YLEISTIETOA LÄMPÖPUMPUISTA

Transkriptio

1 YLEISTIETOA LÄMPÖPUMPUISTA Eksergia.fi Olennainen tieto energiatehokkaasta rakentamisesta Päivitetty

2 SISÄLTÖ Yleistä lämpöpumpuista Lämpöpumppujen toimintaperiaate Lämpökerroin ja vuosilämpökerroin (COP ja SPF) Lämpöpumppujen käyttö Suomessa Etusivun kuva: (CC BY-SA 3.0) Holger.Ellgaard, Wikimedia commons

3 Yleistä lämpöpumpuista Tämän osion jälkeen tiedät Kuinka paljon energiaa voidaan lämpöpumpuilla tyypillisesti säästää? Mitä erilaisia lämmönlähteitä voidaan hyödyntää lämpöpumpputekniikan avulla? Mitä erilaisia lämpöpumppuja käytetään rakennuksissa?

4 Yleistä lämpöpumpuista Lämpöpumpputekniikka mahdollistaa matalalämpöisten lämmönlähteiden hyödyntämisen omalta tontilta tilojen ja käyttöveden lämmitykseen. Tekniikka nostaa alhaisenkin lämpötilatason riittävän korkeaksi. Apuna käytetään sähköä, jota kuluu oikein suunnitelluissa järjestelmissä tyypillisesti 1/3 suoraan sähkölämmitykseen verrattuna. Korotukset energian hinnassa koskevat siis vain 1/3 osaa rakennuksen lämmöntarpeesta.

5 Mistä lämpöä on saatavilla? Lämmönlähteinä toimivat esim. ilmanvaihdon poistoilma, maaperään varastoitunut aurinkolämpö, vesistöt, sedimentti, jätelämpövirrat, teollisuuden prosessit ja jäähdytysvedet, ja ulkoilma. Energiaa on siis saatavilla rajattomasti.

6 Lämpöpumppujen luokittelu Rakennuksissa käytettävät lämpöpumput luokitellaan seuraavasti niiden hyödyntämän lämmönlähteen perusteella ilmalämpöpumput (ilma-ilmalämpöpumppu, ILP) maalämpöpumput (MLP) poistoilmalämpöpumput (PILP) ulkoilma-vesilämpöpumput (ilma-vesilämpöpumppu UVLP). RIL s. 35

7 Eri lämpöpumppujen investointikustannuksia ja energian säästöarvioita pientaloissa ja rivitaloissa. Arvoja verrataan sähkölämmitykseen ( kwh/vuosi) ja öljylämmitykseen (2 500 l/vuosi). Lämpöpumpuista maalämpöpumppu on kaikkein tehokkain, mutta sen asennuskustannukset ovat korkeammat ja asentaminen työläämpää kuin muiden lämpöpumppujen. Taulukko: RIL s. 54 (tiedot SULPU)

8 Sähköenergian ympäristöystävällisyys Lämpöpumppujen ympäristöystävällisyyttä voidaan lisätä tuottamalla sen tarvitsema sähkö uusiutuvalla energialla, kuten esimerkiksi pienvesivoimalla, aurinkopaneeleilla tai tuuligeneraattoreilla. Järjestelmän suunnittelussa on olennaista myös tähdätä mahdollisimman pieneen sähköenergian tarpeeseen. RIL s. 53

9 Lämpöpumppujen toimintaperiaate Tämän osion jälkeen tiedät Mihin fysikaaliseen ilmiöön lämpöpumpun tekniikka perustuu? Missä kodinlaitteissa on käytössä lämpöpumppu? Mitä kompressori tekee? Entä höyrystin ja lauhdutin?

10 Jokaisen kotona on lämpöpumppu Lämpöpumpun toimintaperiaate on täysin sama kuin jääkaapin. Kuva: Open ClipArt

11 Lämpöpumpun toimintaperiaate Lämpöpumpussa hyödynnetään laitteen putkistossa kiertävän kylmäaineen faasimuutosta. Kun aine höyrystyy, sitoo se itseensä lämpöenergiaa (tapahtuu höyrystimessä) ja kun se muuttuu takaisin nesteeksi, luovuttaa se lämmitysenergiaa (tapahtuu lauhduttimessa). Kun kompressori puristaa höyryä, nousee sen lämpötila riittävän korkeaksi tilojen ja käyttöveden lämmitykseen, lämmönsiirto lämpövaraajaan tapahtuu lauhduttimessa. RIL s. 49

12 Lämpöpumpun toimintaperiaate. Lämmönkeruupiiristä (esim. porakaivo) saatu lämpö höyrystää (3) lämpöpumpussa kiertävän kylmäaineen. Höyrystyessään siihen sitoutuu lämpöä. Kompressori (4) imee höyryn ja puristaa sen korkeaan paineeseen, jolloin se kuumenee (jopa 100 o C). Paineistettu kylmäaine johdetaan lauhduttimeen (1), jossa lämmitettävä kiertovesi jäähdyttää höyryn takaisin nesteeksi, siirtäen vapautuneen lämmön hyötykäyttöön. Lauhduttimesta kylmäaine siirtyy paineenalennusventtiilin (2) kautta takaisin höyrystimeen. Paineen alenemisen johdosta osa kylmäaineesta höyrystyy, mikä laskee sen lämpötilan äkillisesti matalalle tasolle, jolloin se pystyy ottamaan vastaan lämpöä matalalämpötilaisesta lämmönlähteestä. Kuva: (Public Domain) Ilmari Karonen

13 Ilmalämpöpumpun ulkoyksikkö (höyrystin ja kompressori) avattuna. Kuva: (CC) Eksergia.fi

14 Lämpökerroin ja vuosilämpökerroin (COP ja SPF)

15 COP, (coefficient of performance) Lämpökerroin (COP = coefficient of performance) on lämpöpumpun hyötysuhdetta kuvaava kerroin. Se kertoo kuinka monta kilowattituntia lämmitysenergiaa saadaan jokaista käytettyä sähkökilowattituntia kohden vallitsevissa olosuhteissa.

16 SPF-luku, (seasonal performance factor) Lämpökerroin vaihtelee olosuhteiden mukaan vuoden aikana. Lämpökerroin tuleekin ilmoittaa keskimääräisissä olosuhteissa (ns. keskimääräinen lämpökerroin tai vuosilämpökerroin), ja mitata tarkasti laboratoriossa. Vuosilämpökertoimen lyhenne on SPF, joka tulee sanoista seasonal performance factor. RIL s. 55

17 Lämpöpumppujen kertoimia Tavallisesti SPF-luvut liikkuvat välillä 2-3,5. Lämpökerroin on sitä parempi, mitä pienempi on lämpötilaero lämmönlähteen, esim. maan ja lämpöä asuntoon luovuttavan patterin tai putkiston välillä. Hyvissä olosuhteissa COP voi olla jopa 5. RIL s. 55

18 Sähkönkulutuksen minimointi Sähköä tarvitaan sitä vähemmän, mitä pienemmäksi lämmönlähteen ja lämmön luovutuksen lämpötilaero saadaan. Esimerkiksi maalämpöpumppu sopii hyvin lattialämmityksen tai matalalämpötilaisen patteriverkon kanssa. Vanhojen talojen korkealämpötilaiset patteriverkot ja lämpimän käyttöveden valmistus sen sijaan pienentävät lämpökerrointa. RIL s. 53; Yrjölä 2014

19 Olennainen tieto energiatehokkaasta rakentamisesta Tämä teos on lisensoitu Creative Commons Nimeä 4.0 Kansainvälinen -lisenssillä.