Esimerkkitalon lämpimän käyttöveden kiertojohdon mitoitus RakMk D1:n mukaan:
LOPPUPÄÄTELMÄT JA YHTEENVETO
Hyvin toteutetulla ilmanvaihtojärjestelmällä, jolla saadaan lämmityskaudella poistoilman lämmöstä talteen 55–70 prosenttia, on mahdollisuus saada aikaan 15–30 prosentin säästö vuotuisessa lämmitysenergian kulutuksessa. Tyypillisessä 1960–1980-luvuilla rakennetussa 40 huoneiston (10 000 rm³) asuinkerrostalossa tämä tarkoittaa vuodessa 4 000–8 000 euron säästöä lämmityskustannuksissa, jos kaukolämmön hinta on 55
€/MWh. (Taloyhtiön energiakirja s.99.)
VVO:n referenssikohteissa (Liite 7), jossa lämpöä otetaan talteen yksivaiheisesti, päästään vähintään 20 %:n, useimmin kuitenkin 40 %:n säästöön kaukolämmön energiankulutuksessa (Westman 2014).
Laskettaessa järjestelmän ominaisuuksia, joissa lämpö otetaan talteen kaksivaiheisesti, ensin jäähdyttämällä voimakkaasti koneellisen poistoilmavirran lämpötila pakkasen puolelle prosessissa, jossa putkiston kiertävän nesteen lämpötila nostetaan joko 10
°C:een tai 25 °C:een, ja sitten nostamalla lämpö vielä maalämpöpumpulla 55 °C:een, saadaan aikaan energiansäästöjä. Energian säästön määrä on simulointitalon kohdalla rahaksi muutettuna 5 000 euron luokkaa.
Simuloitaessa pelkän maalämpöpumpun käyttöä, jossa neste kiertää lamellipatterin läpi, jossa poistoilma jäähdytetään kylmällä nesteliuoksella, saadaan saman suuruusluokan säästöjä kuin yllä olevalla järjestelmällä. Tämä siitäkin huolimatta että huomioitiin matalamman sisääntulolämpötilan vaikutus maalämpöpumpun COP-kertoimeen.
Tämän työn energiankulutuslaskelma oli rakennusmääräyksiin perustuvan laskennan mukainen. Tällä asialla on vaikutusta talteen otettavan energian määrän arvioinnissa, sillä joillakin tämän aikakauden asunto-osakeyhtiöistä toteutunut kaukolämmön energiankulutus on jopa 30 % pienempi kuin nyt esitetty energiankulutuksen taso.
Poistoilmalämpöpumpun kompressorin tuottaman lämpömäärän oletettiin tulevan kokonaisuudessaan mukaan talteenoton laskelmaan. Kun kompressori asetetaan poistoilmavirtaan ennen jäähdytyspatteria, saadaan kompressorin vaipan läpi tulevan lämpövirran teho mukaan prosessiin, ja näin se ei menisi hukkaan. Coolpack-ohjelman DX-lauhdutteisen prosessin osiossa kompressorin isentrooppieksponentin oletettiin
olevan arvoltaan 0,7. Isentrooppieksponentin muuttuessa kompressorin tehon todettiin muuttuvan pienemmäksi. Samoin kävi, kun vaihdettiin yleinen R404-kylmäainekaasu R502:een. Vaikutukset olivat muutaman kilowatin luokkaa, mikä vastaa noin 10 % kompressorin simuloidusta tehosta.
Laskennan yhteydessä laskettiin myös ilman kosteuden määrä, sillä tällä on merkitystä poistoilmanvaihdossa ilman entalpian määrään. Kuvan xx mukaan ilman vesimäärä on merkittävä tekijä kun siirrytään jäähdytyksessä pakkasen puolelle. Ilman tämän asian huomioimista, poistoilmapumpun jäähdytyspatteri jäätyisi voimakkaasti ilman sulatusta.
Sulatus taas veisi energiaa ja toimisi energiatehokkuutta alentavana tekijänä. Jäällä on myös merkitystä laitteen mekaanisen toiminnan kannalta, sillä esimerkiksi puhaltimien siivet voivat ottaa jääpatsaaseen kiinni ja rikkoutua. Hoitamattomana ja pahimmassa tapauksessa massiivinen jäämassa rakennuksen katolla voi olla melkoinen terveysriski kattorakenteiden kestävyyden kannalta.
Tarkempaa taloudellista tarkastelua järjestelmän mahdollisesta hinnasta, takaisinmaksuajoista tms. ei päätetty tehdä sen jälkeen, kun huomattiin sähkön kulutuksen nostavan järjestelmän käyttökulut niin ylös että lamellipatteri ja maalämpöpumppu yhdistelmä toimisi halvemmalla.
Rakennusten hiilidioksidipäästöjen hillitsemisessä lämmöntalteenotto on erittäin hyvä apuväline. Kuitenkin on huomioitava, että kaukolämmön erillistuotantoalueiden välillä on eroja ja kun kaukolämmön hiilidioksidiekvivalenttilukema on alle 60 kg CO /MWh kaukolämpöä, maalämpöperusteinen sähköä kuluttava järjestelmä ei olekaan paras mahdollinen. Kaukolämmön erillistuotannossa alueista D eteenpäin, CHP-voimaloiden yhteydessä olevissa kaukolämpöjärjestelmissä sekä liitteen 2 mukaisilla polttoaineilla lämpiävien kerrostalojen yhteydessä kaksivaiheinen lämmöntalteenotto järjestelmä on suositeltava.
Lämmöntalteenotto koneellisesta poistoilmavirrasta on erittäin kannattavaa kerrostalolle, jossa on ns. pistepoisto eli poistoilma poistetaan koneellisesti yhden poistopisteen menetelmällä ja poistoilman määrä on lähemmäs 1 m³/s tai yli.
Maalämpöpumpulle tulevan veden lämpötilan laskiessa tehonantokyky lämmityslaitteessa pienenee, ja näin ollen ilman poistoilmalämpöpumppua laitteisto ei voi korvata kaukolämpöpatteria. Huomioitavana asiana on, että energiansaanti järjestelmällä on parhaimmillaan silloin, kun tarve on pienimmillään.
Lämmön talteenotto koneellisesta poistoilmavirrasta on kerrostalolle, jossa on ns.
pistepoisto, eli poistoilma poistetaan koneellisesti yhden poistopisteen menetelmällä, ja poistoilman määrä on lähemmäs 1 m³/s tai yli, erittäin kannattavaa. Maalämpöpumpulle tulevan veden lämpötilan laskiessa, tehon antokyky lämmityslaitteessa pienenee ja näin ollen ilman poistoilmalämpöpumppua laitteisto ei voi korvata kaukolämpöpatteria.
Huomioitavana asiana on, että energian saanti järjestelmällä on parhaimmillaan silloin, kun energian tarve on pienimmillään. Jos taloyhtiössä ollaan miettimässä siirtymistä kokonaan lämpöpumppulämmityksen pariin, poistoilmalämpöpumppu voisi toimia yhden tai useamman maalämpökaivon korvaajana.
LÄHTEET
Kirjalliset lähteet
Airaksinen, Miimu & Matilainen, Veijo. 2009. Rakennus- ja LVI-teknisiä ratkaisuja suunnittelun apuna [koulutusmateriaali]. SuLVI EET-koulutus 03.03.2009. VTT. Helsinki.
Bagge, John Bagge & Pukkila, Olli Pukkila 1980. Ilmatekniikan suunnitteluopas osa 2.
Jaakkoo Taara Oy. Sivut IV-46, IV-55
Hakala, Pertti & Kaappola, Esko. 2007. Kylmälaitoksen suunnittelu. 2. painos.
Opetushallitus.
Hakala, Pertti & Kaappola, Esko. 2013. Kylmälaitoksen suunnittelu. 3. painos.
Opetushallitus.
Luento materiaali, Lappeenrannan Teknillinen Yliopisto. 2014. Viitattu 17.11.2014.
https://noppa.lut.fi/noppa/opintojakso/.../luento_3_energiataseet.pdf Röyttä, Pekka & Backman, Jari. 2007 Kylmäaineen valinta turbokompressorille.
Opetusmoniste EN C-183, sivu 68.
Virta, Jari & Pylsy, Petri. 2011. Taloyhtiön energiakirja. Sitran julkaisusarja (Sitra 295).
Helsinki: Kiinteistöalan kustannus Oy.
Worldwatch-instituutti. 2009. Maailman tila 2009. Lämpenevään maailmaan.
Internetlähteet
Chemwiki. Depletion of ozone layer. Viitattu 30.1.2015.
http://chemwiki.ucdavis.edu/Physical_Chemistry/Kinetics/Case_Studies%3A_Kinetics/D epletion_of_the_Ozone_Layer
Energiateollisuus. Kaukolämmön hinta tyyppitaloissa. Viitattu 03.11.2014.
http://energia.fi/tilastot/kaukolammon-hinnat-tyyppitaloissa-eri-paikkakunnilla
FreonShopper.com. HFO Refrigerants – What You Need to Know. What are HFOs?
Viitattu 30.1.2015. http://freonshopper.com/hfo-refrigerants-need-know/
IPCC. 2007. Climate Change 2007: Synthesis Report. 28.09.2014.
http://www.ipcc.ch/pdf/assessment-report/ar4/syr/ar4_syr.pdf Laki rakennuksen energiatodistuksesta 50/2013. Viitattu 17.08.2014 http://www.finlex.fi/fi/laki/alkup/2013/20130050
Luvata. 2014 a. HeatCraft DX coils. 18.08.2014
http://www.coilcalc.com/Downloads/Catalogs/DX%20Catalog.pdf Luvata. 2014b. Product catalogue. s. 77 - 78. Viitattu 18.08.2014
http://www.luvata.com/Documents/Heat%20Transfer%20Solutions/Heat%20Exchanger s/ProductCatalogue%20Soderkoping_Ventilation_EN.pdf
Motiva. 2014a. CO2-päästökertoimet. Viitattu 20.11.2014.
http://www.motiva.fi/taustatietoa/energiankaytto_suomessa/co2- laskentaohje_energiankulutuksen_hiilidioksidipaastojen_laskentaan/co2-paastokertoimet
Motiva. 2014b. Rakennusten energiatehokkuusdirektiivi. Luettu 28.09.2014
http://www.motiva.fi/taustatietoa/ohjauskeinot/direktiivit/rakennusten_energiatehokk uusdirektiivi
Motiva. 2014c. Yksittäisen kohteen CO²-päästöjen laskentaohjeistus sekä käytettävät CO²-päästökertoimet. Viitattu 20.11.2014.
http://www.motiva.fi/files/8886/CO2-laskentaohje_Yksittainen_kohde.pdf Netti linkki, Luettu 28.09.2014: Saatavissa:
http://www.ilmasto.org/ilmastonmuutos{perusteet{kasvihuonekaasut.html Ref-wiki. Highside float valve, 30.09.2014
http://www.ref-wiki.com/technical-information/161-refrigeration-/32560-highside-float-valve.html
Suomen kylmäyhdistys. Kylmäainetilanne 2008. Viitattu 03.02.2015.
http://www.skll.fi/yhdistys/www/att.php?type=2&id=37
Teekkarien LVI-kerho. Kostean ilman Mollier-käyrästö. Viitattu 26.09.2014.
http://lvi.tky.fi/mollier.html · Tee Parannus. Viitattu 16.06.2014.
http://www.teeparannus.fi/images/2010-02-11T13-12_-1236694101_14846.jpg Tilastokeskus. a. Asunto-osakeyhtiöiden talous 2009. Viitattu 10.05.2014.
http://tilastokeskus.fi/til/asyta/2009/asyta_2009_2010-09-24_fi.pdf Tilastokeskus. b. Energiatase. Viitattu 16.5.2014.
http://www.stat.fi/meta/kas/energiatase.html
R744 h,s diagrammi. ORC cycle de Rankine Organique, Luettu 28.09.2014. Saatavissa:
http://organic-rankine-cycle.blogspot.fi/2011_09_24_archive.html RakMk D2, Ympäristöministeriö, Rakennuksen sisäilmasto ja ilmanvaihto
RakMk D3, Ympäristöministeriö, Rakennusten energiatehokkuus, määräykset ja ohjeet RakMk D5, Ympäristöministeriö, Rakennuksen energiankulutuksen ja
lämmitystehontarpeen laskenta.
Vinha, Juha; Korpi, Minna; Kalamees, Targo; Jokisalo, Juha; Eskola, Lari; Palonen, Jari;
Kurnitski, Jarek; Aho, Hanna; Salminen, Mikko; Salminen, Kati; Keto, Matias.
Asuin rakennusten ilmanpitävyys, sisäilmasto ja energiatalous. Tampereen teknillinen yliopisto. Rakennustekniikan laitos. Rakennetekniikka. Tutkimusraportti vol. 140, Tampere. Luettu 28.09.2014
http://URN.fi/URN:NBN:fi:tty-2011122914971
http://www.tkk.fi/Yksikot/Energiatalous/kurssit/materiaalia/Mollier.pdf Luettu 28.09.2014
Westman, Mindi. 2014. Poistoilman lämmön talteenotto: kannattavuus ja käyttömahdollisuudet kaukolämpökerrostaloissa. Arcada. Opinnäytetyö. Viitattu 27.08.2014
https://www.theseus.fi/handle/10024/4670/browse?value=Westman%2C+Mindi&type=
author
Wikipedia. Lista kylmäaineista. Luettu 02.02.2015.
http://en.wikipedia.org/wiki/List_of_refrigerants Luottamuksellinen lähde
Insto Tuomari Oy. 2013. Tilasto.
8 LIITTEET
Liite 1. Kaukolämmön erillistuotannon paikkakuntien ryhmäjako ja laskennassa käytettävät ryhmäkohtaiset CO²-päästökertoimet
Liite 2. Polttoainekohtaiset CO²-päästökertoimet (Motiva, Energiateollisuus, Tilastokeskus 2012)
Liite 3. Rakennuksen energiatodistuslomake Liite 4. Kylmäainelistaus
Liite 5. Kylmäaine R744, hiilidioksidi, ph-käyrä Liite 6. Lämmöntalteenoton referenssikohteet (VVO).
Liite 1. Kaukolämmön erillistuotannon paikkakuntien ryhmäjako ja laskennassa käytettävät ryhmäkohtaiset CO2-päästökertoimet.
Liite 2. Polttoainekohtaiset CO2-päästökertoimet (Motiva, energiateollisuus, tilastokeskus 2012)
Liite 3. Rakennuksen energiatodistuslomake mallia 50/2013, sivu 1 (Laki rakennuksen energiatodistuksesta 50/2013).
Liite 4. Kylmäainelistaus
Liite 5. Kylmäaine R744, hiilidioksidi, p,h- käyrä