KYMENLAAKSON AMMATTIKORKEAKOULU Koneosasto/energiatekniikka. Ari Arvila POISTOILMALÄMPÖPUMPPU

Transkriptio

1 KYMENLAAKSON AMMATTIKORKEAKOULU Koneosasto/energiatekniikka Ari Arvila POISTOILMALÄMPÖPUMPPU Opinnäytetyö 2002

2 TIIVISTELMÄ KYMENLAAKSON AMMATTIKORKEAKOULU Energiatekniikan osasto ARVILA, ARI Työn ohjaaja Työn teettäjä Insinöörityö Maaliskuu 2002 Avainsanat Poistoilmalämpöpumppu Tkl Markku Huhtinen RAMK 61 sivua poistoilmalämpöpumppu, järjestelmät, mitoitus, asennus, käynnistys, huolto Tämän työn aiheena on poistoilmalämpöpumppu. Insinöörityössä selvitetään, minkälaisia eri ratkaisuja on mahdollista tehdä poistoilmalämpöpumpulla omakoti- ja kerrostaloihin. Työssä tuli selvittää myös poistoilmalämpöpumpun mitoitus, asennus, käynnistys ja huolto. Kansantaloudellisessa mielessä energiaa säästävien lämmitysmuotojen merkitys on ollut voimakkaassa nousussa jo vuosia. Työn ensimmäisessä vaiheessa alkoi tutustuminen vallitsevaan tilanteeseen lämpöpumppumarkkinoilla ja aiheeseen liittyvän materiaalin kerääminen. Tämän lisäksi haastattelin alalla työskenteleviä. Tämän jälkeen keräsin materiaalin. Poistoilmalämpöpumppu on vielä aika tuntematon käsite, mutta toivottavasti tämän työ tuo siihen lisää tietoa. ABSTRACT

3 KYMENLAAKSO POLYTECHNIC Mechanical Engineering Department ARVILA, ARI Bachelor`s Thesis Supervisor Comissioned by March 2002 Keywords Exhaust Heat Pump 61 pages Markku Huhtinen, (Tkl) RAMK exhaust heat pump, systems, dimensioning, installation, start, and service The objective of this study was to find out what kind of different solutions can be used in single- family homes and apartment houses with an exhaust heat pump. Also, dimensioning, installation, start-up and service were explored in the study. The importance of different ways to save energy in the heating has increased of last few years in the national economic. The first stage in this work was to investigate the current production enviroment and collect the proper material. Also, a few people working in the field were intervued. The exhaust heat pump is still pretty unknown definition, but I am hoping that this work will bring more information of this topic.

4 ALKUSANAT Insinöörityön tekeminen Suomen Lämpöpumppuyhdistys SULPU ry:n ehdotuksesta oli miellyttävää, mutta myös haasteellista. Työn aihe oli mielenkiintoinen joskin alussa melko tuntematon minulle. Kun työ vielä tulee tarpeeseen, menee käyttöön eikä jää pölyyntymään, voi olla erittäin tyytyväinen lopputyön tulokseen. Tässä yhteydessä haluan kiittää työn teettäjää Timo Löfgreniä RAMKista, työnvalvojaa yliopettaja Markku Huhtista Kymenlaakson ammattikorkeakoulusta ja erityisesti Haato Varaajat Oy:stä tuotepäällikkö Mika Nyströmiä asiantuntevista kommenteista. Vantaalla Ari Arvila

5 SISÄLTÖ TIIVISTELMÄ ABSTRACT ALKUSANAT 1 JOHDANTO PILPIN ERILAISET TOIMINTAPERIAATTEET PIENTALOISSA Energian talteenotto vain poistoilmasta Käyttöveden lämmitys poistoilman lämmöllä Lämmön ja käyttöveden lämmitys poistoilmalämpöpumpulla Lämmön ja käyttöveden tuotto, hallittu ilmanvaihto sekä tuloilman lämmitys Käyttöveden ja korvausilman lämmitys, ilmanvaihto sekä viilennys Energian talteenotto poistoilmasta ja ulkoilmasta Lisälämmön tuottaminen Lisälämmön tuottaminen sähköllä Lisälämmön tuottaminen kaukolämmöllä Lisälämmön tuottaminen puulla Lisälämmön tuottaminen kaasulla Lisälämmön tuottaminen öljyllä PILPIN erilaiset toimintaperiaatteet kerrostaloissa Suora höyrystys Epäsuora höyrystys PILPIN tuottama lämpö käyttöveteen PILPIN tuottama lämpö lämmitysverkostoon PILPIN tuottama lämpö käyttöveden sekä rakennuksen lämmitykseen MITOITUS Rakennuksen lämmitystehon ja energian tarve nyrkkisäännöllä Tehon ja energiantarpeen laskenta kaavojen avulla Johtumistehon ja energian johtuminen rakenteiden läpi Johtumisteho maahan sekä energia Ilmanvaihdon lämmityksen tarvitsema teho ja energia Vuotoilman lämmityksen tarvitsema teho...29

6 4.7 Käyttöveden lämmityksen tarvitsema teho ja energia Sisäisistä lämmönlähteistä ja auringon säteilystä hyödynnettävä energia Ilmastoinnin suunnittelu Pumpun valinta Lisälämmön tarve ASENNUS Yleistä Putkiasennukset Patteriverkostot Lattialämmitys Lämpölaajeneminen Ilmanvaihto Sähköliitännät Ulko- ja sisälämpötila-anturi Tehovahti ja vikavirtakytkin KÄYTTÖÖNOTTO Lämmitysjärjestelmän täyttö ja ilmaus Käynnistys Säädöt HUOLTO Puhallinlaakerien vaihto Imansuodattimen vaihto Venttiilien puhdistus Varoventtiilin tarkistus Kylmäaineet Kylmäaineen vaihtaminen ja talteenotto YLEISET VIKATILANTEET SOVELTUVAT JÄRJESTELMÄT LAINSÄÄDÄNTÖ...59 LÄHTEET...60

7 7 1 JOHDANTO Insinöörityön tekeminen sai alkunsa Suomen Lämpöpumppuyhdistyksen todellisesta tarpeesta saada materiaalia poistoilmalämpöpumpuista. Lämpöpumppualalla käynnistyi merkittävä koulutus- ja sertifiointihanke 1999 marraskuussa. Sen tuloksena on pysyvä sertifiointijärjestelmä ja koulutuskokonaisuus. Projekti päättyy keväällä Projektin tavoitteena on, että kaikissa merkittävissä yrityksissä olisi koulutuksen saaneita toimihenkilöitä sekä asentajia. Hankkeen koordinoijana toimii Rovaniemen ammattikorkeakoulu. Projektiin osallistuu myös muita ammattikorkeakouluja sekä ammattioppilaitoksia. Yhtenä osana tuossa projektissa ovat poistoilmalämpöpumput. Tämän työn tarkoituksena oli tuottaa koulutusmateriaali poistoilmalämpöpumppujen mitoituksesta, asennuksesta, käyttöönotosta ja huollosta. Yhtenä merkittävänä syynä siihen, miksi lämpöpumppumarkkinoiden odotetaan kasvavan kovaa vauhtia on se, että öljyn sekä sähkön hinta on koko ajan nousussa. Lämpöpumppuja asennetaan yhä enemmän ja enemmän, koska näillä saadaan huomattava energiansäästö aikaan. Toisena syynä on se, että lämmitystä koskevat ympäristövaatimukset jatkuvasti tiukentuvat. Lämpöpumppuja voidaan pitää todella ympäristöystävällisinä ja niillä saadaan aikaan suuri energian säästö. Tässä työssä käytetään sanaa lämpöpumppu, jolla tarkoitetaan poistoilmalämpöpumppua (PILP).

8 8 2 PILPIN ERILAISET TOIMINTAPERIAATTEET PIENTALOISSA Lämpöpumpun käyttötarkoitus ratkaisee sen, minkälainen järjestelmä taloon valitaan: halutaanko lämpöpumpulla lämmittää sekä käyttövesi että lämmitysverkosto vai halutaanko lämmittää vain toinen näistä? Lämmön lähteenä voidaan lämpöpumpulla käyttää poistoilman lisäksi myös ulkoilmaa. Nykyään ratkaisuja on jokaiseen tarkoitukseen. Yleisin valittava järjestelmä tällä hetkellä on se, millä voidaan lämmittää sekä käyttövesi että lämmitysverkosto. Koska lämpöpumppu on kallis investointi, joka maksaa itsensä takaisin edullisella energialla, kannattaa sitä käyttää mahdollisimman paljon. Kuten nimikin jo sanoo, ottaa poistoilmalämpöpumppu huoneesta poistuvan ilman lämpöä. 2.1 Energian talteenotto vain poistoilmasta Ensin lämmin huoneilma johdetaan kanavajärjestelmän kautta lämpöpumpulle, missä poistoilma virtaa höyrystimen läpi. Höyrystimessä kylmäaine höyrystyy alhaisen kiehumispisteen vuoksi jäähdyttäen läpi virtaavan poistoilman. Näin saadaan poistoilman energia siirrettyä kylmäaineeseen. Tämän jälkeen kylmäaine puristetaan kompressorilla korkeaan paineeseen, jolloin sen lauhtumislämpötila kohoaa. Tämän jälkeen kylmäaine johdetaan lauhduttimeen, jossa kylmäaine nesteytyy ja luovuttaa energiansa lämmitettävään lauhteeseen. Lauhduttimelta kylmäaine menee suodattimen ja nestelasin kautta paisuntaventtiiliin, jossa paine laskee höyrystimen paineeseen ja kierto alkaa uudestaan.

9 Käyttöveden lämmitys poistoilman lämmöllä Kuva 1. Käyttöveden lämmitys poistoilman lämmöllä Kuvassa 1 poistoilmalämpöpumppu lämmittää talon käyttöveden poistoilmasta talteen otetulla ilmalla. Korvausilma virtaa rakennukseen ikkunoiden yläpuolella olevista korvausilmaventtiileistä lämpöpumpun aiheuttaman alipaineen ansiosta./1./ Lämmön ja käyttöveden lämmitys poistoilmalämpöpumpulla Kuva 2. Lämmön ja käyttöveden lämmitys poistoilmalämpöpumpulla

10 10 Kuvassa 2 poistoilmalämpöpumppu lämmittää käyttöveden lisäksi rakennuksen lämmitykseen käytetyt patteri/lattialämmitys piirin. Muuten toimintapetiaate on sama kuin kappaleessa /1./ Lämmön ja käyttöveden tuotto, hallittu ilmanvaihto sekä tuloilman lämmitys Kuva 3. Lämmön ja käyttöveden tuotto, hallittu ilmanvaihto sekä tuloilman lämmitys Kuvan 3 kytkentä poikkeaa edellisestä siinä, että rakennuksessa on koneellisen poistoilmanvaihdon lisäksi myös koneellinen tuloilman sisäänpuhallus ja lämmön talteenotto näiden välillä. Kuvassa 3 poistoilmalämpöpumppu lämmittää tuloilman, patteri/lattialämmityspiirin veden, käyttöveden ja vaihtaa talon ilman./1./

11 Käyttöveden ja korvausilman lämmitys, ilmanvaihto sekä viilennys Tuloilman lämmitys Tuloilman jäähdytys Kuva 4. Käyttöveden ja korvausilman lämmitys, ilmanvaihto sekä viilennys Kuvassa 4 oleva järjestelmä lämmittää käyttöveden, hoitaa ilmanvaihdon ja lämmittää tai halutessa viilentää tuloilmaa. Tämä järjestelmä eroaa muista edellä mainituista järjestelmistä sillä, että tässä voidaan viilentää tuloilmaa, kun on tarvetta./2./ 2.2 Energian talteenotto poistoilmasta ja ulkoilmasta Nykyään on olemassa jo vaihtoehtoja, joissa poistoilma- ja ilmalämpöpumppu on yhdistetty samaan laiteratkaisuun, eli lämpöpumpulla voidaan ottaa lämpöä talteen sekä poistoilmasta että ulkoilmasta. Tämä ei vain ole vielä kovin yleinen ratkaisu Suomessa. Leudommilla säillä tämä on varsin hyvä ratkaisu, mutta kovimmilla pakkasilla ei juurikaan ulkoilman lämpöä käytetä hyväksi.

12 12 Kuva 5. Lämmön tuotto sekä käyttöveden lämmitys Kuvassa 5 lämpöpumppu vaihtaa talon ilman, lämmittää käyttöveden sekä patterit/lattialämmityksen./1./ 2.3 Lisälämmön tuottaminen Kaikkein kovimmilla pakkasilla lämpöpumpun oma teho ei riitä tuottamaan tarpeeksi lämmintä käyttö- ja lämmitysvettä. Silloin tarvitaan lisälämmönlähteitä avuksi. Lisälämpöä voidaan tuottaa mm. seuraavilla tavoilla: - sähköllä - kaukolämmöllä - puulla - kaasulla - öljyllä

13 Lisälämmön tuottaminen sähköllä Kuva 6.Lisälämmön tuottaminen sähköllä Kuvassa 6 oleva lisälämmitys tapahtuu sähkövastusten avulla. Tämä on eniten käytetty vaihtoehto. Sähkövastus on sijoitettu varaajan vesitilaan ja käynnistyy, jos lämpöpumppu ei pysty pitämään yllä säädettyä lämpötilaa. /1./

14 Lisälämmön tuottaminen kaukolämmöllä Kuva 7.Lisälämmön tuottaminen kaukolämmöllä Kuvassa 7 lisälämmitys tapahtuu kaukolämpösiirtimessä, jossa lämpöpumpun vesi rupeaa kiertämään, jos pelkän lämpöpumpun kehittämä energia ei riitä Kuvassa olevaa kaukolämmöllä tapahtuvaa lisälämmitystä ei ole vielä Suomen markkinoilla saatavilla, mutta Ruotsissa sitä on käytössä./3 ja 8./ Lisälämmön tuottaminen puulla Kuva 8.Lisälämmön tuottaminen puulla

15 15 Kuvassa 8 olevaa puukattilalla tapahtuvaa lisälämmitysvaihtoehtoa ei juurikaan käytetä. Kovilla talvipakkasilla on kattilaa lämmitettävä muutaman kerran päivässä. Tämä ratkaisu sopii hyvin saneerauskohteisiin. Puun hinta ei ole kovinkaan suuri, jos ei ota huomioon sitä työtä ja aikaa joka menee puiden pilkkomiseen../4 ja 8./ Lisälämmön tuottaminen kaasulla Kuva 9.Lisälämmön tuottaminen kaasulla Kuvassa 9 olevaa ratkaisua ei Suomessa käytetä, koska Suomessa ei juurikaan toimiteta kaasua pienkuluttajille. Euroopassa käytössä jonkin verran, koska siellä kaasua toimitetaan pienkuluttajille ja tämän vuoksi yleinen lämmitys muoto./4 ja 19./

16 Lisälämmön tuottaminen öljyllä Kuva 10.Lisälämmon tuottaminen öljyllä Kuvan 10 ratkaisua käytetään jonkin verran saneerauskohteissa./4 ja19./

17 17 3 PILPIN erilaiset toimintaperiaatteet kerrostaloissa Kerrostaloissa voidaan käyttää erillistä lämmönsiirtopiiriä lämmön kuljettamiseen lämpölähteeltä lämpöpumpulle. Seuraavassa on kuvattu sekä suora höyrystys, että epäsuora höyrystys. Myös kerrostaloissa voidaan käyttää PILPin tuottama teho sekä käyttöveden lämmitykseen että rakennuksen lämmitykseen tai molempiin. 3.1 Suora höyrystys Kuva 11.Suora höyrystys Kuvassa 11 on. suora höyrystys. Kyseinen järjestelmä toimii seuraavasti: höyrystin on kosketuksissa ilman väliainetta aineeseen, jota jäähdytetään./5./

18 Epäsuora höyrystys Kuva 12.Epäsuora höyrystys Kuvassa 12 on esitetty epäsuora höyrystys. Järjestelmä toimii seuraavalla tavalla. Höyrystin ei ole suorassa kosketuksessa jäähdytettävään aineeseen. Lämpö siirretään jäähdytyspattereilta pois lämpöpumpun höyrystimeen epäsuoralla vesi-glykoli-piirillä./5./ 3.3 PILPIN tuottama lämpö käyttöveteen Lämpimän käyttöveden kulutus ei ole sidoksissa vuodenaikaan, joten tarvittava teho on koko vuoden samalla tasolla. Käyttöveden kulutus on kuitenkin jaksottaista. Tämän vuoksi lauhduttimen lämmöllä lämmitetään varaajan vettä, jonka läpi virtaa lämmin käyttövesi Jos itse lämpöpumpun tuottama teho ei pelkästään riitä käyttöveden lämmitykseen, voidaan lisälämpöä tuottaa kuvissa esitetyillä kytkennöillä.

19 19 Kuva 13.Lisälämpö erillisellä lämmönsiirtimellä Mikäli on kyseessä suuri kerrostalo ja tehon tarvekin kasvaa kohtalaisen suureksi verrattuna lämpöpumpun antamaan tehoon, silloin toimiva ratkaisu on kuvan 13 kaltainen järjestelmä: erillinen käyttöveden lämmönsiirrin, jota lämmitetään kattilan vedellä./5./ Kuva 14.Lisälämpö kattilan sijoitetulla lämmönsiirtimellä. Kuvan 14 kytkennässä jälkilämmitys tapahtuu lämmönsiirtimellä, joka on sijoitettu kattilan sisään. /5./

20 20 Kuva 15.Lisälämpö sähköllä Joskus voi sähköllä tapahtuva jälkilämmitys olla halvempaa kuin kattilalla lämmitys. Siinä tapauksessa kuvan 15 ratkaisu on järkevä./5./ 3.4 PILPIN tuottama lämpö lämmitysverkostoon Poistoilmalämpöpumpun liittäminen lämmitysverkostoon tapahtuu viemällä poistoilmalämpöpumpusta saatua lämpöä vesivaraajaan. Kun lämpöpumpusta saatu teho ei enää riitä, on lisälämmönlähteen kytkeydyttävä päälle. Lisälämmönlähteenä voidaan käyttää kaukolämpöä tai öljyä.. Kuva 16.Lisälämmitys kaukolämmön avulla

21 21 Kuvassa 16 lisälämmitys tapahtuu kaukolämmön avulla./6/. Kuva 17.Lisälämmitys öljylämmityksellä Kuvassa 17 olevassa kuvassa lisälämmitys tapahtuu öljylämmityksellä. Paluuveden ollessa kylmempää kuin varaajan vesi johdetaan paluuvesi varaajan kautta verkostoon öljykattilan ohi. Jos paluuvesi ei lämpene tarpeeksi varaajassa, ohjataan vesi varaajalta öljykattilan kautta verkostoon. /6./ 3.5 PILPIN tuottama lämpö käyttöveden sekä rakennuksen lämmitykseen Kuvan 18 kytkentä mahdollistaa sen, että PILPiä käytetään sekä käyttöveden että rakennuksen lämmitykseen. Jos poistoilmalämpöpumpulla lämmitetään myös lämmityspiiriä käyttöveden lisäksi, niin lämpöpumpusta saatu teho riittää vain tiettyyn lämpötilaan asti. Tällöin on rinnalle otettava jokin lisälämmönlähde kuvan 18 mukaisesti. /5./ Kuva 18.Käyttöveden sekä rakennuksen lämmitys

22 22 4 MITOITUS Tehontarvelaskelmat suoritetaan huonekohtaisesti tai rakennuskohtaisesti, jotta voidaan laskea tarvittava lämmitysteho. Tämän lisäksi lasketaan lämpimän käyttöveden sekä ilmastoinnin vaatima teho. Kun tehdään mitoituslaskelmia huoneistoon, voidaan käyttää Suomen rakentamismääräyskokoelmaa osaa D5, jossa on ohjeet mitoitukseen, tai voidaan käyttää nyrkkisääntöjä. Kun vertaillaan näiden kahden antamia tuloksia, niin huomataan, että niissä ei ole normaalitilanteessa juurikaan huomattavia eroja. Tietysti on joitain poikkeuksia, kuten jos on kyseessä esim. merenrantatalo johon arkkitehti on suunnitellut yhden seinän kokonaan lasia. Silloin pitää suunnittelijan ymmärtää olla käyttämättä kyseistä menetelmää, koska tämänkokoisessa ikkunapintaalassa on huomattavasti suurempi johtumisteho kuin normaali seinässä. Ilmastoinnissa ja sen suunnittelussa tulee käyttää sitä koskevia sääntöjä, mutta niistä lisää kappaleessa 4.8. Käyttöveden lämmitystä on tarkasteltu kappaleessa 4.7. Seuraavassa on kaavat kummastakin mitoitusvaihtoehdosta. Ensimmäisenä tarkastellaan nyrkkisäännöllä tapahtuvaa menetelmää. /7./ 4.1 Rakennuksen lämmitystehon ja energian tarve nyrkkisäännöllä Tässä menetelmässä lähtökohtana on se, että kuutiota kohden tarvitaan 15 wattia tehoa. Tämä koskee vain uusia taloja. Vanhoissa taloissa tehontarve n. 20 wattia/kuutio. Suomi on jaettu 4:ään eri alueeseen (kuva 19 ). Kuva 19.RakMK:n D5:n mukaiset vyöhyke alueet Suomessa

23 23 Jokaisella alueella on eri kerroin. Luonnollisesti kerroin suurenee, mitä ylemmäksi Suomea mennään. Taulukossa 1 on kyseiset kertoimet. /7./ Taulukko 1. RakMK D5 kertoimet eri vyöhykkeille ALUE KERROIN I 1 II 1.07 III 1.13 IV 1.26 Esimerkki 1. Jos talo on rakennettu Inariin ja talon tilavuus on 260 kuutiota m * 15 W/ m = 4914 W Katsotaan taulukosta1 kerroin, joka on W * 1.26 = 6192 W eli rakennuksen lämmitysteho on 6.1 KW Esimerkki 2. Jos talo on rakennettu Helsinkiin ja talon tilavuus myös 260 kuutiota. 260 m 3 3 * 15 W / m = 4914 W Katsotaan taulukosta1 kerroin, joka on * 1 = 4914 W eli lämmitysteho on 4.9 KW Tämä on erittäin nopea tapa laskea tarvittava lämmitysteho talolle. Käyttöveden lämmityksen tarvitsema teho lasketaan (kappaleessa 4.7). Seuraavaksi tarkastellaan hiukan toisenlaista tapaa, joka vie aikaa hieman enemmän. Mutta tuloksissa ei ole juurikaan suuria eroja. Energian tarve on noin 40 kwh/kuutio uusissa taloissa.

24 Tehon ja energiantarpeen laskenta kaavojen avulla Seuraavat kaavat ovat Suomen rakentamismääräyskokoelmassa osa D5./8. / Lämmitystehontarve lasketaan kaavan ( 1 ) avulla. Kun lasketaan huonekohtaista tehontarvetta, ei käyttöveden osuutta eikä lämmöntuoton hyötysuhdettakaan tarvitse huomioida. φ = ( φjoht + φjoht.maa + φiv + φvuotoiv + φlv ) / ηm ( 1 ) jossa φ lämmitystehontarve, kw φjoht φjoht.maa johtumisteho rakenteiden läpi ulkoilmaan ja viereisiin erilämpöisiin tiloihin, kw johtumisteho maahan, kw φiv ilmanvaihdon lämmityksen tarvitsema teho, kw φvuotoiv vuotoilman lämmityksen tarvitsema teho, kw φlv lämpimän käyttöveden valmistuksen tehon tarve, kw ηm lämmöntuoton hyötysuhde mitoitustilanteessa Rakennuksen energiantarve voidaan laskea kaavan (2) mukaan Q = ( Qjoht + Qjoht.maa + Qiv + Qvuotoiv + Qlv -Qs) /η ( 2 ) jossa Q Qjoht Qjoht.maa Qiv lämmitysenergiantarve, kwh rakenteiden läpi johtuva energia, kwh maahan johtuva energia, kwh ilmanvaihdon lämmityksen tarvitsema energia, kwh

25 25 Qvuotoiv Qlv Qs η vuotoilman lämmityksen tarvitsema energia, kwh käyttöveden lämmityksen tarvitsema energia, kwh sisäisistä lämmönlähteistä ja auringon säteilystä hyödynnettävä energia, kwh lämmöntuoton hyötysuhde laskentajaksolla 4.3 Johtumistehon ja energian johtuminen rakenteiden läpi Johtumisteho on ulkoseinien, ikkunoiden, ovien, yläpohjien ja alapohjien johtumistehojen summa. Johtumistehon lasketaan kaavalla ( 3 ). /8./ φjoht = ( k * A * ( Ts Tu ) ( 3 ) jossa φjoht johtumisteho, W k kunkin rakennusosan lämmönläpäisykerroin, W/ m 2 A kunkin rakennusosan pinta ala, 2 m Ts sisälämpötila, C Tu ulkolämpötila, C Rakenteiden läpi johtuva energia voidaan laskea kaavasta ( 4 ). Rakenteiden läpi johtuva energia lasketaan rakennusosakohtaisesti yhdistämällä seuraavanlaisesti:

26 26 φjoht = = ( k * A *24S) / 1000 ( 4 ) jossa φjoht rakenteiden läpi johtuva energia, kwh k kunkin rakennusosan lämmönläpäisykerroin, W/ m A kunkin rakennusosan pinta ala, S paikkakunnan ko. jakson astepäiväluku, kd 24 kerroin, joka muuttaa astepäiväluvun astetunneiksi 1000 kerroin, jolla suoritetaan laatumuunnos kilowattitunneiksi 2 m 2 Kuvissa 20 ja 21 näkyy lämmönjohtuminen ja se missä kohdassa seinää höyry tiivistyy vedeksi. Kuva 20.Lämmönjohtuminen seinän läpi Kuvassa 20 näkyy lämmönjohtuminen seinässä.

27 27 1. Vesihöyryn osapaine rakenteessa 2. Seinän lämpötilajakauma 3. Lämpötilajakaumaa vastaava vesihöyryn kyllästymispaine 4. Viivoitetulla alueella tapahtuu vesihöyryn tiivistymistä Kuva 21.Seinärakenteen sisällä tapahtuva vesihöyryn tiivistyminen Kuvassa 21 näkyy vesihöyryn tiivistyminen seinässä. 4.4 Johtumisteho maahan sekä energia Johtumisteho alapohjan läpi voidaan laskea kaavan ( 4 ) avulla, jos lämmönjohtuminen alapohjassa tapahtuu pääasiassa ulkoilmaan. Jos ilman lämpötila alapohjan alla on koko ajan sama kuin ulkolämpötila, käytetään mitoituksessa ulkoilman lämpötilaa. Mutta jos alapohjan alla oleva tila on osittain suljettu, esim. 1 prosentti alapohjan pinta alasta on tuuletusaukkoja ja jos tämä tila pysyy ulkoilmaa lämpöisempänä, voidaan kyseisen osan lämmönläpäisykerrointa pienentää 20 %. Kun johtuva teho lasketaan kaavan ( 4 ) avulla, käytetään lämmönläpäisykertoimena Suomen rakentamismääräyskokoelman C4:n rakenteiden ja maaperän yhteenlaskettuja arvoja annettuja arvoja. Mitoittavana ulkolämpötilana käytetään keskilämpötilan arvoja lisättynä +2 C:lla. Pinta ala määritellään maan kanssa kosketuksissa olevan pinta alan mukaan. Yli 6 metrin päässä ulkoseinästä olevaa lattia osan johtumistehoa maahan ei tarvitse huomioida./8./

28 28 Maahan johtuva energia lasketaan kaavan ( 4 ) mukaan. On myös mahdollista käyttää yksinkertaisempaa menetelmää, joka lasketaan kaavan ( 5 ) mukaan, sillä edellytyksellä, että alapohjan lämmöneristyksen lämmönläpäisykerroin on enintään 1 W/ m 2 K. Qjoht.maa = qm * A ( 5 ) Jossa Qjoht.maa qm A maahan johtuva energia, kwh maahan johtuva energia pinta-alayksikköä kohden, kwh 2 / m. RakMK osa D5 lattia alasta se osuus, joka vaikuttaa häviöiden suuruuteen 4.5 Ilmanvaihdon lämmityksen tarvitsema teho ja energia Ilmanvaihdon lämmityksen tarvitsema teho lasketaan kaavan ( 6 ) avulla./8./ φiv = ρi * Cρi * Viv ( Ts Tu ) - φivlto ( 6 ) jossa φiv ilmanvaihdon lämmityksen tarvitsema teho, kw ρi ilman tiheys 1,2 kg/ 3 m Cρi ilman ominaislämpö 1,0 KJ / kg K Viv ilmanvaihdon ilmavirta, 3 m /s Ts sisälämpötila, C Tu ulkolämpötila, C

29 29 φivlto poistoilmasta lämmöntalteenottolaitteilla hyödynnettävä teho, kw Ilmanvaihdon lämmityksen tarvitsema energia lasketaan kaavalla ( 7 ) Qiv =ρi * Cρi * Viv * t * 24 S* r * tv Qlto Jossa Qiv ilmanvaihdon lämmityksen tarvitsema energia, kwh ρi ilman tiheys 1,2 kg m 3 / Cρi ilman ominaislämpö 1,0 KJ / kg K Viv t S Qlto r ilmanvaihdon ilmavirta, 3 m /s ilmanvaihtolaitoksen keskimääräinen vuorokautinen käyntisuhde, h/24 astepäiväluku, kd lämmötalteenottolaitteistolla talteenotettava ja hyödynnettävän energian määrä, kwh kerroin, joka ottaa huomioon ilmanvaihtolaitoksen vuorokautisen käyntiajan, taulukko RakMK osa D5 24 kerroin, jolla muunnetaan astepäiväluku astetunneiksi Kaavan ( 7 ) avulla voidaan laskea energiantarve vain silloin, kun on kyse lämmittämisestä. 4.6 Vuotoilman lämmityksen tarvitsema teho Vuotoilman lämmityksen tarvitsema teho saadaan laskemalla kaavan ( 8 ) avulla. φvuotoiv =ρi * Cρi * Vvuoto * ( Ts Tu ) ( 8 ) jossa φvuotoiv vuotoilman lämmityksen tarvitsema teho, kw

30 30 ρi ilman tiheys 1,2 kg/ 3 m Cρi ilman ominaislämpö 1,0 KJ / kg K Vvuoto lasketaan seuraavasti Vvuoto nv * V / 3600 jossa nv vuotoilman vaihtuvuus, kertaa tunnissa ( 1/h ) V rakennustilavuus, 3 m 3600 laatumuunnos, jotta tulos olisi, 3 m /s Ts sisälämpötila, C Tu ulkolämpötila, C Maanalaisissa kellaritiloissa sekä rakennuksen keskellä olevissa tiloissa ei ilmavuotoja tarvitse ottaa huomioon./ 8. / Vuotoilman lämmityksen tarvitsema energia lasketaan kaavan ( 9 ) Qvuotoiv =Cpi * ρi * nv * V * 24S / 3600 ( 9 ) jossa Qvuotoiv Cpi ρi vuotoilman lämmityksen tarvitsema energia, kwh ilman ominaislämpö 1,0 KJ / kg K ilman tiheys 1,2 kg/ 3 m nv vuotoilman vaihtuvuus, kertaa tunnissa ( 1/h ) V rakennustilavuus, 3 m

31 31 24 kerroin, jolla muunnetaan astepäiväluku astetunneiksi S astepäiväluku, kd 3600 kerroin jolla 1 / h muunnetaan l / s 4.7 Käyttöveden lämmityksen tarvitsema teho ja energia Käyttöveden tarvitsema teho määritetään seuraavasti. 1. Määritellään mitoitusvirtaama Suomen rakentamismääräyskokoelman D5 avulla 2. Lasketaan kaavan ( 10 ) avulla käyttöveden lämmityksen tarvitsema teho. φlv = ρv * Cρ v * Vlv mit * ( Tlv Tkv ) (10) jossa φlv käyttöveden tarvitsema teho, kw ρv veden tiheys, kg/ m 3 Cρ v veden ominaislämpö, 4,2 kj / kgk Vlv mit mitoitusvirtaama, 3 m /s Tlv lämpimän veden lämpötila, C Tkv kylmän veden lämpötila, C Käyttöveden lämmityksen tarvitsema energia määritellään taulukon 2 mukaan. Jos käyttöverkostossa on kiertojohto, kerrotaan taulukon arvot 1,5.

32 32 Taulukko 2. Lämpimän käyttöveden energiantarve Rakennustyyppi 3 Qlv, kwh / r - m,kk Asuinpientalot 0,4 Asuinkerrostalot 0,6 Toimistorakennukset 0,1 Koulut 0,1 4.8 Sisäisistä lämmönlähteistä ja auringon säteilystä hyödynnettävä energia Rakennuksen sisällä tapahtuva toiminta sekä osa ikkunoista sisään tulevasta auringonsäteilystä voidaan hyödyntää rakennuksen lämmityksessä. Nämä tekijät vähentävät rakennuksen lämmitysenergian tarvetta seuraavanlaisesti. Kaava ( 11 )./ 8 / Qs = ηs * ηr * ( Qsäh +Qhlö +Qaur + Qlv hyö ) ( 11 ) jossa Qs ηs ηr sisäisistä lämmönlähteistä sekä auringon säteilystä hyödynnettävä energia, kwh kerroin, joka ottaa huomioon säätöjärjestelmän vaikutuksen energioiden hyväksikäyttöasteeseen ideaalinen sisäisten energioiden hyväksikäyttöaste Qsäh Qhlö Qaur Qlv hyö valaistuksesta ja sähkölaitteista vapautuva energia, kwh henkilöiden luovuttama energia, kwh ikkunoiden kautta tuleva auringon säteily, kwh lämpimän käyttöveden laitteista vapautuva energia, kwh

33 Ilmastoinnin suunnittelu Kun ilmastointia suunnitellaan, nyrkkisääntönä voidaan pitää, että ilma vaihtuu huoneissa 0,5 1/h. Tarkkoja ohjearvoja siitä, minkä verran ilman tulisi vaihtua huoneissa, jotta voidaan taata tyydyttävä sisäilman laatu, on taulukossa 3. Tämän lisäksi on määritelty tiettyjä äänitasoarvoja. Myös nämä arvot löytyvät taulukosta 3. Tämän vuoksi eristykseen ja äänenvaimennukseen on kiinnitettävä huomiota, sillä annetut arvot ovat todella matalia./9./ Kun aletaan miettiä kanavakokoja, niin tyypilliset kanavakoot ovat seuraavanlaisia. Nämä ovat vain suuntaa antavia arvoja: - wc, pieni huone < 12 - normaalikokoinen huone m 2 m φ 125 mm φ 160 mm - iso huone > 18 2 m φ 200 mm On myös helppo laskea kanavan koko jos tiedetään nopeus kanavassa sekä tilavuusvirta. Kaava ( 12 ) V = W * A = V / W = π d 2 /4 d = jossa 4 V W π (12) V W A ilman nopeus kanavassa, m/s tilavuusvirta kanavassa, kanavan poikkipinta ala, 3 m /s 2 m d kanavan halkaisija, mm

34 34 Taulukko 3.Sisäilmaston ja ilmanvaihdon ohjearvoja 4.10 Pumpun valinta Kun valitaan lämpöpumppua, tulee ensiksi päättää, minkälaiseen tarkoitukseen se tulee. Lämmitetäänkö sillä pelkkää käyttövettä vai halutaanko sillä lämmittää myös rakennusta ja halutaanko sillä myös jäähdyttää rakennusta kesäaikaan? Lämpöpumppua valittaessa on myös otettava huomioon tuleeko taloon alipaine-vaiko tasapainejärjestelmä. Alipainejärjestelmä toimii siten, että tuloilma tulee sisään tuloilmaventtiileistä ja poistoilma kerätään koneellisesti. Tasapainejärjestelmässä taas kumpikin sekä tuloettä poistoilman puhallus hoidetaan koneellisesti. Kun on oikeanlainen laiteratkaisu taloon, on aika etsiä sopiva toimittaja. Tässä kannattaa ajatella pitkällä aikavälillä ja ottaa huomioon, että huoltoa sekä varaosia pitää saada vielä vuosienkin jälkeen ostosta. Kun lämpöpumppu on ostettu, siihen kuuluu vain itse lämpöpumppu kaikkine tarvikkeineen. Tämän jälkeen se on vielä asennettava. Asennusta ei kannata antaa kenenkään ammattitaidottoman suorittaa. Aina tulisi kääntyä ammattilaisen puoleen eli tässä tapauksessa toimittajan puoleen. Sieltä saadaan aina ammattitaitoiset asentajat, jotka asentavat lämpöpumpun luotettavasti ja nopeasti.

35 Lisälämmön tarve Seuraavassa on kaksi esimerkkiä teho-osuuden vaikutuksesta vuosikustannuksiin. Tehdään yksinkertaistetut laskelmat, jossa talon tehontarve on 10 kw, sähkön hinta 42 p / kwh ja energian kulutus kwh. Esimerkki A - 50 %:n lämpöpumpun teho 5 kw - lämpökerroin noin 3 - lämpöpumpun tuottama osuus (taulukko 4 ) 0.85 * kwh = kwh - lämpöpumpusta saadun lämmön kustannukset kwh * 0.42 p/ kwh / 3 =1904 mk / v - lisälämmönosuus 2400 kwh/v, lisälämmön kustannus 2400 kwh * 0.42 p/kwh = 1008 mk/v - lämmityksen energiakulut yhteensä = 2912 mk/v Esimerkki B %:n lämpöpumpun teho 10 kw - lämmityksen energiakulut kwh * 0,42 p/kwh / 3 = 2242 mk/v - säästöä edelliseen verrattuna = 670 mk/v Kymmenen vuoden kuoletusajalla ja 5 % korolla sallisi tämä säästö noin 5000 mk:n lisähinnan suuremmalle lämpöpumpulle.

36 36 Taulukko 4. Lämpöpumpun teho-osuuden vaikutus lisälämmityksen energian tarpeeseen Lisälämmityksellä tuotetun energian osuus Lämpöpumpulla tuotetun energian osuus 100 % 80 % 60 % 40 % 20 % 0 % 80 % 70 % 60 % 50 % Lämpöpumpun teho-osuus Taulukosta 4 näkee kuinka paljon tarvitsee lisälämpöä tuottaa lämpöpumpun erilaisilla tehoilla.

37 37 5 ASENNUS Poistoilmalämpöpumppua ei suositella asennettavaksi suuriin taloihin. Tämä koskee vain pientaloja, ei kerrostaloja. Seuraavassa käydään läpi asioita, joita tulee eteen lämpöpumppua asennettaessa. Jos ei itse ole varma omasta ammattitaidostaan, niin kannattaa asennus jättää ammattilaiselle aina. Sillä jo pienilläkin asennusvirheillä voi olla tuhoisat seuraukset. Kaikki lisälämmitykseen käytetyt kattilan laitteistojen asennukset on tehtävä voimassa olevien sääntöjen mukaan. Tarkistuksen tekee aina tehtävään pätevöitynyt henkilö. Jos asennetaan lämpöpumppua saneerauskohteeseen, on syytä ottaa huomioon se, ettei lämpöpumppu tuo lämpöä asennettavaan tilaan siten kuin esim. vanha öljykattila. 5.1 Yleistä Yleensä lämpöpumppu sijoitetaan vaatimukset täyttävään tilaan. Kyseinen tila on aina varustettava lattiakaivolla. Sen vaatima tilan tarve on todella pieni. Leveys-suunnassa tilaa tulee olla n.600 mm ja kummallekin sivulle tulee jättää tyhjää tilaa seuraavaan laitteeseen tai pöytään ym. n. 25 mm. Korkeutta tulee olla n mm mallin mukaan, myös yläpuolelle ja koneen eteen tulee jättää tilaa. Lämpöpumppua ei suositella asennettavaksi aivan seinään kiinni, koska sillä vältetään mahdollisten käyntiäänien johtuminen muihin huoneisiin. Laitteiston asiakirjoissa määrätään aina seuraavat tiedot: - tyyppi, koko ja lämpöteho - mitoituslämpötila ja rakennelämpötila - lämpökerroin - materiaali - mitat - varusteet - asennustapa - lämmönsiirtonesteet ja täyttömäärä

38 38 Lämpöpumppu sisältää aina palovaarallista kylmäainetta. Joten aina, kun pumppua käsitellään, asennetaan, huolletaan, puhdistetaan tai hajotetaan, on oltava erittäin huolellinen. Lämpöpumpussa olevaa kylmäainetta ei saa päästää ilmastoon, vaan se pitää ottaa talteen ammattilaisen toimesta./10./ 5.2 Putkiasennukset Vesikiertoisen lämmitysjärjestelmän tavoitteena on viedä samanlämpöistä vettä joka huoneeseen. Yleisin tapa pientaloissa on vesikeskuslämmitys. Tällöin verkostossa kiertävästä vedestä lämpö siirtyy lämmönluovuttimen kautta huoneeseen (kuva 22). Putkiasennukset on aina tehtävä voimassa olevien normien mukaisesti./11./ 1.lämmönlähde 2.lämmönluovutuin 3.putkiverkosto Kuva 22. Vesikiertoinen lämmitysjärjestelmä

39 Patteriverkostot Vesikeskuslämmityksissä on käytössä kolme toisistaan eroavaa järjestelmää. On yksitai kaksiputkijärjestelmä sekä rengasjohtojärjestelmä(kuvat 23, 24, 25 )./12./ Kuva 23. Yksiputkijärjestelmä Yksiputkijärjestelmässä tulo- ja paluuvesi virtaavat samassa putkessa. Pattereille tulevan veden lämpötila laskee ketjun loppua kohden, mutta patterikoko kasvaa loppua kohden. Kuva 24. Kaksiputkijärjestelmä Kaksiputkijärjestelmässä meno- ja paluuputket on kytketty rinnan ja ne muodostavat kukin oman kiertopiirinsä. Putkikoko pienenee loppua kohden. Kuva 25. Rengasjohtojärjestelmä Rengasjohtojärjestelmässä meno ja paluuputket kulkevat samaan suuntaan. Tässä järjestelmässä vesivirrat on helpompi säätää kuin kaksiputkijärjestelmässä, koska kunkin patterin painehäviöt ovat likimain yhtä suuret.

40 40 Taloissa, joissa on enemmän kerroksia kuin yksi, käytetään yhdistettyä yksi- ja kaksiputkikytkentää. Kerroksien jakojohdoissa on yksiputkikytkentä ja kerrokset kytketty kaksiputki kytkennällä lämpökeskukseen (kuva 26)./11./ Kuva 26. Runkoputkissa kaksiputkikytkentä ja kerrosten jakojohdoissa käännetty paluu Lattialämmitys Lämmitystavoista lattialämmitys on viime vuosina lisännyt suosiotaan. Se on ohittanut suosiossa jo patterilämmityksen. Lattialämmityksen asennus on erittäin nopea operaatio. Se sopii uudisrakennuksiin niin kuin myös saneerauskohteisiin. Asennuksen voi tehdä mm. betoniin, puurakenteeseen tai vanhaan lattiaan. Lattialämmitys yhdistettynä lämpöpumppuun on erittäin hyvä yhdistelmä, koska lämpöpumpun normaalistikin korkea hyötysuhde paranee kun lämmityspiirin lämpötila on matala. Kuvassa 27 näkyy lattialämmityksen periaate. Kuva 27. Lattialämmitys

41 41 Jos suunnitelmiin kuuluu porealtaan tai jonkin muun lämmintä käyttövettä käyttävän laitteen asennus on lämpöpumpun lisäksi asennettava erillinen lämminvesivaraaja (kuva 28)./10/ Lämpöpumppu Lämminvesivaraaja Kuva 28. Lisälämminvesivaraaja Kun lämpöpumppu ostetaan saadaan niiden mukana selkeät ja täydelliset asennusohjeet. Näistä käyvät ilmi seuraavat asiat: - putkimateriaalit - putkien liitostapa - putkikoot - kannakointiväli - eristys. Putkien asennus voidaan tehdä etukäteen valmiiksi jo ennen kuin lämpöpumppu tulee paikoilleen. Silloin ei tarvitse tehdä kuin muutama liitos, sillä putket ovat jo valmiina oikeilla paikoilla. Ennen kuin putkisto liitetään laitteeseen, tulee verkosto huudella. Tällä vältetään vieraiden esineiden kulkeutuminen laitteistoon.

42 Lämpölaajeneminen Kun suunnitellaan putkiverkostoa tulee ottaa huomioon niiden asennettavuus ja huolto: - putkien tulee olla tarpeeksi etäällä toisistaan, jotta nämä voidaan liittää helposti - putkien asentamista kantaviin rakenteisiin tulisi välttää ja liitoskohdat RakMK osa D5 olevien normien mukaan - rakenteiden läpimenoissa on käytettävä erityisiä läpimenokappaleita, läpimenokohdat on eristettävä ilma- ja äänivuotoja vastaan - on vältettävä taskuja joihin ilma pääsisi kertymään - on asennettava liittimiä ja sulkuventtiileitä niin paljon, että putkiston huolto, huuhtelu ja tyhjennys sujuvat helposti. Asennuksessa tulee ottaa huomioon myös putkien lämpölaajeneminen. Lämpölaajeneminen saadaan laskettua kaavasta ( 13 ). L = αl T ( 13 ) jossa L Pituuden muutos, m α 6 Lämpölaajenemiskeroin taulukosta, α * 10 /K L Putken alkuperäinen pituus, m T Lämpötilan muutos, C Putkiston lämpölaajenemista voidaan helpottaa välttämällä liian jäykkää verkostoa. Yleensä lämpölaajenemisen vastaanottoon riittää verkoston mutka tai riittävän pitkät liitäntäjohdot. Myös erityisillä tasaimilla voidaan vastaanottaa lämpölaajenemisliikettä (kuva 29). Kuva 29. Putkitasain

43 Ilmanvaihto Ilmanvaihtokanavat on liitettävä niin, että kaikki poistoilma kulkee lämpöpumpun höyrystimen läpi. Poikkeuksena on liesituuletin sekä sellaiset huoneet, joissa säilytetään palavia kaasuja ja aineita, jotka saattaisivat kulkeutua lämpöpumppuun. Jotta lämpöpumppu toimisi hyvin, on sen sijaintipaikan ilmanvaihdon oltava riittävää. Riittävä ilmanvaihto määräytyy laitekohtaisesti. Kanavajärjestelmä tulee asentaa voimassa olevien rakennusmääräysten mukaisesti. Tiiviysluokan tulee olla vähintään B./13 ja 14./ Kanavat tulee ripustaa ja tukea niin lujasti ja niin tihein välein, että niillä ei ole putoamis- tai taipumisvaaraa edes asennus-, puhdistus- ja huoltotoimenpiteiden aikana. Kanaviston ja laitteiston välinen liitäntä toteutetaan joustavalla liitoksella. On syytä asentaa ja sijoittaa liitokset niin, että niiden vaihto olisi helppoa. Laitteistosta lähtevä poistoilmakanava on vedettävä yhtenäisenä ja vesitiiviiksi eristettynä kattohormiin saakka. Myös kylmissä tiloissa olevat poistoilmakanavat on eristettävä. Kaikki kanavat on asennettava niin, että ne voidaan tarkastaa. Poistoilmakanavaa ei tule vetää savuhormiin. On suositeltavaa, että kanaviin asennetaan äänenvaimennus etteivät puhallinäänet siirtyisi tulo- ja poistoilmaventtiileihin. Joissain tapauksissa ilmastointikanavat on maatettava, koska lämpöpumppu sisältää palavaa kylmäainetta./13 ja 14./ Yleisimpiä vikoja, joita tulee eteen ilmastointikanavia asennettaessa ovat - kanavien liitoskohdat - lämmön eristyksessä olevat puutteet - mittausyhteet - säätöpellit. Riittävän puhallintehon etsiminen tapahtuu laitteen mukana tulevan puhallin käyrästön avulla, jonka voi tarkistaa helposti käyrästöstä. Eritehoisten puhaltimien käyrät poikkeavat toisistaan. Puhallinkäyrästöstä nähdään eri kierrosnopeuksilla saatavat paine sekä ilmavirta. Alla oleva käyrästö on 130 W:n poistopuhaltimelle malliin Fighter 410P (kuva 30 )./13/

44 44 Kuva 30. Poistoilmapuhaltimen käyrästö Kun on löydetty oikea käyrästö katsotaan siinä olevaa johtimen asennuspistettä ja tehdään tarvittava siirto. Puhaltimen pyörimisnopeutta muutetaan vaihtamalla puhaltimelle tulevaa jännitettä muuntajan avulla(kuva 31)./13./ Kuva 31. Puhaltimen kierrosnopeuden muuttaminen Poistoilmalaitteen sijoittamisessa ja asentamisessa tulee olla erittäin tarkkana, että saataisiin mahdollisimman hyvä ilmanvaihto talon jokaiseen huoneeseen. Virheellisestä ilmanvaihdon asennuksesta saattaa aiheutua käyttöasteen heikkeneminen ja käyttötalouden huononeminen.

45 Sähköliitännät Kun lämpöpumppu tulee tehtaalta kuluttajalle, on kaikki sähkölaitteet jo valmiiksi asennettu. Kun aletaan tehdä sähköasennuksia, tulee muistaa, että vain ammattiasentaja saa tehdä kytkentöjä ja johdot on vedettävä voimassa olevien normien mukaan. Vahva- ja heikkovirtajohdot tulee sijoittaa toisistaan ainakin 150 mm:n etäisyydelle. Lämpöpumpuissa sähköteho on 8 ja 13.5 kw:n välillä ja kerrostaloissa se voi olla jopa 50 kw riippuen mallista, valmistajasta ja kytkennästä. Sähkövastuksia on mahdollista muuttaa eri tehoille. Tämä tapahtuu sekä vaihtamalla johtojen paikkaa että erityisillä lisäsähkövastuksilla. Näistä toiminnoista on aina hyvät ohjeet laitteiden mukana tulevissa ohjeissa. Liitäntöjä ei saa kuitenkaan tehdä ilman sähkön toimittajan lupaa ja tässäkin tapauksessa liitännät saa tehdä vain ammattisähkömies. Jos tehoa aiotaan muuttaa, tulee aina tarkistaa, että ryhmävaroke on tarpeeksi suuri. Jos ollaan asentamassa juuri rakennettavaan taloon poistoilmalämpöpumppu, on järkevää jo rakennusvaiheessa asentaa tarpeeksi suuri ryhmävaroke suurinta tehoa varten Ulko- ja sisälämpötila-anturi Laitteen tarkoitusperän mukaan määräytyy se, asennetaanko taloon ulkolämpötila-anturia ja huoneanturia. Jos laitteen ainoa tarkoitusperä on lämmittää pelkkää käyttövettä, ei kyseisiä antureita tarvita. Ulkolämpötila-anturi sijoitetaan aina joko pohjoistai itäseinälle. Anturi ei saa olla alttiina auringonpaisteelle, sisäilmalle tai millekään muulle, mikä voi sotkea sen parametrit. Ulostuleva kaapeli pitää tiivistää hyvin, että sisäilma ei pääse vaikuttamaan anturin toimintaan eikä vesi pääse tiivistymään anturin koteloon./14./ Sisälämpötila-anturi tulee sijoittaa talon keskeiselle paikalle esim. eteiseen, joka on olohuoneen yhteydessä. Anturi taas on sijoitettava niin, ettei mikään lämmönlähde pääse haittaamaan sen toimintaa, esim. keittiö, kodinhoitohuone tai auringonvalo. Kaksikerroksisessa talossa anturi tulisi sijoittaa alakertaan. Siinä tilassa, mihin anturi asennetaan, ei saa olla termostaattipattereita, mutta jos sellainen on, tulee sen olla täysin auki. Kaapelin läpivienti tulee olla tiivis myös tässä tapauksessa./14./

46 Tehovahti ja vikavirtakytkin Jos halutaan, niin laitteisiin on saatavilla myös lisälaitteita, jotka tekevät koko järjestelmästä luotettavamman ja turvallisemman. Esimerkiksi tehovahti toimii siten, että virran noustessa liian suureksi se joko katkaisee virran sähkövastukselta tai ei. Tehovahdin voi asettaa eri arvoille./14./ Kaikissa sähkölaitteissa esiintyy vuotovirtoja. Laitteiden likaantuessa ja ikääntyessä vuotovirrat lisääntyvät. Näin ollen nämä saattavat aiheuttaa vikavirtakytkimen laukaisun, vaikkei mitään ihmeellisempää vikaa esiinnykään. Tämä voidaan eliminoida liittämällä lämpöpumppuja ja laitteisto vikavirtakytkimen kautta./14./

47 47 6 KÄYTTÖÖNOTTO Ennen kuin laitteen voi ottaa käyttöön, täytyy vielä tehdä joitakin toimenpiteitä ja tarkastuksia. Sillä jos jättää nämä toimenpiteet tekemättä, ei järjestelmä välttämättä toimi sataprosenttisesti tai sillä voi olla tuhoisat seuraukset. Tässä vaiheessa tulee tarkistaa, että kaikki kytkimet ovat oikeassa asennossa ja venttiilit avoinna. Lisäksi tulee tarkistaa, ettei mikään rajoitin ole lauennut. 6.1 Lämmitysjärjestelmän täyttö ja ilmaus Eri valmistajilla täyttö suoritetaan hieman poiketen toisistaan. Joissain malleissa täytyy ensin täyttää ja paineistaa vedenlämmitin ennen kuin voidaan käydä täyttämään lämmitysjärjestelmää. Kun taas toisissa järjestelmissä voidaan käydä täyttämään lämmitysverkostoa vaikka vedenlämmitin ei ole vielä aivan täynnä. Kun verkosto alkaa täyttyä niin huomataan, että paine alkaa kasvaa. Kun painetta on tarpeeksi verkostossa alkaa varoventtiili päästää ulos ilmasekoitteista vettä. Siinä vaiheessa on aika sulkea täyttöventtiili. Tämän jälkeen päästetään varoventtiilistä painetta sen verran pois, että paine asettuu normaalille toiminta-alueelle (0,5 1,5 bar) Sen jälkeen kun on saatu paine oikealle asteikolle, aloitetaan ilmaus. Tämä tapahtuu mallista riippuen hieman eri tavalla. Se voi tapahtua varoventtiilistä, ilmausruuvista tai ilmausventtiileistä. Järjestelmää tulee täyttää ja ilmata niin monta kertaa peräkkäin, että koko verkosto on täynnä ja järjestelmässä ei ole lainkaan ilmaa. Yleensä on melkein mahdotonta saada verkostoa heti aivan ilmattomaksi, mutta ilman saa vähitellen pois.

48 Käynnistys Kaikkien laitteiden käynnistys eroaa hieman toisistaan. Mutta periaate on kaikissa melko samanlainen. Laitteen mukana tulee aina täydellinen opas laitteen käytöstä ja säädöistä. Tässä yksinkertaistettuna esimerkkinä Fighter 410P:n käynnistys. Ensin valintakytkin asentoon R. Tällöin kompressori ja elektroniikka on pois päältä. Tämän jälkeen säädetään lämpöä manuaalisesti, kunnes huoneenlämpötila on noussut 16 C. Sen jälkeen valintakytkin asentoon 1. Automaatio ja kompressori kytkeytyvät päälle. Lopuksi säädetään kiertopumppu oikeaan arvoon./15./ 6.3 Säädöt Kun järjestelmä on saatu asennettua, kytkettyä ja perussäädöt tehtyä, jonkin ajan kuluttua on aika tehdä säädöt. Alkuaikoina saattaa esiintyä ilmaa verkostossa, joka ilmenee pienenä poreiluna putkistossa. Kun ilma on poistettu verkostosta säädetään tarkemmin lämpöautomatiikkaa. Lämpöautomatiikkaa ohjaa aina yleensä ulkolämpötila. Siksi menovesi säätyy ulkolämpötilan mukaan. Sopivat säätöarvot automatiikalle saadaan suoraan laitteen mukana tulevasta käyrästöstä (kuvat32,33ja 34).Alla olevat käyrät ovat Fighter 410p:n säätökäyriä./15./ Kuva 32. Lämpökäyrän muutos -2

49 49 Kuva 33. Lämpökäyrän muutos 0 Kuva 34. Lämpökäyrän muutos +2 Seuraavassa esimerkki miten säätö tapahtuu NIBEN poistoilmalämpöpumpussa. Hyviä kokemuspohjaisia lähtöarvoja säädöille on esitetty seuraavassa kartassa (kuva35 ).

50 50 Kuva 35. Lähtöarvoja lämpökäyrän valintaan Sisälämpötilan säätöön liittyy monia seikkoja, jotka on otettava huomioon, kun käydään tekemään säätöjä: vuodenaika, eri laitteiden antama lämpö, ihmisten luovuttama lämpö ja kyseisen kohteen tuulettaminen. Säädöt tehdään kahdesta säätönupista, jotka ovat säätökäyrän valinta ja säätökäyrän muutos. Kartassa näkyy aina kaksi numeroa joka alueella. Ensimmäinen arvo on tarkoitettu patterijärjestelmille, lämpökäyrän muutos asetetaan 2:teen./15./

51 51 Suluissa oleva arvo on tarkoitettu betonivälipohjaan asennettavia lattialämmityksiä varten. Jos asennus tulee puuvälipohjaan, otetaan lähtökohdaksi sulkuja edeltävä luku, josta tällöin vähennetään kaksi yksikköä. Näissä kahdessa tapauksessa lämpökäyrän muutos asetetaan 1:teen./15./ Jos haluat korottaa tai laskea joko pysyvästi tai tilapäisesti lämpötilaa, niin se onnistuu kääntämällä lämpökäyrän muutos -säädintä joko myötä- tai vastapäivään. Yksi viiva vastaa noin yhden asteen muutosta huonelämpötilaan. Alla olevassa kuvassa nähdään kyseiset säätimet (kuva 36 )./15./ Kuva 36. Lämpöpumpun säätimet Kun säätöjä tehdään, on syytä pitää aina yksi päivä väliä, ennen kuin säätöjä muutetaan, jotta lämpötilat ehtivät asettua. On myös otettava huomioon lattialämmityksen ja lämpöpatterien termostaatit, sillä jos ne on säädetty pienelle arvolle, saattavat ne jarruttaa lämpötilan nousua. Sen vuoksi on ne säädettävä ylöspäin./15./

52 52 7. HUOLTO Poistoilmalämpöpumppuja ei juurikaan tarvitse huoltaa lukuun ottamatta suodatinta. Ja jos huoltoa vaativia toimenpiteitä tulee suorittaa on ne todella helposti käsiksi päästävissä paikoissa. Huoltotoimenpiteet, joita laite vaatii, ovat todella yksinkertaisia. Näistä huolloista selviää itsekin vallan helposti. 7.1 Puhallinlaakerien vaihto Joidenkin käyttövuosien kuluttua voi puhaltimen laakereista alkaa kuulua häiriöääniä. Tällöin tulee laakerit uusia heti. Tämä tapahtuu seuraavanlaisesti ( kuva 37): - irrota puhallin ja laita se kahden puupalikan päälle - irrota pieni peltikansi puhaltimen päältä - irrota lukkorengas - naputtele puhaltimen akselia vasaralla ja tuurnalla, kunnes puhallinpyörä irtoaa - irrota molemmat laakerit vetämällä - asenna uudet laakerit - kokoa vastakkaisessa järjestyksessä - kiinnitä ja kytke puhallin. Nyt voit samalla puhdistaa puhaltimen siivikon, joka tulisi tehdä kerran vuodessa./15/

53 53 Kuva 37. Puhaltimen purku sekä kokoaminen 7.2 Imansuodattimen vaihto Lämpöpumpun ilmansuodattimien vaihtoväliä on hieman vaikea arvioida, koska se riippuu niin paljon siitä, inkä verran ympäristössä on pölyä ja likaa. Mikäli suodatin on erittäin likainen,on se vaihdettava uuteen. Muuten puhdistus käy imuroimalla tai huuhtelemalla haaleassa vedessä suodatintyypin mukaan. Jos puhaltimen ilmansuodattimia ei vaihda tarpeeksi usein, ei laite toimi kunnolla. Suodattimen vaihto käy todella helposti, joka selviää kuvasta (kuva 38)./15./ - aseta kytkin o-asentoon - avaa luukku - irrota lukitusmutterit - irrota suodatin - kokoa vastakkaisessa järjestyksessä.

54 54 Tuloilma Poistoilma Kuva 38. Ilmansuodattimen vaihto 7.3 Venttiilien puhdistus Myös ilmanvaihtoventtiilit on syytä puhdistaa tietyin väliajoin. Hyvin tärkeää on ettei säätöjä muuttele, kun venttiileitä puhdistelee. Jos useita venttiileitä irrotetaan samanaikaisesti, niin olisi hyvä merkitä, mikä venttiili kuuluu mihinkin huoneeseen. Samalla voi tarkistaa raitisilmasäleikön talon ulkoseinästä ja puhdistaa sen tarpeen vaatiessa 7.4 Varoventtiilin tarkistus Varoventtiilin tarkistus on syytä tehdä 4 kertaa vuodessa. Jos jostain syystä paine verkostossa pääsisi nousemaan eikä varoventtiili toimisikaan, siitä aiheutuisi todennäköisesti vahinkoa. Tarkistuksen voi tehdä helposti. Avaamalla varoventtiiliä tarkistetaan, että sen läpi tulee vettä. Jos vettä ei tule, on venttiili vaihdettava heti.

55 Kylmäaineet Lämpöpumppulaitteiden kylmäainepiirit ovat sisältäneet jo vuosia otsonikerrosta heikentäviä aineita, kuten CFC- yhdisteitä (kloorifluorihiilivetyjä) ja HCFC- yhdisteitä (osittain halogenoituneita kloorifluorihiilivetyjä). Näiden ympäristölle erittäin vaarallisten aineiden valmistusta yritetään lopettaa erilaisten kansainvälisten järjestöjen avulla. Edellä mainitut yhdisteet syövät otsonikerrosta ja lisäävät kasvihuoneilmiötä. Yhdessäkään Pohjoismaassa ei saa enää asentaa uusia CFC- laitteita. Islannissa ja Ruotsissa ei saa asentaa edes HCFC- laitteita. On hyvin todennäköistä, että HCFClaitteita koskeva kielto tulee myös muihin Pohjoismaihin. Nykyisin on saatavilla paljon sellaisia kylmäaineita, jotka eivät ole vaarallisia otsonikerrokselle, kuten hiilivety, propaani, ammoniakki. Tulevaisuudessa saatetaan alkaa käyttää myös hiilidioksidia. Tällä hetkellä yleisin käytetty kylmäaine uusissa lämpöpumpuissa on propaani. Kyseisiä aineita on käsiteltävä kyseisen maan lainsäädännön mukaan./16./

56 Kylmäaineen vaihtaminen ja talteenotto Jos ollaan korvaamassa kylmäainetta, ensin pitää aina tarkistaa, soveltuvatko vanhat komponentit uudelle kylmäaineelle. On otettava myös selvää, mitä öljyä valmistaja suosittelee. Erilaisia vaihtomenetelmiä on olemassa kaksi. Toisessa vanha öljy huuhdellaan pois uudella öljyllä vaiheittain: 1. Kompressoria käyttäen kylmäaine pumpataan nestevaraajaan. 2. Vanha öljy poistetaan kompressorista (ja öljyn erottimesta) ja korvataan uudella. Ilma poistetaan ja koneistoa käytetään täydellä teholla noin vuorokausi. 3. Öljy poistetaan ja tilalle pannaan uusi täyttö, jolla käytetään koneistoa noin viikko. 4. Öljy poistetaan jälleen ja korvataan uudella käyttäen koneistoa viikon. 5. Öljy ja vanha kylmäaine poistetaan. Tämän jälkeen vaihdetaan tarvittavat komponentit uudelle kylmäaineelle sopiviksi ja täytetään uudella kylmäaineella. Toisessa menetelmässä pestään koneisto kerralla tarpeeksi puhtaaksi erityisellä laitteistolla./16./

57 57 8 YLEISET VIKATILANTEET Yleisesti ottaen lämpöpumpuissa vikoja on todella vähän nykyään. Lämpöpumppuala taitaa vieläkin kantaa pientä taakkaa 80-luvulta, jolloin lämpöpumppuja kokeiltiin ja kaikkien kokemukset eivät olleet hyviä. Mutta nykypäivänä teknologia on mennyt suurin harppauksin eteenpäin ja laitteet ovat todella kestäviä ja kilpailukykyisiä. Tässä on yleisimpiä vikoja, joita ilmenee poistoilmalämpöpumpuissa./7./ 1. Suodatin tukossa 2. Kompressorin resonoiva ääni 3. Käyttöohjeiden laiminlyönti 4. Käyttöohjeet huonoja 5. Kompressorin vaihto (n.15v.) 6. Kiertovesipumppu liian suurella teholla (vesi ei ehdi jäähtyä tarpeeksi) 7. Käyttöönotossa virheitä 8. Päteviä huoltomiehiä ei ole tarpeeksi 9. Huollot eivät pysy ajan tasalla

58 58 9 SOVELTUVAT JÄRJESTELMÄT Poistoilmalämpöpumput sopivat kaikkiin rakennettaviin kohteisiin, kunhan niihin tulee vesilämmitysjärjestelmä. Saneerauskohteissa on sama vaatimus. Jos ennen on ollut käytössä sähköpatterit, se ei estä ottamasta lämpöpumppua käyttöön. Tosin siitä aiheutuvat suuremmat saneerauskustannukset, sillä taloon on asennettava uusi patterijärjestelmä. Tosin sekään ei ole aivan pakollinen, sillä markkinoilla on sellainen vaihtoehto, jossa ei tarvitse vesilämmitysjärjestelmää.tässä kyseisessä järjestelmässä lämmitys on hoidettu suljetulla ilmalämmityksellä. Lattialämmityspiirissä veden sijasta putkistossa kiertää ilma. Tämä on vielä kyllä hyvin tuntematon järjestelmä ja tulokset eivät ole olleet kovinkaan positiivisia. Suomessa on hyvin paljon järjestelmiä, joissa poistoilmasta ei ole minkäänlaisia talteen ottojärjestelmää. Nämä olisi otollisia kohteita rakentaa poistoilmalämpöpumppu järjestelmä. Kannattaa myös hieman miettiä sitä, minkälaiseen kohteeseen lämpöpumppu asennetaan. Esimerkiksi, jos talossa asuu yksi henkilö, ei lämpimän käyttöveden kulutusta ole kovinkaan paljoa ja näin ollen ei aina välttämättä ole viisasta asentaa lämpöpumppua, joka lämmittää pelkkää käyttövettä. Kerrostalo- ja toimistorakennuksissa olisi kannattavaa käyttää tätä järjestelmää, sillä niistä saadaan hyvinkin paljon ilmaista lämpöenergiaa. Suuressa toimistorakennuksessa on paljon ihmisiä, joista tulee lämpöä.. Se on hyvinkin suuri määrä lämpöä ja kaikki ilmaista. Nykypäivänä, kun öljyn hinta on korkealla niin olisi taloudellista asentaa lämpöpumppu ja hoitaa lisälämmitys sähköllä, öljyllä, puulla, kaukolämmöllä tai kaasulla. Yhtenä lisälämmön tuottajana lämpöpumpun rinnalle ovat aurinkokennot, jotka kytketään samaan verkostoon lämpöpumpun kanssa.