miniatyr|Fjärrvärmeledningar i Västerås. Fjärrvärme är en storskalig metod för produktion och distribution av värme. Värmen produceras i en central produktionsanläggning och fördelas genom ett rörsystem till konsumenterna, flerbostadshus, lokaler eller småhus, där den används för uppvärmning genom radiatorer och/eller för tappvarmvattenproduktion. Fjärrvärme bygger på skalekonomi, det vill säga att ett stort system levererar till många användare inom ett visst geografiskt område (till exempel tätort).
Jämfört med småskaligare alternativ är värmeproduktion i ett fjärrvärmeverk mer effektivt och förbrukar därför en mindre mängd bränsle, vilket innebär både ekonomiska och miljömässiga fördelar. Den tillåter dessutom samtidig elproduktion och mer avancerad rökgasrening. För konsumenten är det en enkel uppvärmningsform som kräver liten arbetsinsats.
Ibland används också begreppet närvärme, om småskaliga fjärrvärmenät med ett mindre antal småhus anslutna.Energimyndigheten, Närvärme Läst 7 maj 2008
Produktion thumb|200px|Heleneholmsverket, kraftvärmeverk i Malmö.
I centrum för fjärrvärmesystemet finns vanligen ett värmeverk eller ett kraftvärmeverk. I båda dessa sker energiomvandling genom förbränning eller med någon annan energikälla som utgångspunkt. Skillnaden mellan dessa båda system är att värmeverk endast värmer upp ett värmemedium – i allmänhet vatten. Kraftvärmeverket producerar istället vattenånga för elproduktion i ångturbin och man använder fjärrvärmenätet för kylning av vattenångan.
Vanliga värmekällor för fjärrvärme är förbränning av bränslen som kol, olja, fossilgas, biobränslen och avfall. Till andra värmekällor som används hör exempelvis industriell spillvärme, värmepumpar, geotermisk värme, solvärme och kärnenergi. Ofta används i ett fjärrvärmesystem flera olika källor och mixen kan varieras efter värmebehovet. En produktionsanläggning kan förse ett helt fjärrvärmenät med värme, men ofta finns flera samverkande anläggningar i varierande storlek placerade på olika platser i nätet.
Kombinationen av kraftvärmeverk och fjärrvärme är mycket energieffektiv. Termodynamikens andra huvudsats tillåter inte att all termisk energi i en arbetscykel omvandlas till arbete och i ett värmekraftverk kan normalt endast 30–60 %, beroende av vilken process som används, av energiinnehållet i bränslet omvandlas till elenergi. I ett så kallat kondenskraftverk kyls den resterande energin bort. När ett kraftvärmeverk kopplas samman med ett fjärrvärmesystem kan fjärrvärmenätet istället stå för kylningen och restenergin kommer till nytta för uppvärmning av bostäder och lokaler. På så vis kan ca 90 % av energin i bränslet tas tillvara.
Även jämfört med småskaliga värmepannor är en centraliserad fjärrvärmeanläggning en energieffektivare uppvärmningsform, och innebär därmed en lägre förbrukning av primära energikällor.Energimyndigheten, Fjärrvärme Läst 7 maj 2008 Därtill kan svårare bränslen, som grot och avfall, användas och möjligheter finns för betydligt mer avancerad rökgasrening.
Distribution thumb|200px|Ackumulator för fjärrvärmevatten i London. Efter produktionen distribueras värmen till konsumenterna i isolerade rör. Ofta finns åtminstone en ackumulator någonstans i nätet där varmvatten kan lagras kortare perioder, vilket underlättar att hålla en jämn produktion och kapa effekttoppar.
Värmebärarmedium Det vanligaste mediet för transporten är vatten. Vattnets renhet är av stor vikt för att undvika korrosion och beläggningar i rören. Genom flera olika metoder renas därför vattnet på syre, hårdhetsbildare (kalcium och magnesium) och salter. Ofta tillsätter man också någon form av färgämne för att lättare kunna lokalisera eventuella läckor.Håll utkik efter grönt vatten , Vattenfall, 20 april 2009.
Även ånga används i en del fall som transportmedium, men det är numera ovanligt i nybyggnationer. Ångsystemen har högre värmeförluster jämfört hetvatten vid samma förhållanden på grund av det högre volymflöde som krävs till följd av ångans högre volymitet och att man inte har samma möjlighet att variera framledningstemperaturen. De ger också sämre elutbyte vid samtidig elproduktion. En fördel med ånga är att det har fler användningsområden och till exempel kan användas i vissa industriella processer eller för att driva luftkonditioneringar.
Vissa faror är förknippade med ångsystem jämfört med hetvatten. Till exempel dödades 2007 en person i New York när ett rör i stadens ångnät exploderade.BBC News, Explosion rocks central New York Läst 16 december 2007 Denna typ av incidenter är dock ovanliga.
Rörledningar thumb|200px|left|Flexibelt plastmantelrör med mediarör av korrugerat rostfritt stål, isolering av polyuretan och mantelrör av polyeten thumb|200px|Fjärrvärmerör i väntan på installation. Det finns flera olika modeller av fjärrvärmerör men en vanlig variant är ett mediarör i stål isolerat med någon form av polyuretan och med ett mantelrör, för att skydda isoleringen från fukt och skadedjursangepp, av plast, vanligen polyeten. Andra, ovanligare material i mediarör är koppar och plast. I isoleringen kan en larmtråd, bestående av en oisolerad metalltråd, läggas för att underlätta lokalisering av fukt till följd av läckor.
Fjärrvärmeledningarna i moderna nät är vanligtvis prefabricerade, inte minst för att minska montagetiden. Utöver styva ledningar förekommer vid mindre rördimensioner även flexibla varianter. Dessa kan levereras upprullade på trumma, vilket underlättar transport och minskar antalet skarvar på raka ledningssträckor. Båda typer kräver sammanfogningar vid avgreningar och ventiler, styva ledningar behöver också fogas vid böjar.
Rören kan gå ovan jord men grävs vanligtvis ner eller förläggs i en kulvert. Ovanjordsledningar, som förekommer i Tyskland och Östeuropa men är ovanliga i Norden, innebär lägre kostnader men är mer utrymmeskrävande och kan anses inverka negativt på landskapsbilden.
Den vanligaste principen för fjärrvärmesystem, och den som används i Sverige, är 2-rörssystemet med två parallella rör, ett för framledning och ett för returledning. 1-rörsystem, där man tar bort returledningen, används främst i Östeuropa och på Island. Dessa innebär lägre materialkostnader men högre förluster. Det finns också varianter med tre och fyra rör vilka ger högre flexibilitet vid drift, då man till exempel kan ha olika temperaturer för vatten till uppvärmning respektive tappvarmvattenproduktion. Ett större 3-rörsystem finns i Berlin.
Ett alternativ som diskuterats främst för längre transporter av stora värmemängder, exempelvis spillvärme från industrier, är att transportera värme, antingen kemiskt lagrad eller i form av en uppvärmd fluid, i behållare med till exempel tåg eller båt.Se t ex Ny Teknik, 23 maj 2007: KTH-forskare vill frakta spillvärme med godståg . Läst 7 maj 2008
Temperaturnivåer Valet av temperaturnivåer i nätet styrs av flera olika faktorer. Ofta spelas en stor roll av traditioner, vilka varierar mellan olika länder.Frederiksen & Werner, sid. 342 I Östeuropa har man till exempel haft framledningstemperaturer runt 150 °C medan man i Norden traditionellt legat runt 90–120 °C. Utvecklingen har i många länder gått mot lägre framledningstemperaturer. Både framlednings- och returtemperatur varierar dock beroende på driftsituationen.
Den nedre temperaturgränsen sätts av temperaturen i abonnentens radiatorsystem. Direktanslutning, utan mellanliggande värmeväxlare, medger lägre temperaturnivåer i fjärrvärmenätet. Uppåt begränsar bland annat materialval den högsta möjliga temperaturen. Högre temperatur i ett givet nät innebär också större värmeförluster, men vid dimensionering innebär det lägre volymflödet att rördiametern kan göras mindre vilket i sin tur minskar förlusten.
Lägre temperaturer ger i allmänhet bättre elproduktion i kraftvärmeverk och ger också en bättre värmefaktor för värmepumpar.
Förluster En viss värmeförlust sker i samband med distributionen. Storleken på denna beror på fyra faktorer: graden isolering, medierörens diameter, temperaturnivåer på fram- och returledning samt värmebehovets geografiska koncentration. I de svenska fjärrvärmenäten beräknas ca 10 % av den producerade energin gå förlorad under distributionen.Frederiksen & Werner, sid. 43 Detta är också genomsnittligt för övriga Västeuropa, medan man i Östeuropa generellt ligger något högre. Förlusterna är ofta mindre i stora städer jämfört med småstäder och byar och nyare nät har ofta lägre förluster än äldre, till följd av förbättrad isolering. Ledningar som är nedgrävda får mindre värmeförluster än sådana som dragits ovan marken.
Hos kunden miniatyr|200px|Värmeväxlare för fjärrvärme i en undercentral. Fjärrvärme kräver att kunden har ett centralvärmesystem. I varje hus med fjärrvärme installeras en fjärrvärmecentral där värmen överförs från värmedistributörens distributionsnät - primärsidan - till husets värme- och varmvattensystem - sekundärsidan. Detta kan antingen ske genom avtappning eller via värmeväxlare som överför värmen utan att blanda samman medierna. Det senare är det som används i Sverige. Värmeväxlaren har ofta en elektriskt manövrerad ventil som styr temperaturen på radiatorsystemet alternativt tappvattnet. Dessa styrs i sin tur av en regulator vars uppgift det är att konstanthålla tappvarmvattentemperaturen och att styra temperaturen på radiatorsystemet så att det motsvarar det aktuella värmebehovet.
För att mäta mängden energi kan en energimätare installeras på primärsidan. Energimätaren mäter dels vattenflödet, dels framlednings- och returtemperaturen på vattnet. Den momentana effekten fås genom att multiplicera temperaturdifferensen med flödet och specifika värmekapacitet hos mediet. Effektvärden mäts på timbasis och rapporteras till energibolagets debiteringssystem som underlag för fakturering.
Ekonomi De primära skälen att bygga fjärrvärme är vanligtvis ekonomiska, även om till exempel lägre miljöpåverkan också kan spela in. En centraliserad värmeproduktion kan ha ekonomiska fördelar jämfört med småskaligare alternativ till följd av den högre effektiviteten i produktionsledet. På förlustsidan finns distributionskostnaderna och för att uppnå lönsamhet får dessa inte överskrida skillnaden i produktionskostnad. Detta kräver i regel en tätort, bor folk för glest blir kostnaderna för höga. Fjärrvärme är därför också vanligast i flerbostadshus, medan jämförelsevis få villor är anslutna.
Fjärrvärme kräver stora initiala investeringar i form av produktionsanläggning och fjärrvärmenät och de höga kapitalkostnaderna kan vara avskräckande. Storskalighetsfördelarna innebär dock att det sammantaget är billigare att bygga en stor anläggning än många små för att uppnå samma kapacitet.
Lönsamheten för fjärrvärmeproduktionen kan ökas ytterligare genom samtidig elproduktion, då el är mer värdefullt än värme. Sett från andra hållet kan lönsamheten i ett renodlat kraftverk ökas genom att restvärmen, som annars måste kylas bort, tas tillvara som fjärrvärme. Samma princip gäller självklart när spillvärme från exempelvis industrier eller avfallsdestruktion tas tillvara.
Ett exempel på medelpriset per kommun i Sverige 2010 är (). 2011-03-24
Konkurrenssituation En fjärrvärmekund kan i regel bara köpa fjärrvärme från en leverantör. Det gör att fjärrvärmeföretaget har en stark, i vissa fall dominerande ställning och att fjärrvärmen därmed ofta har monopolliknande inslag. I flera länder, däribland Danmark och USA, regleras därför marknaden från statligt håll i syfte att skydda konsumenterna från oskälig prissättning. Ett annat sätt att skapa konkurrens är att tillåta tredjepartstillträde, det vill säga att låta en värmeproducent som inte själv äger fjärrvärmenätet sälja värme direkt till konsumenterna. Detta anses dock även öka produktionskostnaderna och kan alltså istället driva upp priserna.