SUUNNITTELU- JA ASENNUSOPAS LÄMPÖPUMPUT LÄMMITYSTÄ JA KÄYTTÖVEDEN KUUMENNUSTA VARTEN

Transkriptio

1 SUUNNITTELU- JA ASENNUSOPAS LÄMPÖPUMPUT LÄMMITYSTÄ JA KÄYTTÖVEDEN KUUMENNUSTA VARTEN Vuorovaikutteinen suunnittelutuki löytyy osoitteesta: Seuraavien suunnitteluoppaiden uusin versio löytyy pdf-tiedostona osoitteesta Lämpöpumput lämmitystä ja käyttöveden kuumennusta varten Lämmittäminen ja viilentäminen lämpöpumppujen avulla EU Zertifizierter Wärmepumpeninstallateur Painos 10/2008 European Quality Label for Heat Pumps * Uusin EHPA-sertifiointitilanne: European Certified Heat Pump Installer European Quality Label for Drillers

2 Sisällysluettelo Sisällysluettelo Miksi valita lämpöpumppu?...5 Käsitteet...5 Kirjallisuutta...7 Symbolit...7 Eri polttoaineiden energiasisältö...8 Muuntotaulukko Lämpöpumpun valinta ja mitoitus Saneerauskohteen alkuperäisen lämmitysjärjestelmän korvaaminen lämpöpumpulla Lämmitettävän talon lämmitystarve Vaadittavan menoveden lämpötilan laskeminen Mihin saneeraustoimenpiteisiin on ryhdyttävä lämpöpumpun energiatehokkaan käytön varmistamiseksi? Lämpöpumpun valinta (saneeraus) Uusien rakennusten lämpöpumput Rakennuksen lämmitystarpeen laskeminen Menoveden lämpötilan vaikutus Lämmönlähteen valinta Ylimääräinen tehontarve Käyttöveden kuumennus Uima-allasveden lämmitys Lämpöpumpun tehon määrittäminen Ilma vesi-lämpöpumppu Lämmönlähteenä ilma Ilma vesi-lämpöpumppu sisäasennukseen Vaatimukset asennustilaan Ilman imeminen tai poistaminen ilmakuilujen kautta Lämpöpumpun sääsuojus Läpivientien eristäminen Kompaktirakenteinen ilma-vesilämpöpumppu sisäasennukseen Ilmakanavaletkusarja ilma-vesilämpöpumppua varten (sisäasennus) Lasikuitu-kevytbetonikanavat ilma-vesilämpöpumppua varten (sisäasennus) Ilmapiirin suunnittelu Korkeudet lasikuitu-kevytbetonikanavia käytettäessä Nurkka-asennus Seinäasennus Ilma-vesilämpöpumput ulkoasennukseen Tekniset tiedot, ilma vesi-lämpöpumppu sisäasennukseen Vakiolämpötilapumppu, jossa ilmapiiri kulman kautta LIK 8TE Kompaktirakenteinen korotetun lämpötilan lämpöpumppu, jossa ilmapiiri kulman kautta LIKI 14TE Vakiolämpötilalämpöpumppu, jossa ilmapiiri kulman kautta LI 9TE Vakiolämpötilapumput, joissa vaakatasoinen ilmapiiri LI 11TE LI 16TE Vakiolämpötilapumput, joissa kaksi kompressoria LI 20TE LI 28TE Korkealämpötilalämpöpumput, joissa kaksi kompressoria LIH 22TE LIH 26TE Tekniset tiedot, ilma vesi-lämpöpumppu ulkoasennukseen Vakiolämpötilapumput LA 8AS Vakiolämpötilalämpöpumput LA 11AS LA 16AS Vakiolämpötilalämpöpumput, joissa kaksi kompressoria LA 20AS LA 28AS Vakiolämpötilalämpöpumput, joissa kaksi kompressoria LA 40AS Korotetun lämpötilan lämpöpumput LA 9PS Korotetun lämpötilan lämpöpumput LA 11PS Korotetun lämpötilan lämpöpumput, joissa kaksi kompressoria LA 17PS LA 26PS Korkealämpötilalämpöpumput LA 22HS LA 26HS Ilma-vesilämpöpumppujen ominaiskäyrät Ominaiskäyrät LIK 8TE / LI 9TE Ominaiskäyrät LIKI 14TE Ominaiskäyrät LA 8AS

3 2.7.4 Ominaiskäyrät LI 11TE / LA 11AS Ominaiskäyrät LI 16TE / LA 16AS Ominaiskäyrät LI 20TE / LA 20AS Ominaiskäyrät LI 24TE / LA 24AS Ominaiskäyrät LI 28TE / LA 28AS Ominaiskäyrät LA 40AS Ominaiskäyrät LA 9PS Ominaiskäyrät LA 11PS Ominaiskäyrät LA 17PS Ominaiskäyrät LA 22PS Ominaiskäyrät LA 26PS Ominaiskäyrät LIH 22TE / LA 22HS Ominaiskäyrät LIH 26TE / LA 26HS Ilma-vesilämpöpumppujen mitat Mitat LIK 8TE Mitat LIKI 14TE Mitat LI 9TE Mitat LI 11TE Mitat LI 16TE Mitat LI 20TE Mitat LI 24TE / LI 28TE / LIH 22TE / LIH 26TE Mitat LA 8AS Mitat LA 11AS Mitat LA 16AS / LA 11PS Mitat LA 20AS / LA 17PS Mitat LA 24AS / LA 28AS / LA 22PS / LA 26PS Mitat LA 40AS Mitat LA 9PS Mitat LA 22HS / LA 26HS Ulos sijoitetun lämpöpumpun äänet Äänet LA 40AS Keruuliuos vesilämpöpumppu eli maalämpöpumppu Lämmönlähteenä maaperä Mitoitusohjeet lämmönlähteenä maaperä Rakenteiden kuivaaminen Keruuliuos Maalämmönkeräin Kaivuun syvyys Putkien välimatka Pinta-ala ja putken pituus Putkien asettaminen Keruupiirin asentaminen Lämpökaivolämmönvaihtimet Lämpökaivolämmönvaihtimien mitoittaminen Porausten toteuttaminen Muita hyödynnettävissä olevia maalämmönlähteitä Järjestelmiä ilman ja auringon energian epäsuoraan hyödyntämiseen Maalämpöpumppujen tekniset tiedot Kompaktirakenteiset vakiolämpötilalämpöpumput SIK 7TE SIK 14TE Kompaktirakenteiset korkealämpötilalämpöpumput SIKH 6TE SIKH 9TE Vakiolämpötilalämpöpumput SI 5TE SI 11TE Vakiolämpötilalämpöpumput SI 14TE SI 21TE Vakiolämpötilalämpöpumput SI 24TE SI 37TE Vakiolämpötilalämpöpumput SI 50TE SI 130TE Korkealämpötilalämpöpumput SIH 6TE SIH 11TE Korkealämpötilalämpöpumput SIH 20TE Korkealämpötilalämpöpumput SIH 40TE Maalämpöpumppujen ominaiskäyrät Ominaiskäyrät SIK 7TE Ominaiskäyrät SIK 9TE Ominaiskäyrät SIK 11TE Ominaiskäyrät SIK 14TE Ominaiskäyrät SIKH 6TE Ominaiskäyrät SIKH 9TE Ominaiskäyrät SI 5TE

4 Sisällysluettelo Ominaiskäyrät SI 7TE Ominaiskäyrät SI 9TE Ominaiskäyrät SI 11TE Ominaiskäyrät SI 14TE Ominaiskäyrät SI 17TE Ominaiskäyrät SI 21TE Ominaiskäyrät SI 24TE Ominaiskäyrät SI 30TE Ominaiskäyrät SI 37TE Ominaiskäyrät SI 50TE Ominaiskäyrät SI 75TE Ominaiskäyrät SI 100TE Ominaiskäyrät SI 130TE Ominaiskäyrät SIH 6TE Ominaiskäyrät SIH 9TE Ominaiskäyrät SIH 11TE Ominaiskäyrät SIH 20TE Ominaiskäyrät SIH 40TE Maalämpöpumppujen mitat Mitat SIK 7TE, SIK 9TE, SIK 11TE, SIK 14TE, SIKH 6TE, SIKH 9TE Mitat SI 5TE, SI 7TE, SI 9TE, SI 11TE, SI 14TE, SI 17TE, SIH 6TE, SIH 9TE, SIH 11TE Mitat SI 21TE Mitat SI 24TE ja SI 37TE Mitat SI 30TE Mitat SI 37TE Mitat SI 50TE Mitat SI 75TE Mitat SI 100TE Mitat SI 130TE Mitat SIH 20TE Mitat SIH 40TE Lämpöpumppujen äänet Runkoäänet Ilmaäänet Äänenpainetaso ja äänitehotaso Äänipäästöt ja vaikutukset Äänen leviäminen Käyttöveden kuumennus sekä ilmanvaihto lämpöpumpun avulla Käyttöveden kuumennus lämmityslämpöpumpun avulla Käyttövesivaraajan vaatimukset Lämmityslämpöpumppujen käyttövesivaraajat Saavutettavissa olevat varaajalämpötilat Tekniset tiedot käyttövesivaraajalle WWSP 229E Laitteen tiedot käyttövesivaraajalle WWSP Tekniset tiedot käyttövesivaraajalle WWSP 442E Laitteen tiedot käyttövesivaraajalle WWSP Laitteen tiedot käyttövesivaraajalle WWSP Laitteen tiedot yhdistelmävaraajalle PWS Laitteen tiedot yhdistelmävaraajalle PWD Useamman käyttövesivaraajan kytkeminen yhteen Käyttöveden kuumennus käyttövesilämpöpumpun avulla Ilmanohjausvaihtoehtoja Käyttövesilämpöpumppujen tekniset tiedot Lämpöpumpun ohjausyksikkö Käyttö Lämpöpumpun seinään asennettavan ohjausyksikön kiinnittäminen Lämpötila-anturi (ohjausyksikkö N1) Yleinen valikkorakenne Lämpöpumpun seinään asennettavan ohjausyksikön liitäntäkaavio Ulkoisten laitteistokomponenttien liittäminen Lämpöpumpun ohjausyksikön tekniset tiedot

5 7 Lämpöpumpun kytkeminen lämmönjakopiiriin Vesiputkien kytkeminen Pakkaskestävyyden varmistaminen Lämmitysveden virtauksen varmistaminen Lämpötilajakauman laskennallinen määritys Lämpötilajakauma lämmönlähteen lämpötilan mukaan Ohivirtausventtiili Paine-eroton jakoputkisto Kaksinkertainen paine-eroton jakoputkisto Lämpimän käyttöveden jakojärjestelmä Kompakti jakoputkisto KPV Kompakti jakoputkisto KPV 25, jossa laajennusmoduuli EB KPV Kaksinkertainen paine-eroton jakoputkisto DDV Puskurisäiliö Lämmönjakojärjestelmät, joissa on huonekohtainen ohjaus Lämmönjakojärjestelmät, joissa ei ole huonekohtaista ohjausta Puskurisäiliö kompressorin seisokkiaikojen tasoittamiseksi Lämpöpumppupiirin paisunta-astia/varoventtiili Suuntaisventtiili Lattian menoveden lämpötilan rajoittaminen Menoveden lämpötilan rajoittaminen sekoittimen rajoittimella Menoveden lämpötilan rajoittaminen sekoittimen ohituksen avulla Sekoitusventtiili Nelitiesekoitusventtiili Kolmitiesekoitusventtiili Kolmitiemagneettiventtiili (kytkin) Lika lämmönjakolaitteistossa Ylimääräisten lämmönkehittimien liittäminen järjestelmään Vakioksi säädetty lämmityskattila (sekoitinohjaus) Liukuvasti ohjattu lämmityskattila (poltinohjaus) Regeneroiva lämmönkehitin Uima-allasveden lämmitys Puskurisäiliön vakiokuumennus Lämpöpumpun kytkemistavat Lämmönlähteen kytkeminen järjestelmään Maalämpöpumppu ainoana lämmönkehittimenä Kompaktirakenteiset lämpöpumput Yksienergia (lisäsähköllä toimiva) lämpöpumppulämmitysjärjestelmä Yhdistelmävaraaja Kaksivalenssinen rinnakkainen lämpöpumppulämmitysjärjestelmä Kaksivalenssiset-regeneroivat järjestelmät, lämpöpumppu ja uusiutuva energia Uima-allasveden lämmitys Lämpöpumppujen kytkeminen rinnakkain Apua suunnitteluun ja asennukseen Diagrammi järjestelmän vaadittujen lämpötilojen kokeellista määritystä varten Lämpöpumpun sähköliitännät Vähimmäisvaatimukset käyttövesivaraajan ja kiertopumpun suhteen Toimeksianto: lämmitys-jäähdytyslämpöpumpun käyttöönotto

6 Miksi valita lämpöpumppu? Miksi valita lämpöpumppu? Lämpöpumppu on ympäristöystävällinen ja taloudellinen laite rakennusten lämmittämiseen ja lämpimän käyttöveden tuottamiseen. Lämpöpumppu on täysin saasteeton, se ei tuota mitään ympäristölle vahingollisia tai haitallisia päästöjä. Lämpöpumppu siirtää verrattain vaatimattomalla määrällä sähköä suuria määriä ilmaista lämpöä luonnosta. Oikein mitoitettu lämpöpumppu vaihtaa yhden kilowattitunnin sähköä yli kolmeksi kilowattitunniksi lämpöä. Mitä lämpöpumppu tekee? Ilmassa, maassa, kalliossa ja vesistöissä on valtavan suuria määriä lämpöenergiaa vaikka tämän energian lämpötila on liian alhainen käytettäväksi talon lämmitykseen. Lämpöpumppu tuo tätä alhaisen lämpötilan energiaa lämmönsiirtimen kautta kompressoripiiriin jossa sen lämpötila nousee ja voidaan toisen lämmönsiirtimen kautta hyödyntää lämmitykseen. Kuinka lämpöpumppu nostaa alhaisemman lämpötilan korkeammaksi? Ilmalämpöpumppu Puhallin kerää ulkoilman ja puhaltaa sen höyrystimeen (lämmönsiirtimeen) Höyrystimessä ilma jäähtyy energian siirtyessä järjestelmään. Saatu lämpö siirtyy höyrystimessä kylmäaineeseen, joka höyrystyy. Sähköllä toimiva kompressori tiivistää höyrystynyttä kylmäainetta, jolloin sen lämpötila nousee. Tämän jälkeen lämpö siirtyy lauhduttimessa (lämmönsiirrin) lämmitysveteen. Sähköenegiaa käytetään silloin ympäristön lämmön siirtämiseksi korkeammalle lämpötilatasolle. Koska tämä laite siirtää energiaa ilmasta lämmitysveteen kutsutaan sitä ilma-vesi lämpöpumpuksi. Maalämpöpumppu Maa varastoi lämmön, joka tulee auringosta, tuulesta ja sateesta. Tämä aurinkoenergia siirtyy lämpökaivosta, maakollektorista, tms. keruuliuokseen matalassa lämpötilassa. Kiertopumppu siirtää keruuliuoksesta energiaa lämpöpumpun höyrystimeen.siellä lämpöenergia siirtyy kompressoripiirin kylmäaineeseen. Tällöin keruuliuoksen lämpötila laskee, ja se pystyy taas sitomaan lämpöä maasta. Sähköllä toimiva kompressori tiivistää kylmäainetta, jolloin sen lämpötila nousee. Siinä vaiheessa lisätty sähköinen käyttöenergia ei mene hukkaan, vaan siirtyy suurelta osin kylmäaineeseen. Sen jälkeen kylmäaine siirtyy lauhduttimeen, jossa sen energia korkealämpöisenä siirtyy lämmitysveteen. Käsitteet Sulatus Sulatus on automaattinen rutiinitoimenpide huurteen ja jään poistamiseksi ilma-vesilämpöpumppujen höyrystimestä lämmön avulla. Vaihtosuuntaisten ilma-vesilämpöpumppujen sulatus on nopea ja energiatehokas. Lisälämmön käyttö Laitteistoissa, joissa on lisälämmön käytön mahdollisuus, on lämpöpumpun lisäksi toinen lämmöntuottaja, eli lämpöpumppu kattaa lämmitystarpeen laskettuun rajalämpötilaan asti ja toimii sen jälkeen toisen lämmöntuottajan tuella. Uusiutuvan energian käyttö Tämä käyttömuoto mahdollistaa uusiutuvien lämmönlähteiden kuten puun tai auringon lämmön hyödyntämisen. Silloin kun uusiutuvaa energiaa on käytettävissä, lämpöpumppu pysähtyy olemassa oleva lämmitystarve katetaan lämmityksen, käyttöveden ja uima-altaan osalta uusiutuvalla energialla. Carnotin lämpökerroin Kaikkia lämmön ja työn prosesseja vertaillaan ihanteelliseen Carnot-prosessiin. Tämä ihanteellinen, kuvitteellinen prosessi antaa systeemin teoreettisen teholuvun eli lämpöpumpun tapauksessa suurimman mahdollisen teoreettisen lämpökertoimen. Carnotin teholuku lähtee ainoastaan systeemin lämpimän ja kylmän osan lämpötilaerosta. D-A-CH laatumerkki Tämä on Saksassa, Itävallassa ja Sveitsissä käytössä oleva sertifiointi lämpöpumpuille, jotka täyttävät tietyt tekniset vaatimukset, joille myönnetään kahden vuoden takuu ja kymmenen vuoden varaosien hankintavarmuus ja joiden valmistajilla on kattava asiakaspalveluverkosto. Sen lisäksi tämä laatumerkki osoittaa, että kyseinen lämpöpumppumalli on sarjatuotannossa valmistettu. Paisuntaventtiili Lämpöpumpun osa, joka sijaitsee lauhduttimen ja höyrystimen välillä ja joka alentaa kylmäaineen nesteytyspainetta höyrystyslämpötilaa vastaavaan höyrystymispaineeseen. Sen lisäksi paisuntaventtiili säätää kylmäaineen ruiskutusmäärää höyrystimen tehon mukaan. Lämpötilaraja (lisälämpöpiste) Tämä on ulkolämpötila, jolloin toinen lämmönkehitin (sähkövastus tai esim. lämmityskattila) kytkeytyy päälle auttamaan lämpöpumppua rakennuksen lämmitystarpeen tyydyttämiseksi. Lämpöpumppu mitoitetaan Suomessa ilma-vesilämpöpumppujen kohdalla yleensä n. -7 C rajalämpötilaa varten (=lisälämpöpiste). Vuosittainen suorituskykykerroin Vuosittainen suorituskykykerroin ilmaisee lämpöpumpusta saadun lämmön ja lämpöpumumpun vuoden aikana kuluttaman sähkön suhteen. Luku viittaa tiettyyn laitteistoon ja siinä otetaan huomioon lämmönjakolaitteiston olosuhteet (lämpötilataso ja ero). Se ei ole sama kuin lämpökerroin

7 Vuosittainen panostusluku Tämä on työluvun käänteisarvo. Vuosittainen panostusluku ilmaisee, kuinka paljon energiaa (esim. sähköä) tarvitaan tietyn hyödyn (esim. lämpöenergian) saavuttamiseksi. Vuosipanoslukuun sisältyy myös apukäyttöjen energia. Vuosipanosluvun laskentaohje löytyy direktiivistä VDI Kylmäenergia Ilma-vesi lämpöpumpussa ulkoilmaa työnnetään puhaltimella kompressoripiirin lämmönvaihtimen läpi jolloin se luovuttaa energiaa ja poistuu muutaman asteen kylmempänä. Maalämpöpumpussa vastaavasti lämmönkeräimen keruuliuos luovuttaa energiaa lämpöpumpulle, palaa kylmempänä ja hakee uutta energiaa maasta, kalliosta tai vesistöstä kiertäessään lämmönkeruuputkessa. Kylmäaine Kompressoripiirissä sisäisesti energian siirtoa ja lämpötilan nostamista hoitava kylmäaine (kansanomaisesti freoni) noudattaa kaikkia nykyisiä normeja, on ympäristöystävällinen, myrkytön ja palamaton. Suuri osa kompressoriin syötetystä sähköenergiasta yhtyy lämmitysenergiaan eikä näin ollen mene hukkaan. Lämpökerroin COP Lämpöpumpun luovuttaman lämmitysenergian ja vastaanottaman sähköenergian suhde ilmaistaan lämpökertoimella COP, joka mitataan normitetuissa (EN 255/EN14511) olosuhteissa laboratoriossa. Esimerkki mittausolosuhteista A2/W35 tarkoittaa imuilman lämpötilaa +2 astetta C ja menoveden lämpötilaa +35 astetta C. Lämpökerroin 3,2 ilmoittaa että lämpöpumppu tuottaa 3,2 kertaa niin paljon lämpöä kuin se käyttää sähköä Yksivalenssinen Yksivalenssisessa lämmitysjäjestelmässä lämpöpumppu on ainoa lämmönkehitin. Tarkoitus on että lämpöpumppu kattaa rakennuksen lämmitystarpeen koko vuoden ajan. (Suomessa harvinaista) Yksienegiakäyttö Yksienergiakäyttö tarkoittaa että käyttöenergiana on sähkö, siis lämpöpumppu ja sen lämmöntuotantoa täydentävä sähköinen lämmitysvastus. Lämpöpumpun ohjausyksikkö hoitaa myös lämmitysvastuksen toiminnan. Kaksivalenssinen-rinnakkainen Kaksivalenssinen-rinnakkainen lämmitysjäjestelmä käsittää lämpöpumpun ja sen kanssa rinnan liitetyn lämmityskattilan jotka voivat toimia yht'aikaa. Lämpöpumpun ohjausyksikkö ohjaa molempia. Kaksivalenssinen-vaihtoehtoinen Kaksivalenssisessa- vaihtoehtoisessa lämmitysjärjestelmässää on lämpöpumppu ja lämmityskattila jotka toimivat vuorotellen. Lämpöpumpun ohjausyksikkö ohjaa molempien toimintaa. Kaksivalenssinen-regeneroiva Kaksivalenssinen-regeneroiva lämmitysjärjestelmä käsittää lämpöpumpun ja regeneroivan, uusiutuvaa enegiaa (esim. aurinkoa, puuta, pellettejä) käyttävän lämmönkehittimen. Järjestelmän ohjaus tapahtuu lämpöpumpun ohjausyksiköllä. Puskurisäiliö Lämmitysveden puskurisäiliön rakentamista suositellaan, jotta voidaan pidentää lämpöpumpun käyntiaikaa lämmöntarpeen ollessa vähäinen. Ilma-vesilämpöpumppu vaatii puskurisäiliön, jotta varmistetaan vähintään 10 minuutin käyntiaika sulatuskäytössä (perustoimenpide kertyvän huurteen ja jään poistamiseksi). Äänet Ääniä on kahta laatua, ilman ja rakenteiden äänet. Ilman ääni leviää ilman kautta. Rakenteiden ääni leviää kiinteissä aineissa tai nesteissä, joista se osittain siirtyy ilmaan. Äänen kuuluvuusalue on Hz. Äänenpaineen taso Ympäristössä mitattu äänenpaineen taso ei ole konekohtainen suure, vaan riippuu mittausetäisyydestä ja mittauspaikasta. Äänitehotaso Äänitehotaso on konekohtainen ja vertailukelpoinen yksikkö, joka ilmoittaa lämpöpumpun säteilemän äänitehon. Odotettavissa oleva äänenpäästötaso tietyissä etäisyyksissä ja akustisissa ympäristöissä voidaan arvioida. Standardin mukaan äänitehotaso ilmoittaa koneen ääniominaisuudet. Keruuliuos Veden ja glykolipohjaisen pakkasnesteen sekoitus, jota käytetään maalämmönkeräimissä tai lämmönvaihtimissa. Höyrystin Lämpöpumpun lämmönvaihdin, joka luovuttaa lämöenergiaa lämmönlähteestä (ilma, maa, kallio tai vesistö) kylmäaineen höyrystyessä alhaisessa lämpötilassa ja alhaisella paineella. Kompressori Kompressorissa ympäristöstä kerätyn energian lämpötila nostetaan rakennuksen lämmittämiseen tarvittavalle tasolle. Suuri osa kompressorille syötetystä sähköenergiasta siirtyy lämmityskäyttöön. Lauhdutin Lämpöpumpun lämmönvaihdin, jossa kylmäaineeseen sidottu lämpöenergia korkeassa lämpötilassa siirtyy lämmitysveteen. Lämmitystarvelaskenta Lämpöpumppulaitteistot on tarkasti mitoitettava, koska liian suuret laitteistot lisäävät energian kustannuksia, jolloin laitteiston tehokkuus alenee. Lämmitystarpeen laskennalle on maakohtaiset standardit: Ominaislämmitystarve (W/m 2 ) kerrotaan lämmitettävällä asuinpinta-alalla. Tuloksena saadaan kokonaislämmitystarve, johon sisältyy sekä lämmönsiirron että ilmanvaihdon lämmitystarve. Lämmönjakojärjestelmä Lämmitysjärjestelmällä on ratkaiseva merkitys lämpöpumppulämmitysjärjestelmän tehokkuuteen, ja sen tulisi toimia mahdollisimman alhaisilla menoveden lämpötiloilla. Se koostuu laitteistosta, jonka avulla lämmönsiirtoaine kuljetetaan lämpöpumpun lämpimältä puolelta lämmön kuluttajille. Omakotitalossa se koostuu esim. lämmönjakeluputkistosta, matalan lämpötilan lämmityksestä tai lämpöpattereista sekä kaikista oheislaitteista

8 Kirjallisuutta Lämpöpumppulaitteisto Lämpöpumppujärjestelmä koostuu lämpöpumpusta ja lämmönottojärjestelmästä. Maalämpöpumppujen kohdalla lämmönlähde täytyy asentaa erikseen. Lämpöpumppulämmitysjärjestelmä Se on kokonaisuus, johon kuuluvat lämmönottolaitteisto, lämpöpumppu ja lämmönjakopiiri. Lämmönlähde Ilma, maa, kallio, vesistö, jonka lämpö otetaan lämpöpumpun avulla käyttöön. Lämmönottolaitteisto Laitteisto, joka siirtää lämmön lämmönlähteestä lämmönsiirtoaineeseen ja kuljettaa sitä lämmönlähteestä lämpöpumppuun, ja johon sisältyy kaikki oheislaitteet. Lämmönsiirtoaine Nestemäinen tai kaasumainen käyttöaine (esim. vesi, keruuliuos tai ilma), jonka avulla lämpöä siirretään. Paneelilämmitys Vedellä toimiva seinälämmitys toimii suurikokoisena lämmittimenä. Sillä on samat edut kuin lattialämmityksellä. Yleensä riittää 25 C 28 C lämpötila lämmön siirtämiseksi huoneilmaan, suurimmaksi osaksi lämpösäteilyn kautta. Kirjallisuutta RWE Energie Bau-Handbuch (12. painos), VWEW VLG U. Wirtschaftsgesellschaft, ISBN , Frankfurt 1998 Dubbel Taschenbuch für den Maschinenbau (20. painos), SPRINGER VERLAG GMBH & CO KG, ISBN , Berlin 2001 Breidert, Hans-Joachim; Schittenhelm, Dietmar: Formeln, Tabellen und Diagramme für die Kälteanlagentechnik A. MUELLER JUR.VLG.C.F., ISBN , Heidelberg 1999 DIN Deutsches Institut für Normung e.v., Beuth Verlag GmbH, Berlin. VDI-Richtlinien Gesellschaft technische Gebäudeausrüstung, Beuth Verlag GmbH, Berlin. Symbolit Kreikkalaiset kirjaimet Suure Symboli Yksikkö Muita yksikköitä (määritelmä) Massa M kg Tiheys ρ kg/m 3 Aika Tilavuusvirtaus m 3 /s Massavirtaus t s h kg/s 1 h = 3600 s Voima F N 1 N = 1kg m/s 2 Paine p N/m 2 ; Pa Energia, työ, lämpö (-määrä) E, Q J kwh Entalpia H J (Lämmitys-) teho Lämpövirtaus Lämpötila Äänenteho Äänenpaine P, T L WA L PA W kw K C db(re 1pW) db(re 20μPa) Hyötysuhde η - 1 Pa = 1 N/m 2 1 bar = 10 5 Pa 1 J = 1 Nm = 1 Ws = 1kg m 2 /s 2 1 kwh = 3600 kj = 3,6 MJ 1 W = 1 J/s = 1 Nm/s Absoluuttinen lämpötila, lämpötilaero Lämpötila Celsius-asteina Äänenpaineen taso, äänentehon taso Lämpökerroin ε (COP) - Teholuku Työluku ß Esim. vuosittainen suorituskykykerroin ominaislämpösisältö c J/(kg K) α Α alfa ι Ι ioota ρ Ρ rhoo β Β beeta κ Κ kappa σ Σ sigma γ Γ gamma λ Λ lambda τ Τ tau δ Δ delta μ Μ myy υ Υ ypsilon ε Ε epsilon ν Ν nyy ϕ ϑ fii ζ Ζ zeeta ξ Ξ ksii χ Χ khii η Η eeta ο Ο omikron ψ Ψ psii ϑ θ theeta π Π pii ω Ω oomega

9 Eri polttoaineiden energiasisältö Muuntotaulukko Energiayksiköt Tehoyksiköt Paine Pituus Polttoaine Potenssit Lämpöarvo 1 H i (H u) Polttoarvo 2 H s (H o ) Suurin CO 2 päästö(kg/kwh) vertailukohteena Lämpöarvo Polttoarvo Kivihiili 8,14 kwh/kg 8,41 kwh/kg 0,350 0,339 Polttoöljy EL 10,08 kwh/l 10,57 kwh/l 0,312 0,298 Polttoöljy S 10,61 kwh/l 11,27 kwh/l 0,290 0,273 Maakaasu L 8,87 kwh/m n 3 Maakaasu H 10,42 kwh/m n 3 Nestekaasu (propaani) (ρ = 0,51 kg/l) 12,90 kwh/kg 6,58 kwh/l 9,76 kwh/m n 3 11,42 kwh/m n 3 14,00 kwh/kg 7,14 kwh/l 0,200 0,182 0,200 0,182 0,240 0, Lämpöarvo Hi (aikaisemmin H u ) Lämpöarvo H i (myös teholliseksi lämpöarvoksi kutsuttu) on se lämpöenergian määrä, joka vapautuu, kun sekä polttoaineen vesi että palamisessa muodostunut vesi ovat vesihöyrynä. 2. Polttoarvo Hs (aikaisemmin H o ) Lämpöarvo H s (myös kalorimetriseksi lämpöarvoksi kutsuttu) on se lämpöenergian määrä, joka vapautuu, kun 1 kg polttoainetta palaa täydellisesti ja palamistuotteet jäähtyvät 25 C:en lämpötilaan. Yksikkö J kwh kcal 1 J = 1 Nm = 1 Ws 1 2,778 * ,39 * kwh 3,6 * kcal 4,187 * ,163 * Veden ominaislämpökapasiteetti: 1,163 Wh/kg K = 4.187J/kg K = 1 kcal/kg K Yksikkö kj/h W kcal/h 1 kj/h 1 0,2778 0,239 1 W 3,6 1 0,86 1 kcal/h 4,187 1,163 1 bar Pascal Torr Vesipylväs mm HG 10,2 m metri tuuma jalka jaardi 1 39,370 3,281 1,094 0, ,083 0,028 Etuliite Lyhenne Merkitys Etuliite Lyhenne Merkitys deka da 10 1 desi d 10-1 hehto h 10 2 sentti c 10-2 kilo k 10 3 milli m 10-3 mega M 10 6 mikro μ 10-6 giga G 10 9 nano n 10-9 tera T piko p peta P femto f eksa E atto a

10 Lämpöpumpun valinta ja mitoitus Lämpöpumpun valinta ja mitoitus 1.1 Saneerauskohteen alkuperäisen lämmitysjärjestelmän korvaaminen lämpöpumpulla Lämmitettävän talon lämmitystarve Alkuperäisellä laitteistolla lämmitettävän rakennuksen lämmitystarve on määritettävä uudestaan, koska olemassa olevan lämmityskattilan lämmitysteho ei ole lämmitystarpeen mitta. Yleensä lämmityskattilat ovat ylimitoitettuja ja ne johtaisivat liian suuriin lämpöpumpputehoihin. Lämmitystarpeen tarkka laskenta tapahtuu maakohtaisten standardien (esim. EN 12831) mukaan. Karkean arvioinnin voi suorittaa siihenastisen energiankulutuksen, lämmitettävän asuinpinta-alan ja ominaislämmitystarpeen perusteella. Vuosien 1980 ja 1994 välillä rakennettujen yhden ja kahden perheen omakotilalojen ominaislämmitystarve on n. 80 W/m 2. Ennen vuotta 1980 rakennetuissa taloissa, joissa sen jälkeen ei ole tehty lisäeristystä, ominaislämmitystarve on 100 W/m 2 ja 120 W/m 2 välillä. Alkuperäisten laitteistojen kunto on otettava huomioon. HUOM! Epätavalliset kulutustottumukset voivat johtaa huomattaviin poikkeuksiin standardinmukaisesta laskennasta likimääräisiä laskentamenetelmiä käytettäessä Vaadittavan menoveden lämpötilan laskeminen Useimmissa öljy- ja kaasukattilalaitteistoissa kattilan termostaatti on säädetty 70 C C lämpötilaan. Näin korkeita lämpötiloja tarvitaan yleensä ainoastaan käyttöveden kuumentamisessa. Kattilan jälkeen lämmönjakojärjestelmään asennetut säätöjärjestelmät kuten sekoitus- ja termostaattiventtiilit estävät rakennuksen ylikuumentumisen. Jos tämäntyypinen laitteisto varustetaan lämpöpumpulla, on oikeiden saneeraustoimenpiteiden selvittämiseksi pakko määrittää oikea meno- ja paluuvesilämpötila. Se voidaan tehdä kahdella tavalla: a) Lämmitystarvelaskenta ja jokaisen huoneen lämmitystarve tiedetään. Lämmittimien lämmitystehotaulukoissa on ilmoitettu laitteen teho riippuen meno- ja paluuvesilämpötilasta (ks. Taul. 1.1 sivulla 9). Silloin se huone, jota varten tarvitaan suurinta lämpötilaa, määrää keskuslämmityksen suurimman menovesilämpötilan. Valurautaradiaattorit Korkeus mm Syvyys mm C Laitekohtainen lämmitysteho [W] 60 C keskimääräisellä vesilämpötilalla T m 70 C C Teräsradiaattorit Korkeus mm Syvyys mm C Lämmitinkohtainen lämmitysteho [W] 60 C keskimääräisellä vesilämpötilalla T m 70 C C Kuva 1.1: Radiaattoriyksiköiden lämmitysteho (huonelämpötilan ollessa t i =20 C, DIN 4703 mukaan) b) Kokeellinen määrittäminen lämmityskauden aikana (ks. Kuva 1.2 sivulla 10) Lämmityskauden aikana meno- ja paluuvesilämpötiloja lasketaan termostaattiventtiileiden ollessa täysin auki niin kauan, kunnes saadaan n C:n huoneenlämpötila. Kun haluttu huoneenlämpötila on saavutettu, merkitään muistiin ajankohtainen meno- ja paluuvesilämpötila sekä ulkolämpötila ja siirretään alla olevaan diagrammiin. Käyrien avulla saadaan kyseisistä arvoista todella tarvittava lämpötilataso (ala-, keski- ja ylälämpötila)

11 1.1.3 Kuva 1.2: Diagrammi järjestelmän vaadittujen lämpötilojen kokeellista määrittämista varten Mihin saneeraustoimenpiteisiin on ryhdyttävä lämpöpumpun energiatehokkaan käytön varmistamiseksi? Vakiolämpötila Kaikkien huoneiden menovesilämpötila enint. 55 C Mikäli tarvittu menovesilämpötila on alle 55 C, ei ylimääräisiä toimenpiteitä tarvita. 55 C menovesilämpötilaa varten voidaan käyttää mitä tahansa vakiolämpötilalämpöpumppua. Korotettu lämpötila Joidenkin huoneiden menovesilämpötila on yli 55 C Siinä tapauksessa, että vain joidenkin huoneiden menovesilämpötilan on oltava yli 55 C, on ryhdyttävä toimenpiteisiin kyseisten huoneiden menovesilämpötilavaatimuksen alentamiseksi. Riittää kun vaihdetaan näiden huoneiden lämmittimet tehokkaampiin, jotta vakiolämpötilalämpöpumppua voidaan käyttää. Korotettu lämpötila Lähes kaikkien huoneiden menovesilämpötila on 55 C ja 65 C välillä Tapauksessa, että lähes kaikki huoneet vaativat 55 C ja 65 C välistä menovesilämpötilaa, on joko vaihdettava kyseisten huoneiden lämmittimet tehokkaampiin tai päätettävä käyttää korotetun lämpötilan lämpöpumppua. Korkea lämpötila Lähes kaikkien huoneiden menovesilämpötila on 65 C ja 75 C välillä Mikäli tarvitaan 65 C C menovesilämpötilaa, on koko lämmitysjärjestelmä muutettava tai sovitettava. Jos tällainen muutos ei ole mahdollinen tai jos sitä ei haluta, on käytettävä korkealämpötilalämöpumppua. Lämmitystarpeen vähentäminen sellaisilla toimenpiteillä kuin ikkunoiden vaihtaminen ilmanvaihtoon liittyvien lämpöhäviöiden vähentäminen välikattojen, kattojen ja ulkoseinien eristäminen mahdollistaa energiansäästön neljällä eri tavalla. a) Vähentynyt lämmitystarve mahdollistaa pienemmän ja edullisemman lämpöpumpun käytön. b) Vähentynyt lämmitystarve johtaa lämpöpumpulla katettavan vuosittaisen lämmitystarpeen vähentymiseen. c) Vähentynyt lämmitystarve voidaan kattaa matalammalla menovesilämpötilalla, mikä parantaa vuosittaista lämpökerrointa. d) Parempi lämpöeristys johtaa siihen, että huoneiden sisäpintojen lämpötila nousee. Silloin saavutetaan matalammalla huonelämpötilalla sama mukavuus. Esimerkki: Omakotiltaloa, jonka lämmitystarve on 20 kw ja jonka vuosittainen lämmitysenergiantarve on n kwh, lämmitetään vesilämmityksellä, jonka menovesilämpötila on 65 C (paluu 50 C). Eristystoimenpiteillä saneerauksen yhteydessä saadaan lämmitystarvetta vähennettyä 25%:lla 15 kw:iin ja vuosittainen lämmitysenergian tarve kwh:iin. Täten voidaan laskea keskimääräistä menovesilämpötilaa. 10 K:lla, mikä vähentää energiankulutusta edelleen 20 25%:lla. Lämpöpumppuun perustuvan lämmönjakojärjestelmän kokonaissäästö on silloin n. 44 % energiakustannusten osalta. HUOM! Lämpöpumppuun perustuvilla lämmityslaitteistoilla on yleisenä sääntönä: aina kun menovesilämpötila laskee yhdellä asteella, tuo se n. 2,5 % säästön energiankulutuksessa

12 Lämpöpumpun valinta ja mitoitus Lämpöpumpun valinta (saneeraus) Vanhojen rakennusten lämmitysjärjestelmää uusittaessa on huomioitava useita tekijöitä. Joissakin tapauksissa maalämpöpumpun asentaminen voi olla hankalaa tai jopa mahdotonta esim. puutarhan tai hiekkaharjupohjaisen maaperän vuoksi. Tällöin ainoaksi järkeväksi lämmönlähteeksi jää ilma. Ilma on hyvä lämmönlähde; sitä on kaikkialla riittävästi ja voidaan käyttää aina ilman lupaa. Vuotuinen hyötysuhde on suurin piirtein yhtä yksikköä alhaisempi kuin esim. maalämpöpumpulla, mutta myös investointikustannukset ovat usein huomattavasti halvemmat. Maalämpöpumppujen lämmönlähteiden mitoitusta käsitellään toisaalla tässä kirjassa. 1.2 Uusien rakennusten lämpöpumput Rakennuksen lämmitystarpeen laskeminen Tuntikohtaisen suurimman lämmitystarpeen h laskemiseen on olemassa maakohtaiset standardit. Lämmitystarpeen likimainen arviointi onnistuu lämmitettävän asuinpinta-alan A (m 2 ) avulla: = 0,03 kw/m 2 Matalaenergiatalo = 0,05 kw/m 2 Rakennusten energiatehokkuutta koskevien määräysten mukaan = 0,08 kw/m 2 Talon normaali lämmöneristys (n lähtien) = 0,12 kw/m 2 Vanhemmat kivitalot, joissa ei ole ylimääräistä lämmöneristystä. Taul. 1.1: Likimääräisiä ominaislämmitystarvearvoja Menoveden lämpötilan vaikutus Lämpöpumppuun perustuvia lämmönjakolaitteistoja suunniteltaessa on pidettävä mielessä, että yhden asteen alennus menoveden lämpötilassa tuo n. 2,5 % säästön energiankulutuksessa. On siis pyrittävä mahdollisimman matalaan menoveden lämpötilaan. Suuret pintalämmittimet kuten lattialämmitys ovat ihanteellisia Lämmönlähteen valinta Päätös siitä, mitä lämmönlähdettä kannattaa hyödyntää (ilmaa, maata (joko maa- tai kaivokeruuputkiston avulla) tai järveen/mereen upotettua keruuputkistoa on tehtävä seuraavan kahden tekijän kannalta. a) Investointikustannukset Lämpöpumpun ja lämmönjakolaitteiston kustannusten lisäksi on otettava huomioon lämmönlähteestä johtuvat kustannukset. Yleensä menoveden lämpötilan olisi oltava enintään 55 C, jotta voidaan käyttää vakiolämpötilalämpöpumppuja. Mikäli korkeampia menoveden lämpötiloja tarvitaan, on käytettävä korotetun lämötilan lämpöpumppuja tai korkealämpötilalämpöpumppuja (luku sivulla 10). b) Käyttökustannukset Käyttökustannukset riippuvat paljon lämpöpumpun odotettavissa olevasta vuosittaisesta lämpökertoimesta. Käyttökustannuksiin vaikuttavat ensisijaisesti lämpöpumpun tyyppi, lämmönlähteen keskimääräinen lämpötila ja lämmönjakolaitteiston tarvitsema menoveden lämpötila. HUOM! Toisaalta ilma-vesilämpöpumpun odotettavissa oleva vuosittainen lämpökerroin on vähän alhaisempi kuin maalämpöpumpuissa, toisaalta myös lämmönlähteen investointikustannukset ovat pienemmät. 1.3 Ylimääräinen tehontarve Käyttöveden kuumennus Normaali talous kuluttaa päivää ja henkilöä kohden yleensä litraa 45 asteista käyttövettä. Tämä vaatii 0,2 kw henkilöä kohden. HUOM! Mitoituksessa on otettava huomioon suurin mahdollinen henkilöluku sekä asukkaiden käyttötarpeet, esim. poreammeet ja kylpyammeet. Käyttövesiputkiston pinta-alakohtainen lämpöhäviö riippuu pintaalasta ja kierron tavasta ja sijainnista. Hyötypinta-alan ollessa m² ja putkiston ollessa lämmitetyn rakennuksen sisällä pinta-alakohtaiset lämpöhäviöt ovat: Kiertoa käyttäen 9,8 [kwh/m 2 a] Ilman kiertoa 4,2 [kwh/m 2 a] Mikäli taloudessa on ylimääräistä käyttöveden tarvetta, esim.ammeita, näitä ei tarvitse ottaa huomioon itse lämpöpumpun mitoituksessa, vaan erillisten käyttövesivaraajien mitoituksessa. Käyttöveden kierto Käyttöveden kiertoputkisto nostaa käyttöveden kuumennuksen kustannuksia

13 Uima-allasveden lämmitys Ulkoallas Ulkotiloissa olevan uima-altaan lämmitystarve riippuu paljon siitä, millä tavalla sitä käytetään. Sen lämmitystarve voi olla suuruusluokaltaan yhtä suuri kuin omakotitalon ja on silloin laskettava erikseen. Mikäli sitä lämmitetään vain tilapäisesti kesän aikana (kun muuta lämmitystä ei käytetä), ei sen lämmitystarvetta välttämättä tarvitse ottaa huomioon. Uima-altaan lämmitystarpeeseen vaikuttavat altaan tuuliolosuhteet, veden lämpötila, ilmasto, käyttökausi sekä mahdollinen allaspeite. Ilman peitettä 1 Ilman peitettä Suojainen sijainti Ilman peitettä Osittain suojainen sijainti Ilman peitettä Suojaamaton (voimakas tuuli) Veden lämpötila W/m W/m W/m W/m W/m W/m W/m W/m W/m W/m W/m W/m 2 1. Peitettävien altaiden vähennetyt arvot tarkoittavat yksityistä uima-allasta, jota käytetään enintään 2 tuntia päivässä. Taul. 1.2: Viitearvot ulkouima-altaiden lämmitystarpeelle käyttöjaksolle toukosyyskuu Altaan ensilämmittämiseen 20 C:een tarvitaan n. 12 kwh/m 3. Altaan koosta ja lämmityksen tehosta riippuen siihen kuluu yhdestä kolmeen vuorokautta. Sisäallas Allashuoneen lämmitys Allashuonetta lämmitetään yleensä patteri- tai lattialämmityksen ja/tai ilmastointiin/kosteudenpoistoon asennetun lämmittimen avulla. Molemmissa tapauksissa on tehtävä teknisen ratkaisun mukainen lämmitystarvelaskenta. Uima-allasveden lämmitys Allasveden lämmitystarve riippuu altaan lämpötilasta, veden ja ilman lämpötilaerosta sekä uima-altaan käytöstä. Huoneen lämpötila Veden lämpötila W/m W/m W/m W/m W/m W/m W/m W/m W/m 2 Taul. 1.3: Viitearvot sisäuima-altaiden lämmitystarpeelle Peitettävän yksityisen uima-altaan tapauksessa, jota käytetään enintään 2 tuntia vuorokaudessa, näitä arvoja voidaan pienentää 50 %:lla. HUOM! Maalämpöpumppua uima-altaan lämmitystä varten käytettäessä on keruupiirin suunnittelussa huomioitava vuosittaisten käyttötuntien lisäys Lämpöpumpun tehon määrittäminen HUOM! Esitetyt arvot ja käyrät kuvaavat Keskieuroopan ilmastoa Ilma vesi-lämpöpumppu Ilma-vesilämpöpumppu vaatii aina rinnalleen toisen lämmönlähteen (esim. sähkö). Lämpöpumpulla katetaan lämmitystarve aina n. -7 C ulkolämpötilaan asti (lisälämpöpiste) kokonaan. Kun ulkona on kylmempää tai jos lämmitystarve on suuri käytetään lisäksi sähköä. Lämpöpumpun tehon mitoituksella on vaikutus investointikustannuksiin ja vuosittaisiin lämmityskustannuksiin. Mitä suurempi lämpöpumpun teho, sitä kalliimpi on lämpöpumppu ja sitä vähemmän joudutaan vuosittain maksamaan lämmityksestä. Kokemuksen perusteella kannattaa pyrkiä sellaiseen lämpöpumpputehoon, jonka leikkauspiste lämmityksen ominaiskäyrän kanssa on n. -7 C:n kohdalla. DIN 4701 T10 mukaan tällainen laitteisto saavuttaa sen, että lisälämmönkehittimen (esim. sähkövastuksen) osuus on 2 %. Kuva 1.3 sivulla 12 esittää vuoden ulkolämpötilakäyrän sellaiselle paikkakunnalle kuin Saksan Essen. Käyrän mukaan paikkakunnalla on vain 10 vuorokautta, jolloin ulkolämpötila laskee alle -5 C. Kuva 1.3: Vuoden ominaiskäyrä: vuorokausimäärä, jolloin ulkolämpötila laskee ilmoitetun arvon alapuolelle Esimerkki Taul. 1.4 sivulla 13: Lisälämpöpisteen ollessa -5 C saadaan samanaikaisesti lisälämpöä käyttävällä laitteistolla n. 98 % lämpöpumppuosuus

14 Lämpöpumpun valinta ja mitoitus Lisälämpöpiste [ C] Osuus [-] jonka LP kattaa lisälämpöä käyttäen Osuus [-] jonka LP kattaa lisälämpöä käyttämättä 1,00 0,99 0,99 0,99 0,99 0,98 0,97 0,96 0,95 0,93 0,90 0,87 0,83 0,77 0,70 0,61 0,96 0,96 0,95 0,94 0,93 0,91 0,87 0,83 0,78 0,71 0,64 0,55 0,46 0,37 0,28 0,19 Taul. 1.4: Lämpöpumpulla katettava osuus lämmityksestä lisälämpöä käytettäessä ja sen riippuvuus lisälämpöpisteestä ja käyttötavasta (lähde: taulukko DIN 4701 T10) Ulkoilma-vesilämpöpumpun mitoitusesimerkki Yksienerginen käyttötapa: lämpöpumppu ja sähkövastus Lämmönjakojärjestelmä, jonka suurin menovesilämpötila on 35 C Lämmitettävän rakennuksen lämmitystarve 9,0 kw Ylimääräinen lämmitystarve käyttöveden kuumennusta ja mahdollista uima-altaan lämmittämistä varten 1,0 kw Lämpötilan mitoitus tapahtuu rakennuksen ulkolämpötilasta riippuvan lämmitystarpeen perusteella (yksinkertaistettu suoraksi) lämpöpumpun lämmöntuottokäyrien avulla lämmöntuottodiagrammissa. Ulkolämpötilasta riippuvainen rakennuksen lämmitystarve valitun huonelämpötilan osalta merkitään x-akseliin (1- piste) sekä laskettu lämmöntuotto maakohtaisen normaaliulkolämpötilan kohdalle (2-piste). Esimerkki Kuva 1.4 sivulla 13, jossa talon kokonaislämmitystarve on 11,9 kw ulkolämpötilassa -16 C ja huonelämpötilana valittu +20 C havainnollistaa menetelmää. Diagrammissa näkyy kahden lämpöpumpun lämmitystehokäyrät menovedelle 35 C. Rakennuksen lämmitystarpeen suoran ja lämpöpumppujen lämmitystehokäyrien leikkauspisteet (= rajalämpötila tai lisälämpöpiste) sijaitsevat suunnilleen -5,0 C:ssa LP 1:n ja. -9 C:ssa LP 2:n osalta. Tässä esimerkissä LP 1 on paras valinta. Kylmien päivien lisälämmitystarve on katettava sähköllä. Sähkövastuksen mitoitus: Kylmimmän päivän kokonaislämmitystarve Lämpöpumpun lämmöntuotto kylmimpänä päivänä = Lämmitysvastusten teho Esimerkki: Valitulle esimerkille LP 1:n rinnalle tarvitaan sähkövastuksia, jotka pystyvät tuottamaan 6,0 kw. Kuva 1.4: Kahden eritehoisen ilma-vesilämpöpumpun lämmöntuottokäyrät menovesilämpötilalla 35 C ja ulkolämpötilasta riippuva rakennuksen lämmitystarve

15 Maalämpöpumppu (ilman toista lämmönkehitintä) Määritetty kokonaislämmitystarve = kw = Lämpöpumpun lämmöntuotto olosuhteissa W10/W35 1 tai BO/W Laitteistoissa, joissa ei ole toista lämmönkehitintä, on lämpöpumppu mitoitettava suurimman menovesilämpötilan ja pienimmän lämmönlähteen lämpötilan mukaan! HUOM! Maalämpöpumppujen todelliset tehot eri lämpötiloissa löytyvät laitteiden teknisistä tiedoista. Esimerkki: Lämpöpumppujärjestelmä ilman toista lämmönkehitintä, kun suurin menovesilämpötila on 35 C Lämmitettävän talon lämmitystarve 10,6 kw Kokonaislämmitystarve = 10,6 kw x 1,3 = 13,8 kw = Lämpöpumpun lämmöntuotto Kuva 1.5 sivulla 14 esittää maalämpöpumppujen lämmöntuottokäyriä. Valitaan sellainen lämpöpumppu, jonka lämmöntuottokäyrä sijaitsee vaaditun kokonaislämmitystarpeen ja käytettävän lämmönlähteen lämpötilan leikkauspisteen yläpuolella. Kuva 1.5: Eritehoisten maalämpöpumppujen lämmöntuottokäyrät menoveden lämpötilassa 35 C. Kun kokonaislämmitystarve on 13,8 kw, pienin keruuliuoslämpötila 0 C sekä suurin menovesilämpötila 35 C, on valittava LP 5, jonka lämmöntuottokäyrä täyttää vaatimukset. Tämä malli tarjoaa näissä olosuhteissa 14,5 kw:n lämmöntuoton Maalämpöpumppu (lisälämpö sähköllä) Lämpöpumpun lisäksi käytetään toista lämmönkehitintä, joka toimii sähköllä, kuten puskurisäiliö, jossa on sähkövastus. Lisälämmitystä sähköllä kannattaa käyttää myös talon ensimmäisen lämmitysjakson aikana, mikäli rakenteiden kuivaaminen on suoritettava syksyn tai talven aikana Ilma vesi-lämpöpumppu (käyttämällä toista lämmönkehitintä) Olemassa olevissa rakennuksissa käytetään toista lämmönkehitintä (öljy- tai puukattilaa) lämpöpumpun tueksi ulkolämpötilan laskiessa lisälämpöpisteen alle. Usein on järkevää valita pienempi lämpöpumppu, koska se ei vaikuta merkittävästi lämpöpumpun osuuteen vuosittaisesta lämmöntuotosta. Edellytyksenä on, että laitteisto on suunniteltu siten että toinen lämmönkehitin voidaan tarvittaessa ottaa käyttöön. HUOM! Kokemus osoittaa, että lämmityssaneerauksen jälkeen olemassa oleva lämmityskattila jää eri syistä pois käytöstä. Siksi mitoituksessa kannattaa menetellä kuten sähköllä tuetun lämpöpumpun tapauksessa (n -5 C:n lisälämmityspiste) kytkemällä puskurisäiliö menovesipuoleen Vesi-vesi- ja keruuliuos-vesi-lämpöpumppu (käyttämällä toista lämmönkehitintä) Laitteistoissa, joissa maalämpöpumpun lisäksi käytetään toista lämmönkehitintä, on voimassa samat mitoitusperiaatteet kuin ulkoilmalämpöpumpun kohdalla. Lämmönkeruujärjestelmästä riippuen on huomioitava toisia mitoituskertoimia. On parasta kysyä asiantuntijoiltamme

16 Lämpöpumpun valinta ja mitoitus Rakenteiden kuivaaminen Rakennusvaiheessa käytetään yleensä suuria määriä vesipitoisia aineita kuten laastia, kipsiä ja tapetteja, joiden vesi haihtuu hitaasti. Vesisade saattaa lisätä rakennuksen kosteutta entisestään. Kosteuden vuoksi uuden rakennuksen lämmitystarve on erityisen suuri ensimmäisten kahden lämmityskauden aikana. Rakennuksen kuivaamiseen kannattaa käyttää erityisiä lämmityslaitteita. Mikäli lämpöpumppu on mitoitettu ahtaasti ja kuivaamisen on tapahduttava syksyn tai talven aikana, kannattaa asentaa ylimääräinen sähkövastus lämmitystarpeen kattamiseksi, erityisesti maalämpöpumppujen yhteyteen. Ylimääräisen sähkövastuksen kytkeytyminen pitäisi tapahtua keruuliuoksen menolämpötilan (n. 0 C) tai ulkolämpötilan (0 C 5 C) mukaan. HUOM! Maalämpöpumpun kompressori käy jatkuvasti, voi lämmönlähde jäähtyä liikaa, mikä voi johtaa lämpöpumpun pysähtymiseen

17 2 2 Ilma vesi-lämpöpumppu 2.1 Lämmönlähteenä ilma Ilma-vesilämpöpumpun käyttöalue -25 C + 35 C Ulkoilman käytettävyys Rajoitukseton Hyödyntämismahdollisuudet Lisäsähkön kanssa (Osittain) rinnakkain toisen lämmönlähteen kanssa Vuorotellen toisen lämmönlähteen kanssa, esim. maalämpöpumpun. Toisen lämmönlähteen kanssa regeneroivasti Puskurisäiliö Ilma-vesilämpöpumppu vaatii sarjaan kytketyn puskurisäiliön, joka mahdollistaa höyrystimen (lamellilämmönvaihtimen) sulatuksen kiertosuuntaa vaihtamalla. Sen lisäksi puskurisäiliö pidentää lämpöpumpun käyntiaikaa silloin, kun lämpöä kuluu vähemmän (katso luku 7.5 sivulla 156). Kondenssinpoisto Laitteen käytössä muodostuva kondenssivesi on johdettava pois ilman jäätymisen vaaraa. Jotta vesi valuisi kunnolla pois, on lämpöpumpun oltava vaakatasossa. Kondenssivesiputken halkaisijan on oltava vähintään 50 mm ja sen pitäisi mahdollisuuksien mukaan johtaa sadevesiviemäriin, niin että suuretkin vesimäärät voivat kulkea sen läpi. Sulatus suoritetaan jopa 16 kertaa vuorokaudessa ja se tuottaa kerrallaan jopa kolme litraa kondenssivettä. HUOM! Kondenssiveden valuttaminen sakokaivoon tai jätevesiviemäriin edellyttää vesilukkoa höyrystimen suojaamiseksi syövyttäviltä höyryiltä. Sijaintisuositus Paras asennuspaikka ilma-vesilämpöpumpulle on ulkotila. Silloin ilmakanavia ei tarvita ja perustuksetkin ovat halpoja toteuttaa. Sijoittamisessa on noudatettava voimassa olevia rakennusmääräyksiä. Mikäli lämpöpumpun asentaminen ulkotilaan ei ole mahdollista, on huomioitava, että tiloissa, joissa ilman kosteus on suuri, voi muodostua kondenssivettä lämpöpumpun, ilmakanavien ja erityisesti seinän läpiviennin luona. 2.2 Ilma vesi-lämpöpumppu sisäasennukseen HUOM! Imuilmassa ei saa olla ammoniakkia. Siksi karjatilojen poistoilmaa ei saa käyttää. Sisäasennuksen investointikustannukset Ilmapiiri (esim. kanavat) Seinien läpiviennit Kondenssinpoisto Yleistä Ilma-vesilämpöpumppua ei pitäisi asentaa rakennuksen asuintiloihin. Lämpöpumppuun syötetään ääritapauksissa jopa - 25 asteista ulkoilmaa. Lämpötilaero voi aiheuttaa kondenssiveden muodostumista, jos tilojen ilman kosteus on korkea. Kondenssivettä muodostuu erityisesti seinien läpivientien kohdalla ja ilmakanavien liitoskohdissa ja voi vahingoittaa rakenteita. Yli 50% ilman kosteudella ja alle 0 C ulkoilmalämpötilassa kondenssivesi saattaa muodostua hyvästä eristyksestäkin huolimatta. Siksi asennuspaikaksi kannattaa valita lämmittämättömiä tiloja kuten kellari, varasto tai autotalli. Ennen lämpöpumpun asentamista yläkerroksiin on tarkastettava katon kantokyky. Laitetta ei saa asentaa puukaton päälle. HUOM! Lämpöpumpun asentaminen asuintilojen yläpuolelle edellyttää laitteen äänen vaimentamista ylimääräisten eristysten avulla. Ilmapiiri Sisätiloihin asennetun ilmalämpöpumpun tehokas ja häiriötön käyttö edellyttää riittävän suurta imuilmavirtausta. Virtausmäärä riippuu lämpöpumpun tehosta ja voi olla välillä 2500 ja 9000 m 3 /h (katso luku 2.5 sivulla 25). Ilmakanavan vähimmäismittoja on pakko noudattaa. Ilman pitää voida kulkea mahdollisimman esteettömästi imuaukosta poistoaukkoon, niin että ilmanvastus on mahdollisimman pieni (luku 2.3 sivulla 20). HUOM! Lämpöpumpun ääntä voi vähentää johtamalla poistoilma 90 kaaren kautta tai sijoittamalla lämpöpumppu ulkotiloihin (luku 2.4 sivulla 23) Vaatimukset asennustilaan Ilmanvaihto Lämpöpumpun asennustilan ilmanvaihtoon on parasta käyttää ulkoilmaa, jotta ilman kosteus pysyy alhaisena ja kondenssiveden muodostuminen estyy. Kondenssiveden muodostuminen on erityisen suurta rakenteiden kuivamisvaiheessa ja käyttöönoton yhteydessä. HUOM! Lämpöpumpun ilmaputkia ei saa jättää asentamatta, sillä pöyrivät osat (puhallin) aiheuttavat loukkaantumisvaaran

18 Ilma vesi-lämpöpumppu Ilman imeminen tai poistaminen ilmakuilujen kautta Jos ilmakanavan imu- tai poistoaukkojen läpiviennit seinässä sijaitsevat maapinnan alapuolella, suositellaan käyttämään muovisia aerodynaamisia ilmakuiluja, joissa ilma voi virrata esteettä. Jos kuilut ovat betoniset ne edellyttävät ilmanohjauspellin asentamista. Poistopuolen ilmakuilussa on oltava ääniä vaimentava eriste. Sopiva eristemateriaali on mineraalikuitulevy, jonka painoluokka on n. 70 kg/m³ tai avosoluvaahto (esim. melamiinihartsivaahto). Kuilujen vähimmäismitat ovat 1000 x x 650 mm Ilmakuilun ja seinäaukon välisen tilan tiivistäminen (katso luku sivulla 17) Peittäminen ritilällä (murtovarkaussuoja) Kondensaattipoistolle jätettävä tilaa Tarvitaan ylimääräinen ritilä (silmäkoko > 0,8 cm), joka estää eläinten ja lehtien pääsemisen kanavaan. HUOM! Ilmakanavien vähimmäismitat löytyvät laitteen teknisistä tiedoista. Kuva 2.1: Ilmakuilun vähimmäismitat Lämpöpumpun sääsuojus Ilmakanavan läpiviennin sijaitessa maapinnan yläpuolella tarvitaan sääsuojus, joka peittää aukon ja estää sateen ja lumen pääsemisen ilmakanavaan. Suojus kiinnitetään ulkoseinään ja sitä voidaan käyttää ilmakanavan molemmissa päissä. Lisävarusteinen sääsuojuksemme on kehitelty erityisesti lämpöpumppuja varten ja sillä on huomattavasti pienempi ilmanvastus kuin tavallisilla sääsuojuksilla. Se voidaan asentaa sekä imu- että poistopuolelle. Seinän ja säänsuojuksen väliin pitäisi kiinnittää ritilä, joka estää eläinten ja lehtien pääsyn. Ritilän vapaan poikkileikkauksen on oltava vähintään 80% (silmäkoko > 0,8cm). Mahdollinen murtovarkaussuoja on hankittava erikseen. Pos. Nimike Suojaritilä 1 kappale 1 kappale 2 Vaarna 6x30 4 kappaletta 6 kappaletta 3 Ruuvi 5x70 4 kappaletta 6 kappaletta Kuva 2.2: Lämpöpumpun sääsuojus Läpivientien eristäminen Tarvittavat läpiviennit varustetaan paikan päällä. Niiden sisäpuolella täytyy olla lämpöeristys, joka suojaa seinää jäähtymiseltä ja kastumiselta. Kuva 2.3 sivulla 17 esittää esimerkkinä PU-eristettä (eristeen paksuus 25 mm). Seinäeristeen ja liitäntärasian rako on tiivistettävä täysin ilmatiiviiksi. Jotta rajuilman aikana sisään päässyt vesi voisi valua pois, on läpiviennissä oltava ulospäin johtava kallistus. Kuva 2.3: Seinän läpiviennin esimerkki

19 Kompaktirakenteinen ilma-vesilämpöpumppu sisäasennukseen Ilma-vesilämpöpumppuun on sisäänrakennettu liitännät sekoittamatonta lämmönjakopiiriä varten. Ilmapiiri laitteen ollessa nurkassa tai seinää vasten Lämpöpumppu voidaan asentaa nurkkaan ilman ylimääräisiä kanavia. Lämpöpumpun asentaminen seinää vasten vaatii ylimääräisen poistoilmakanavan. Perusrunko on sijoitettava tasaiselle, sileälle ja vaakatasoiselle alustalle. Lämpöpumpun sijoituspaikka on valittava siten, että laitteen huolto voidaan suorittaa ongelmitta. Sijoita laite siten, että sen eteen ja vasemmalle kyljelle jää 1 metri vapaata tilaa. Laitteen imuaukko on suunniteltava niin, että sen voi liittää suoraan läpivientiin. Ensin tulee kiinnittää mukana toimitettu, itseliimautuva rengastiiviste, jonka jälkeen laite työnnetään seinää vasten kevyesti painaen. Läpiviennin sisäpuolella täytyy olla lämpöeristys, joka suojaa seinää jäähtymiseltä ja kastumiselta (katso Kuva 2.4 sivulla 18). (esim- PU-kovavaahtolevyjä) Poistopuolen voi liittää suoraan läpivientiin tai lisävarusteisen lasikuitu-kevytbetonikanavan kautta (katso Kuva 2.4 sivulla 18 ja Kuva 2.5 sivulla 18). Seuraavat ilmapiirin komponentit on saatavissa kompaktirakenteista ilma-vesilämpöpumppua varten Sääsuojus RSG 500 Ilmakanavat (LKL, LKB, LKK 500) Tiivistelaippa DMK 500 Lisävarusteisten sovitinputkien käytön yhteydessä on huomioitava kohdassa luku sivulla 18 olevat ohjeet. Peruslaite Lämpöpumppu sisältää jo seuraavat tärkeät lämmönjakopiirin osat: Lämpöpumpun ohjausyksikkö Paisunta-astia (24 litraa, 1,0 baarin paine) Lämmönkiertopumppu Ohitusventtiili ja turvamoduuli Puskurisäiliö Lisäsähkölämmitys 2 kw 1) Höyrystin 7) Kytkentäkotelo 2) Puhallin 8) Suodatinkuivain 3) Lauhdutin 9) Tarkistuslasi 4) Kompressori 10) Puskurisäiliö 5) Lämmönkiertopumppu 11) Paisuntaventtiili 6) Paisuntasäiliö 24 l 12) Ohivirtausventtiili Asennusvaihtoehtoja Kuva 2.4: Nurkka-asennus 500, jossa on eristetyt läpiviennit. Eristyksen voi suorittaa myös sovitinkappaleen (kanavaosan) avulla (Kuva sivulla 56) Kuva 2.5: Seinäasennus 500 lasikuitu-kevytbetonikanavan avulla

20 Ilma vesi-lämpöpumppu Ilmakanavaletkusarja ilma-vesilämpöpumppua varten (sisäasennus) Ilma-vesilämpöpumppumalleille LI 11TE ja LI 16TE on saatavissa lisävarusteisia joustavia ilmakanavaletkuja. Ilmakanavaletkusarja soveltuu asennettavaksi huoneisiin, joissa lämpötila ja ilman kosteus ovat matalia. Sarjaan kuuluu 5m pitkä, lämpö- ja äänieristetty ilmaletku, jonka voi katkaista imu- ja poistopuolelle sopivaksi. Ilman imu ja poisto voivat tapahtua ilmakuilun tai säänsuojuksen kautta. Mukana tulee eristeitä lämpöpumpun kytkemistä varten ja läpiviennin eristämiseen. Ilmaletkujen käytön etu on niiden helppo sovitettavuus paikallisiin olosuhteisiin, etäisyys- ja korkeuserojen tasoittamiseksi. Lisäksi ilmaletkuissa on sekä äänivaimennus että lämpöeristys, ja ne vähentävät asennustilan jäähtymistä. Seinäliitoksissa olevat ritilät estävät eläinten ja lehtien pääsyn ilmakanavaan. HUOM! Mikäli ilman tulo- tai poistopuolella on 90 suurempi mutka, on tarkastettava vähimmäisilmavirtaus. Mitat [mm] DN 500 DN 630 A B C D Taul. 2.1: Ilmakanavaletkusarjan mitat Toimituksen sisältö 1) Liitoskappale lämpöpumppuun 2) Kuusikantaruuvi 3) Letkunkiristin 4) Kuusikantaruuvi 5) Reikänauha 6) Naulavaarna 7) Liitosletku Eristeen paksuus 25 mm 8) Ruuvi 9) Seinäliitoskappale 10) Vaarna Vähimmäistaivutussäde LUS 11: 300 mm Vähimmäistaivutussäde LUS 16: 400 mm 90 kaaren tilantarve: n. 1 m Kuva 2.6: Ilmakanavaletkusarja Lasikuitu-kevytbetonikanavat ilma-vesilämpöpumppua varten (sisäasennus) Nämä lisävarusteina saatavissa olevat ilmakanavat kestävät kosteutta ja sallivat diffuusion. Ne toimitetaan eri poikkileikkauksina, kussakin 90 kaari sekä 625mm ja 1250mm pitkät jatkokappaleet. Niiden sisällä on eriste mineraalivillasta ja niiden kuoren alla on lasivillaa, joka ehkäisee kondenssiveden muodostumista ja vaimentaa ääniä. Päissä on galvanisoidut teräspeltireunat. Kanavat voidaan maalata tavallisella seinämaalilla. Ulkokuoren pienet vauriot eivät vaikuta kanavien toimivuuteen ja ne voidaan korjata paklaamalla. Kuva 2.7: Ilma-vesilämpöpumppu, jossa lasikuitu-kevytbetoni-ilmakanava ja alapuskuri