Jokaisessa kaukolämpölaskennan käyttöönotossa käydään läpi verkoston dokumentaation taso Trimble NISissä. Trimble NISissä on useita erilaisia työkaluja virheiden etsimiseen, kuten esimerkiksi topologiatarkasteluun tar-koitettu Luo topologia -toiminto, kohteiden tietoja ja sijainteja kyselevä Fin-der sekä rakennevirheitä listaava Verkkonavigaattori. Näistä FinFin-der on paras työkalu, koska sillä saadaan visualisoitua kohteet kartalle informatiivisesti ja käytyä niitä läpi valinnan kautta. Joissakin erikoistapauksissa etsitään vir-heitä laskentatuloksista tai haetaan niitä suoraan verkkoaineiston tietokan-nasta.
Energiayhtiöiden lähtökohdat verkon dokumentoinnin tasolle vaihtelevat suuresti. Tämä voi johtua monestakin asiasta, mutta suurimpana erona on aineiston historia. Verkkoaineisto on usein konvertoitu toisesta järjestel-mästä, jossa sen rakenne on voinut olla toiseen lähtöaineistoon verrattuna erilainen. Aineiston konvertointi järjestelmästä toiseen ei ole koskaan suora-viivainen prosessi, joten eroavaisuuksia dokumentaation lähtötasossa syntyy väistämättä. Yhtiöiden verkkomallista löytyy valmiiksi lähes aina ainakin putket, solmuvälit, liittymät ja syöttöpisteet.
Toinen merkittävä verkkoaineiston laatuun vaikuttava tekijä ovat vakiintu-neet dokumentointitavat, joiden taso vaihtelee yhtiöittäin. Aineistoissa ei ole ollut laskentaa edeltävään käyttöön verrattuna välttämättä mitään moititta-vaa, koska yhtiölle tärkeimmät kohteet ja paikkatieto löytyvät ohjelmistosta niille mitatuilta paikoiltaan. Kaukolämpölaskennan vaatima taso on kuiten-kin aineiston suhteen korkeampi, koska pienikuiten-kin virhe, kuten esimerkiksi ir-ralliset putken päät, voivat aiheuttaa epäonnistuneen laskennan.
Trimblen tarjoamaan kaukolämpölaskennan käyttöönottokokonaisuuteen kuuluu aineistoselvitys laskennan vaatimuksien näkökulmasta tarkastel-tuna. Näistä raporteista on koottu (taulukkoon 1) yleisimmin esiintyneitä vir-heitä putkien ja solmuvälien osalta. Prosenttiosuus kertoo vastaavan virheen esiintyvyyden energiayhtiöittäin, joille nykyisenkaltainen aineistoselvitys on tehty, ja väri indikoi virheen kriittisyyttä laskennan läpimenon
näkökul-masta. Punainen väri viittaa siihen, että virhe aiheuttaa korjaamatta lasken-nan läpimenolle ongelmia, keltainen mahdollisesti, mutta ei niin todennä-köisesti, ja vihreän korjaaminen parantaa laskennan tuloksien tarkkuutta.
Valkoiset virheet eivät vaikuta laskentaan merkittävästi, mutta ne olisi silti hyvä korjata.
Taulukko 1: Korjattavien virheiden esiintyvyydet putkille ja solmuväleille kaukolämpöyhtiöissä.
Putket ja solmuvälit Osuus yhtiöistä
Nollakorkoja 76 %
Irrallisia putkia tai solmuvälejä 71 %
Tekninen tyyppi puuttuu 52 %
Virtaussuuntien ongelmia solmuväleillä 48 %
Solmuvälejä puuttuu 38 %
Nollahalkaisijoita putken teknisissä tiedoissa 38 %
Topologian ongelmat 38 %
Kannasta löytyviä rakennevirheitä 33 % Päällekkäisiä pisteitä ja solmuvälejä 33 %
Kyseenalaisia korkoja 24 %
Ylimääräisiä putken pätkiä 10 %
Nollakoroilla tarkoitetaan, että putkilla ja solmuväleillä z1 tai z2 on nolla.
Vaikka suurimmassa osassa verkkoa korkeudet löytyvät, lukee laskenta-moottori nämä putket merenpinnan tasolle. Ongelma korostuu, jos kauko-lämpöverkko on paljon korkeammalla kuin merenpinta, koska tällöin pneet vaihtelevat merkittävästi. Tulokset näyttävät osin nollakorkoisessa ai-neistossa paremmilta, jos verkko on lähellä merenpintaa eikä maastossa ole isoja korkeuseroja.
Vaikka dokumentaation kannalta olisi hyvä, kaukolämpöyhtiön ei tarvitse lähteä laskennan takia selvittämään ja päivittämään korkotietoja putkille, jos käytössä on maastomalli. Noin puolella yhtiöistä, joilla korkotietoja puuttui, joko oli maastomalli valmiiksi tai Trimble loi sellaisen yhtiön käyttöön maan-mittauslaitoksen korkeusdatasta. Harvoissa tapauksissa energiayhtiö selvitti virheelliset korot ja päivitti ne omaan verkkoaineistoonsa oikeiksi, kuten esi-merkiksi Seinäjoen Energialla tehtiin. Päivitys vaati paljon resursseja ja työtä, mutta verkkomallin korkeustiedot perustuvat nyt tietoon eikä
maan-pintaan. (Nissinen 2018). Nykyään kaukolämpöyhtiöt mittaavat kaikille put-kille myös korkotiedot, joten nollakorkoja ei pitäisi master-dataan ilmestyä muuten kuin dokumentoinnin virheellä.
Kuvassa 19 nähdään erään energiayhtiön ongelmallinen tilanne nollakorko-jen suhteen, missä hyvin iso osa verkkoaineistosta on merenpinnan tasolla ja toinen osa on noin 90 metrin korkeudessa. Jos aineistoa olisi suuntaan tai toiseen vähän, olisivat virheet korjattavissa ”käsin”.
Toiseksi yleisimpänä virheenä olivat irralliset putket ja solmuvälit. Tavalli-simpia virheitä olivat putket, jotka näyttivät olevan yhdessä, mutta lähem-min tarkasteltuna putket eivät kohdanneetkaan. Laskennan näkökulmasta virtaus katkeaa, kuin suljetun venttiilin kohdalla, ja vesi joutuu kiertämään muualta päästäkseen perille. Jos tällainen virhe on esimerkiksi runkolin-jassa, laskenta todennäköisesti epäonnistuu, koska laskentatilanne on vir-tausteknisesti liian epärealistinen. Kuvan 20 esimerkkitilanteessa länteen lähtevä putki ja solmuväli ovat topologian mukaan kylminä, koska viivoilla on muutaman millin ero. Virhe on helposti korjattavissa Trimble NISissä yh-distämällä viivat yhteen ja tallentamalla muutokset masteriin.
Kuva 19: Finderillä on löydetty kaikki putket, jotka ovat nollakorossa ja nol-lakorkojen ulkopuolella, värittäen ne eri värillä.
Teknisen tyypin puuttuminen aiheuttaa heti epäonnistuneen laskennan.
Tämä johtuu siitä, että laskentamoottori ei saa mitään teknisiä tietoja, kuten esimerkiksi halkaisijaa, virheellisestä putkesta. Virhe on helppo paikallistaa ja korjata, mikäli tiedetään virheellisten putkien oikeat tekniset tiedot.
Putkien virtaussuunnissa, eli onko putki yhdistetty, meno- tai paluuputki, viat esiintyvät yleensä kohdissa, joissa on haluttu erottaa meno- ja paluuput-ket yhdistetystä putkiviivasta. Näissä tilanteissa on kyseessä usein jokin eri-tyinen putkikytkentä, minkä johdosta putket on eroteltu. Virheet liittyvät vääriin virtaussuuntiin, kuten esimerkiksi kuvassa 21, jossa menoputki me-nee suoraan paluuputkeen, ja aiheuttaa simuloinnin onnistumiselle esteen.
Solmuvälien puuttuminen ja topologian virheet ovat olleet käyttöönotoissa helposti huomattuja ja korjattuja. Niitä on myös ollut vähän, eivätkä ne ole haitanneet laskentaa.
Kuva 20: Verkkonavigaattorilla löydetty virhe irrallisista putkista. Myös to-pologiatarkastelun väritys paljastaa virhetilanteen.
Kuva 21:Haastava paikka, jossa yhdistyy kolmen eri haaran putket erillisillä meno- ja paluuputkilla.
Loput taulukon 1 virhetiedoista tarkastetaan käyttöönoton yhteydessä ja il-moitetaan energiayhtiölle. Virheet on hyvä korjata muutenkin kuin lasken-nan takia, sillä hyvän dokumentaation taso on suositeltavaa jo hyvän verkko-omaisuuden hallinnan kannalta mutta myös laskennan jatkon ja tuloksien tarkkuuden kannalta.
Taulukossa 2 esitetään vastaava lista liittymien ja käyttöpaikkojen osalta.
Huomionarvoista liittymien dokumentaatiovirheissä on, että ne eivät put-kien ja solmuvälien virheisiin verrattuna ole vakavia.
Taulukko 2:Liittymien virheiden yleisyys ja kriittisyys.
Liittymät Osuus yhtiöistä
Asiakastehojen puutteet 86 %
Käyttöpaikkojen puuttuminen 76 %
Irrallaan verkosta 62 %
Keskellä verkkoa (väh. 2 meno ja 2 paluu) 43 % Vain toisessa putkessa kiinni 33 %
Päällekkäisiä liittymiä 33 %
Isoja tehoja pienissä putkissa 10 %
Nollakorkoisia liittymiä 10 %
Kaukolämpötaulujen puuttuminen 5 %
Melkein kaikilla yhtiöillä oli puutteita liittymien tehoissa. Tehotieto ei ole välttämättä ollut laskennan käyttöönottoon asti tarpeellinen tieto, mistä syystä niitä ei ole dokumentoitu. Puuttuvien tehotietojen vakavuus vaihtelee määrän mukaan. Jos suurelta osalta asiakkaista tehot puuttuvat, antaa las-kenta hyvin epärealistisen kuvan kaukolämpöverkkoa simuloidessa. Tämä johtuu siitä, että yhteenlaskettu asiakastehojen määrä on merkittävä osa kaukolämpöverkon tehontarpeesta. Trimble NISissä on mahdollisuus ajaa rajapinnan kautta asiakastietojärjestelmän tietoja liittymille ja käyttöpai-koille. Sen avulla voidaan viedä keskitetysti tehotiedot ja muutkin laskentaan liittyviä tietoja. Asiakastietojen ajolla voidaan korjata myös taulukon viimei-nen virhe eli kaukolämpötaulujen puuttumiviimei-nen. Asiakastietojen ajo suoritet-tiin kuvan 22 esimerkkitapauksen jälkeen, koska laskentatuloksiin ei olisi voitu luottaa.
Laskennan näkökulmasta kolme taulukon yleisintä virhettä ovat samoja, koska kussakin tapauksessa laskenta ei pääse kiinni liittymän tehotietoihin.
Yksittäisten tehojen puuttumisella ei ole isoa merkitystä. Ne ovat helppo kor-jata käsin – varsinkin, kun tehotiedot löytyvät kaikilta energiayhtiöiltä asia-kastietojärjestelmästä (tai tehon voi laskea sopimusvirtaaman avulla).
Laskennan läpimenon todennäköisyyteen vaikuttavat liittymät, jotka ovat vain yhdessä meno- tai paluuputkessa kiinni. Tällaiset liittymät kuuluvat to-pologiaan, koska siihen riittää, että vain toinen solmuväli on kytkettynä, jo-ten kyseiset liittymät on löydettävä Finderillä. Laskentamoottori ei ymmärrä tilannetta, jossa liittymälle menisi vain yksi putki. Jos liittymään on kiinni-tetty vain meno putki, tällöin vesi ei tietäisi virrata paluuputkea takaisin. Vas-taavasti vain paluuputken ollessa kiinni, vesi ei pysty syntymään tyhjästä pa-luuverkkoon. Vähäisten määrien korjaaminen käsin on yksinkertaista ja no-peaa.
Verkossa, jossa kaikki putket on tehty kahta viivaa käyttäen, eli erillisillä meno- ja paluuputkilla, voi ongelma olla iso, mikäli valtaosassa liittymiä toi-nen putki puuttuu. Yksittäisellä yhtiöllä liittymät olivat dokumentoitu edellä kuvatulla tavalla. Korjaamiseen tarvittiin Trimblen apua. Toiselle putkelle tehtiin migraatio niin, että toinen putki liitettiin suoraan kannassa liittymään kiinni ehdolla, jossa irrallaan olevaa putkea etsittiin ennalta määrätyn säteen sisällä, ja liitettiin liittymään, jos se täytti ehdon. Kuvassa 23 nähdään tämä virhehavainto ennen korjausta. Migraatiossa tapausten määrät saatiin pudo-tettua 899:stä 29:ään. Näin vältyttiin isolta käsin tehdyltä työltä.
Kuva 22:Selvästi suurimmalta osalta liittymiä puuttui tehotietoja.
Liittymän ollessa keskellä verkkoa, vesi ei virtaa kunnollisesti liittymän jäl-keiseen verkkoon. Jos tällainen liittymä on keskeisellä paikalla verkossa niin, että liittymän ”takana” on paljon verkkoa, voivat tulokset olla epärealistisia.
Tämä virhe on yleensä kuitenkin melko harmiton, sillä liittymien takaisessa verkossa on käyttöönoton tapauksissa ollut vain vähän verkkoa tai liittymiä.
Virhe korjataan siirtämällä ja kytkemällä liittymä omaan haaraansa niin, että siihen liittyy vain yksi meno- ja paluuputki.
Päällekkäisiä liittymiä ei pysty Trimble NISillä luomaan käsin. Nämä virheet ovat todennäköisesti tulleet, kun verkkotiedot on konvertoitu toisesta verk-kotietojärjestelmästä Trimble NISiin. Päällekkäisyys aiheuttaa lähinnä se-kaannusta sekä omaisuudenhallinnan että laskennan tuloksien näkökul-masta.
”Isoja tehoja pienissä putkissa” on vaikeasti paikallistettava dokumentaation virhe. Niissä liittymällä on teho, ja se on liitetty oikeaoppisesti verkkoon, mutta tehon suuruus on liian iso putken halkaisijaan verrattuna. Virheet ha-vaitaan usein vasta laskentatuloksista tai, kun laskenta ei mene onnistuneesti läpi, jos virhettä ei etsitä laskennan käyttöönoton yhteydessä. Liian suuri teho liian pienessä putkessa aiheuttaa erittäin ison virtaaman ahtaaseen put-keen, ja se voi vaikuttaa koko verkon virtausolosuhteisiin ja etenkin painehä-viöihin. Tämän kaltainen virhe on harvinainen ja korjaantuu vaihtamalla putken halkaisijaa tai tehon määrää. Kuvassa 24 on dokumentointivirhe liit-tymästä, jossa sopimusteho on 1283 kW ja putken nimellishalkaisija on DN20. Pientaloksi voidaan kutsua alle 120 kW mitoitustehon liittymää (Energiateollisuus 2006), mutta tyypillisessä DN20-putkeen liitetyssä ta-lossa sopimusteho on alle 20 kW. Tässä tapauksessa putki oli väärällä halkai-sijalla.
Kuva 23:Paluuputki ei aivan kiinnity liittymään.
Koska pumput harvoin löytyvät energiayhtiöiden verkkomallista, kaukoläm-pölaskennan käyttöönotoissa toimitetaan ohje pumppujen dokumentoin-nista ja säätötavoista. Erittäin harvoin kaikki laskentaan vaikuttavat, yksit-täiset pumput ovat dokumentoitu. Noin puolella laskennan käyttöönoton käyneistä, on vähintään joitain pumppuja aineistossa, mutta ne ovat usein siellä vain osoittamassa pumppaamojen sijainteja. Kuten luvusta 4.1.2 voi-daan päätellä, pumppujen dokumentointi laskennan vaatimalle tasolle voi olla haastavaa, joten pumppujen kytkennät käydään läpi uudelleen käyttöön-oton myöhemmässä vaiheessa. Taulukon 3 virhelistauksessa nähdään pump-pujen uudelleentarkastelun tulokset sekä syöttöpisteiden ja venttiilien doku-mentointivirheet.
Taulukko 3: Pumppujen, syöttöpisteiden ja venttiilien virheiden yleisyys ja kriittisyys.
Pumput Osuus yhtiöistä
Puuttuvat kokonaan 48 %
Putkien suunnat väärin pumpulla 19 %
Irrallaan verkosta 10 %
Solmuväli ei katkea pumpulla 10 %
Syöttöpisteet Osuus yhtiöistä
Vain toisessa putkessa kiinni 14 %
Irti verkosta 10 %
Syöttöpisteitä puuttuu 10 %
Venttiilit Osuus yhtiöistä
Kytkemätön venttiili 19 %
Virheellisesti suljettuja venttiileitä 19 %
Kuva 24:Putken halkaisija olisi liian ahdas tälle opetusrakennukselle.
Noin viidenneksellä käyttöönoton suorittaneista pumppujen suunnat olivat väärään suuntaan pumpulla. Laskentamoottorin on tiedettävä mihin suun-taan pumpun on pumpattava vettä, joten piirtosuunnalla on väliä. Trimble NISissä on työkalu suuntien tarkastelemiseen, minkä käytöstä nähdään käy-tännön esimerkki kuvassa 25.
Syöttöpisteen virhe, jossa siihen liittyy vain toinen meno- tai paluuputkista on vastaava kuin liittymillä.
Kaukolämpöverkossa kaikki venttiilit ovat oletuksena auki. Joissain ver-koissa joudutaan asettamaan yksittäisiä venttiileitä kiinni virtausteknisistä syistä. Laskennan käyttöönotossa etsitään ja kysytään, että onko suljettuja venttiileitä oikeassa verkossa. Virheellisesti suljetuilla venttiileillä tarkoite-taan tässä siis sitä, että venttiili on joko kiinni, vaikka sen pitäisi olla auki, tai päinvastoin. Nämä voivat aiheuttaa verkkoon hyvin epärealistisen ajotilan-teen, koska veden on virrattava jotain muuta kautta suljettujen venttiilien ohi. Kun tällainen epäloogisuus löydetään, käydään venttiilien dokumen-tointi ja tilat läpi energiayhtiön kanssa, jotta laskentaverkko vastaisi oikeaa verkkoa.