaukolämmön.

Kansainvälistä tunnustusta

Suomalainen kaukolämpö- ja jäähdytysosaaminen on saanut myös kansainvälistä tunnustusta, muun muassa seuraavissa kilpailuissa:
Global District Energry Climate Award –kilpailussa sekä 1st International DHC+ Student Awards.

Tuottaminen sähköstä lämpöpumpulla

Wärtsilän ja Pöyryn mukaan kaukolämpöä kannattaa tuottaa sähköstä lämpöpumpuilla. Wärtsilän mukaan tuulivoimaa käytetään tulevaisuudessa kaukolämmön tuotantoon lämpöpumpputeknologialla. Konsulttiyhtiö Pöyry on esittänyt samaa ajatusta.

Suuret lämpöpumput kaukolämpöjärjestelmässä

VALOR Partners Oy:n tekemässä selvityksessä suurten lämpupumppujen potentiaali Suomessa oli 3–4 TWh eli 9–13 prosenttia kaukolämmöstä. Suuria teollisen mittakaavan lämpöpumppuja valmistaa Johnson Controls.