1 Sähkölämmityksen ohjaus ja säätö

Transkriptio

1 1 Sähkölämmityksen ohjaus ja säätö 1.1 Ohjaustarpeet Sähkölämmityksen ohjausta on järjestelmän päälle-pois ohjaaminen muusta syystä kuin tilan lämpötilan pitämiseksi haluttuna. Ohjaustarpeet syntyvät joko käyttäjän tai sähköyhtiön tarpeista rajoittaa kuormituksen tehohuippuja tai siirtää sähköenergian käyttöä. Sähkölaitteilla tulee myös olla käyttökytkimet ja lämmitys tulee voida kytkeä pois päältä haluttaessa lämmityskauden ulkopuolella. Sähköverkkojen taloudellisen käytön edellytyksenä on mahdollisimman tasainen energiankulutus. Lämmitysjärjestelmien huipputehon ajoittuvat vuoden kylmimpiin aikoihin, jolloin muukin sähkönkulutus on Suomessa suurta. Tämän vuoksi on kokonaistaloudellisesti perusteltua tehdä sähkölämmitystaloihin ohjauksia, joiden avulla voidaan ainakin osittain siirtää lämmitysajankohta niihin vuorokaudenaikoihin, jolloin muu sähkökulutus on vähäisempää. Lisäksi rajoittamalla kohteen huipputehoa vältetään liittymän ylimitoittamista. Käyttäjän näkökulmasta tavanomaisimpia sähkölämmityksen ohjaustarpeita ovat: Käyttökustannuksiin vaikuttaminen Energian hinta siirretään lämmitysenergian käyttöä niihin aikoihin, jolloin sähkön hinta on edullisempaa (yö-sähkö) ± lämpöä varaavat ratkaisut Liittymismaksut ja perusmaksut rajoitetaan tarkoituksenmukaisella mitoituksella kohteen huipputehoa ± vuorotteluohjaukset ± lämmitystehon mitoitus Lämmitysjärjestelmän käyttökytkimet Lämmityksen päällekytkeytymisen estäminen kesäaikana Huolto ja korjaus Sähköverkkoyhtiöiden ja energiayhtiöiden näkökulmasta ohjaustarpeita voivat aiheuttaa: Sähköverkon kapasiteetin optimointi Huipputehon rajoittaminen ± kiuasvuorottelu lämmitystehon kanssa Sähköverkon kapasiteetin riittävyys Tehohuippujen aikana ohjataan hetkellisesti sähkölämmitystehoja pois päältä ± verkkokäskyohjaus/teho-ohjaus Kytkentäpiikin estäminen Sähkön hinnan mukaan ohjautuvan lämmityskuorman kytkeytymisen viivästäminen ±lämminvesivaraajan viiverele 1.2 Esimerkkikytkennät Esimerkkikytkennässä on pyritty kehittämään kytkentäsuositusta SLY 7/92 vastaamaan tämänhetkisten sähkölämmitysratkaisujen perustarpeita. Esimerkkiratkaisut ovat laitevalmistaja- tai järjestelmäriippumattomia. Niiden tarkoituksena on esittää ratkaisuja, joita voidaan soveltaa kohdekohtaisesti. Muutostarpeita vanhaa suositukseen aiheuttavat mm. seuraavat seikat:

2 - osittain varaavan lattialämmityksen yleistyminen - asennusstandardien vaatimukset - riskialttius (ohjaussulake) - lämminvesivaraajan käsiohjaus - tilojen erilaiset ohjaustarpeet - vikavirtasuojakytkintarpeet - sähkökaupan muutokset Nämä tarpeet voidaan toteuttaa usealla erilaisella laite- ja järjestelmäratkaisulla. Esimerkkeinä olevat kytkennät soveltuvat tavanomaisiin sähkölämmityksen asennuskohteisiin (pientalot, loma-asunnot, rivitalot). Niitä voidaan soveltaa myös muihin kohteisiin. Merkinnöissä ja perusrakenteessa on pyritty noudattamaan kytkentäsuosituksen periaatteita. Osassa esimerkkikytkennöistä on korvattu kaksoistariffimittaus ja verkkokäskyohjaus automaattisella etämittauksella. Esimerkeissä on oletettu, että mittauslaite antaa yökuorman ohjaustiedon sekä mahdollisen tehorajoitustiedon. Laite kytkee viiveellä yökuorman päälle, jolloin erillisiä viivästysreleitä ei tarvita. Esimerkkiratkaisuissa on kaksi vaihtoehtoista ratkaisua tehonvuorottelulle ja tehorajoitukselle ( verkkokäskyohjaus ). Ensimmäisessä vaihtoehdossa vuorottelu ohjaa lämpötilan pudotusta. Tällöin ohjaus kohdistuu koko lämmitystehoon, mutta yksittäisen tilan lämpötila ei laske epämiellyttävälle tasolle. Toisessa vaihtoehdossa tehovuorottelu ja tehorajoitus ohjaavat osan lämmitystehosta kokonaan pois päältä. Se soveltuu kohteisiin, joissa termostaateissa ei ole lämpötilan pudotustoimintoa tai sähköyhtiö edellyttää tehon poiskytkemistä Verkkokäskyohjaus ja tehovuorottelu lämpötilan pudotuksella Kohde Pientalo, mittaus rakennuksessa (yksi keskus), etämittaus Pientalo, erillinen mittauskeskus, etämittaus Rivitalo, pääkeskus, kwh+vko mittaus Rivitalo, huoneistokeskus Mittauksen johdotuskaavio Pääkaavio Piirikaavio Johdotuskaavio. lämmitysryhmät Mittauksen johdotuskaavio Johdotuskaaviossa on esitetty mittauksen johdotuksen periaatteita. Kaaviossa 1.1 (yksi keskus) ja 1.2 (erillinen pääkeskus ja ryhmäkeskus) on esimerkki yhden kuluttajan keskuksista (pientalo), joissa on automaattisen etäluentamittaus. Laitteiston apukoskettimien K2 ja K3 avulla sähköyhtiö antaa vastaavat ohjaustiedot kuin tariffikellon tai VKO-laitteiston kautta on annettu. Ennen pääkytkintä oleva ohjaussulake on varaus mahdollisten toimilaitteiden tarvitsemalle jännitteelle. Lähtö päätetään mittaritilan alla olevaan riviliittimeen. Myös johtimet, joiden avulla mittauslaite antaa ohjauksia lämmitykselle, päättään mittaritilassa liittimille (22-33). Mittauslaitteen releiden virtakestoisuus on pieni, joten niillä ohjataan vain välirelettä.

3 Kaaviossa 1.3 on esitetty useamman kuluttajan kohteen mittauksen johdotus kwh-mittareita ja erillistä tariffikelloa käytettäessä.

4 Kuva 1.1 Johdotuskaavio 1.1 Mittauslaitteen johdotus. Pientalo, yksi keskus. Automaattinen etäluenta.

5 Kuva 1.2 Johdotuskaavio 1.2 Mittauslaitteen johdotus. Pientalo, MK+RK. Automaattinen etäluenta.

6 Kuva 1.3 Johdotuskaavio 1.3 Mittauslaitteen johdotus. Rivitalo. kwh-mittaus+vko

7 Pääkaavio Lämmitysryhmiä varten on viisi kolmivaiheista lähtöä: - lähtö 2 on tarkoitettu sähkölämmitinryhmäksi (patterilämmitys) tai lattialämmitystilojen varalämmityksen ryhmäksi - lähtö 3 on tarkoitettu jatkuvatoimisen lattialämmityksen tai kattolämmityksen ryhmäksi - lähtö 5 on tarkoitettu osittain varaavan tai jatkuvatoimisen lattialämmityksen ryhmiksi - lähtö 4 on lämminvesivaraajan ryhmä - lähtö 6 on varalähtönä lisälämmitysryhmäksi Kaikissa lämmitysryhmissä on 3-asentoinen käyttökytkin (yö- 0 jatkuva), jolloin varaavia ryhmiä voidaan tarpeen mukaan lisätä tai vähentää. Lämmitystapaa voidaan myös muuttaa eri vuodenaikoina. Vikavirtasuojakytkimiä on useita, jotta yhden toiminta ei aiheuta koko rakennuksen lämmityksen poiskytkeytymistä. Ryhmässä 3 on vaihekohtaiset vikavirtasuojat ja ryhmässä 5 on kolmivaiheinen suoja. Vikavirtasuojat varustetaan apukoskettimilla. Niiden toiminnasta saadaan käyttäjälle hälytys merkkivalolla tai ilmoitus mahdolliseen hälytysjärjestelmään. Lämpötilan pudotusta varten on ohjauskontaktori (1K13). Lämpötilan pudotuskäsky voidaan antaa keskuksen ulkopuolisella kytkimellä, kellolla tai muulla kosketintiedolla. Lämpötilan pudotukseen mukaan otettavat ryhmät voidaan päättää kytkentävaiheessa esim. ryhmä- tai lämmitinkohtaisesti. Keskukseen tehdään tilavaraus lisäkojeille (20 moduulia) ja ylijännitesuojille.

8 Kuva 1.4 Pääkaavio Pientalon pääkeskus.

9 Kuva 1.5 Pääkaavio Ryhmäkeskus. Erillinen mittauskeskus.

10 Kuva 1.6 Pääkaavio Rivitalot. 2-tariffimitarit ja vko-ohjauslaite.

11 Piirikaavio Lämmityksen ohjausjohdonsuojakatkaisija (1F1) varustetaan apukoskettimella. Tällöin on mahdollisuus hälytyksen antamiseen merkkivalolla tms., mikäli suojalaite katkaisee ohjausjännitteen. Lämpötilan pudotusta (13K1) hyödynnetään käyttäjän tekemän ohjauksen lisäksi sähköyhtiön tehorajoituksessa sekä kiuasristeilyssä. Lämminvesivaraajan päiväkäyttöä ohjataan kontaktorissa 4K1 olevalla päiväkäyttöpainikkeella, joka automaattisesti sähkön hintatietomuutoksen tultua palauttaa veden lämmityksen varaavaksi edullisemman sähkönhinnan ajalle. Varaajan päällekytkeytymisen viivästys voidaan lisätä ohjauspiiriin. Varaajan päällekytkeytymistä on mahdollista ohjata myös varaajan lämpötilaa mittaavan termostaatin potentiaalivapaalla kosketintiedolla.

12 Kuva 1.7 Piirikaavio 2.1. Lämmityksen ohjaus. Tehonrajoitus lämpötilan pudotuksella. Johdotuskaaviossa 3.1 on piirikaaviota 2.1 vastaava päävirtapiirien johdotus sekä vikavirtasuojakytkimien toiminnan hälytyksen johdotus.

13 Kuva 1.8 Lämmitysryhmien johdotuskaavio 3.1.

14 1.2.2 Verkkokäskyohjaus ja tehovuorottelu kuormituksen poiskytkennällä Pääkaavio Kohde Mittauksen johdotuskaavio Pääkaavio Piirikaavio Johdotuskaavio. lämmitysryhmät Pientalo, mittaus rakennuksessa (yksi keskus), etämittaus Pientalo, erillinen mittauskeskus, etämittaus Rivitalo, pääkeskus, kwh+vko mittaus Rivitalo, huoneistokeskus Pääkaavio ja mittauskytkennät ovat perusrakenteeltaan samanlaisia kuin vaihtoehdossa 1. Piirikaavio Lämmityksen ohjausjohdonsuojakatkaisija (1F1) varustetaan apukoskettimella. Tällöin on mahdollisuus hälytyksen antamiseen merkkivalolla tms., mikäli suojalaite katkaisee ohjausjännitteen. Lämpötilan pudotusta (13K1) ohjataan keskuksen ulkopuolisella kytkimellä tai muulla kosketintiedolla. Verkkokäskyohjaus ja kiuasristeily ohjaavat tarvittaessa pois päältä osittain varaavan lämmitystehon (ryhmä 5). Mikäli tämä teho ei ole riittävä, voidaan muutetaan kytkentää niin, että ohjauksessa on myös muu lattialämmitys (ryhmä 3). Lämminvesivaraajan päiväkäyttöä ohjataan kontaktorissa 4K1 olevalla päiväkäyttöpainikkeella, joka automaattisesti sähkön hintatietomuutoksen tultua palauttaa veden lämmityksen varaavaksi edullisemman sähkönhinnan ajalle. Varaajan päällekytkeytymistä on mahdollista ohjata myös varaajan lämpötilaa mittaavan termostaatin potentiaalivapaalla kosketintiedolla.

15 Kuva 1.9 Lämmityksen ohjauksen piirikaavio 2.2. Tehorajoitus ja kiuasristeily ohjaa lämmitysryhmää.

16 1.2.3 Yhteenveto Taulukossa (Virhe. Kirjanmerkin viittaus itseensä ei kelpaa.) on vertailtu esimerkkikytkennän ominaisuuksia SLY-kytkentäsuositukseen. Taulukko 1.1 Kytkentäesimerkkien ominaisuusvertailu. Ohjausominaisuus SLY 7/92 Esimerkkikytkentä 1 Esimerkkikytkentä 2 Sähkön hintatieto (yö/pvä) Hyödynnetään lämmityksen ohjauksessa (PK1K, 1K11) Hyödynnetään lämmityksen ohjauksessa (K2, 1K11) Tehonrajoitus Ohjaa jatkuvatoimista lämmitystä (PK2K, 2K1) Avautuva kosketin K3 Ohjataan lämpötilan pudotusta (PK2K, 1K13) Ohjaa osittain varaavaa lämmitystä (PK2K, 5K1) Sulkeutuva kosketin K3 Voidaan hyödyntää mm. jatkossa tuntitasoisen, sähkömarkkinoiden mukaisen ohjauksen kanssa. Ei erillistä viiverelettä. Yöohjaus annetaan viiveelle mittalaitteesta Kytkentäpiikin estäminen Viiverele (1K12) (LVV viiverele) Lisäpalvelurele Käyttö sähköyhtiökohtaista Ei ole Riviliitintunnukset 21,22, 32,33 jne Ohjauksen riviliitintunnukset säilyy ennallaan. Mittarin ja vko:n liittimet Mittauskytkentä automaattisen etämittauksen mukainen Huipputehon rajoitus Ohjaa jatkuvatoimista Ohjataan lämpötilan (kiuasristeily) lämmitystä (10K1, 2K1) pudotusta (PK2K, 1K13) Jatkuvatoiminen lämmitys 2K1 (+ 5K1varalla), kytkin 2S1 3+1 ryhmää Varaava lämmitys 3K1, kytkin 3S1 jokaisessa omakytkin jatkuva 0 yö (2K1, 3K1, 5K1) LVV Käyttökytkin 4S1, kontaktori Yhdistetty kontaktori ja päiväkäyttökytkin automaattisella 4K1, päiväkäyttöpainike (4S2, palautuksella (4K1) 4K2) Termostaattiohjausvaraus Ohjaa osittain varaavaa lämmitystä (10K1, 5K1) Varaava lämmitys 6K1 Ei pelkkää varaavaa ryhmää Ohjaussulake/ 1F1 Varustetaan hälytysapukoskettimella johdonsuojakatkaisija Vikavirtasuojat Ei ole 3 kpl 1 vaiheinen + 1 kpl 3 vaiheinen lämmitysryhmissä 3 ja 5 Varustetaan hälytyskoskettimilla Mittari- ja ohjausjohdotus Johtimien päät suojaamattomia Päätetään riviliittimiin mittaustilassa

17 1.3 Säätö eri sähkölämmitysratkaisuissa Lämmitysjärjestelmän säädöllä pyritään pitämään lämmitetyn tilan lämpötila halutulla tasolla. Käytön aikana tasainen ja toimintaan sopiva lämpötila ovat käyttäjän kannalta keskeisiä vaatimuksia. Liian korkea lämpötila aiheuttaa myös turhaa energiakulutusta. Lämpötilan säätötarvetta voi lisäksi aiheuttaa: Käyttötarpeen mukainen lämpötila Poissa-ajan lämpötilan pudotus Käyttötilanteen mukainen lämpötila Erilaisten tilojen tarpeet Lämpötilojen asettelu tehdään tilan käytön mukaan Etäsäätö Lämpötiloja voidaan nostaa tai laskea etäohjauksena Lämmityksen säätölaitteiden, termostaattien tai keskitettyjen säätöjärjestelmien, tulee pystyä reagoimaan tiloissa tapahtuviin lämpötilan muutoksiin mahdollisimman nopeasti, jolloin mm. muiden sähkölaitteiden, ihmisten tai auringon lämpövaikutus ei nosta tarpeettomasti huonelämpötiloja JATKUVATOIMISEN LÄMMITYKSEN SÄÄTÖ Yleisimmät jatkuvatoimiset lämmitysratkaisut ovat: sähkölämmittimet, kattolämmitys, ikkunalämmitys ja puu- tai levylattiarakenteisessa lattiassa oleva lattialämmitys. Jatkuvatoimiset sähkölämmitysratkaisuissa yleensä lämmityslaite tai rakenne, jossa lämmityslaite sijaitsee, ei omaa suurta lämpökapasiteettia. Tällöin lämmitys saadaan nopeasti reagoimaan muuttuviin lämmitystarpeisiin huonetermostaateilla tai huonelämpötilaa mittavilla ohjausjärjestelmillä. Lattialämmitysratkaisuissa huonelämpötilan säädön lisäksi rajoitetaan lattiarakenteen lämpötilaa lattia-anturin avulla. Jatkuvatoiminen betonilattiarakenteinen lattialämmitys säädetään, tilasta riippuen, joko pelkästään lattialämpötilan tai huonelämpötilan mukaan tai näiden yhdistelmällä. Erityisesti tiloissa, joissa lattiapinnoite on hyvin lämpöä johtavaa, kuten klinkkeri, voi lattian pintalämpötila olla ensisijainen käyttömukavuuden vuoksi. Lattialämmityksen säädön tarkkuuteen ja nopeuteen vaikuttaa betonilaatan paksuus ja lattiapinnoite.

18 Taulukko 1.2. Jatkuvatoimisen lämmityksen säätöperiaatteita Lämmitin säätötapa Erityispiirteitä, ominaisuuksia Sähkölämmittimet (-patterit) laitekohtainen termostaatti huone-/tilakohtainen termostaatti tai o o lämpötilan pudotus ohjausjännitteellä lämmittimen ilman termostaattia ( orjalämmittimet ) ohjausjärjestelmä o lämmittimet toimii samanaikaisesti Kattolämmitys Lattialämmitys (jatkuvatoiminen) tilakohtainen huonetermostaatti/ ohjausjärjestelmä o o tilakohtainen toiminta lämpötilan pudotus ohjausjännitteellä lattiatermostaatti o lattian pintalämpötila pidetään säädetyssä arvossa o ilman lämpötila vaihtelee lämmöntarpeen mukaan huonetermostaatti o huonelämpötila pidetään säädetyssä arvossa o lattian lämpötila vaihtelee lämmöntarpeen mukaan o voidaan käyttää vain, jos lattiapinnoite ei edellytä lämpötilan rajoittamista yhdistelmätermostaatti o lattian pintalämpötilaa rajoitettaan lattiapinnoitteen ja miellyttävän pintalämpötilan mukaisesti o lämmitys kytkeytyy päälle huoneilman lämpötilan mukaan o lattian lämpötila vaihtelee lämmöntarpeen mukaan ikkunalämmitys huonetermostaatti (+läsnäolotunnistin) o o o lämmitystä säädetään huoneen lämpötilan mukaan lämmitys kytkeytyy päälle tilassa oleskeltaessa huoneen peruslämmitykseen toinen järjestelmä

19 1.3.2 OSITTAIN VARAAVAN LATTIALÄMMITYKSEN SÄÄTÖ Osittain varaavalla lattialämmityksellä pyritään varastoimaan edullisemman sähkönhinnan aikaista (esim. yö-aika) energiaa yleensä betonisiin lattiarakenteisiin. Lämmitysjärjestelmän varausaste suunnitellaan tapauskohtaisesti, mutta taloudellisena rajana voidaan pitää, että lämmitys pystyy varaamaan tarvittavan lämmitystehon n ºC:een ulkolämpötilaan asti. Tämä vastaa, tämän hetkisissä normitaloissa ja normaali huonekorkuisissa tiloissa betonilattian paksuutena n cm ja asennustehona n W/m 2. Kylmemmillä ilmoilla lattialämmitys tai muu lämmitys (esim. kattolämmitys tai sähkölämmittimet) kytkeytyvät päälle kalliimman sähkönhinnan aikana (yleensä päivä). Esimerkki lattian pintalämpötiamuutoksesta varausaikana. Pmit =60 W/m 2, Tulko=Tmitoitus. Betonin paksuuden 10 ja 15 cm. 8 Lämpötilan muutos [ºC] Varausteho [W/m 2 ] Tbet,10 Tbet,15 Tpar,10 Tpar,15 Kuvassa ( Kuva 1.10) on esimerkki, miten betonilattian paksuus ja varausteho vaikuttavat lattiarakenteen lämpötilamuutokseen varausaikana parkettilattiassa. Lämpötilan muutos on jokseenkin sama laatassa ja lattian pinnalla. Parketissa lattian pintalämpö on kuitenkin useita asteita ( 3-6 ºC:tta) matalampi kuin betonissa. Laattalattiassa lattiapinnan lämpötila on lähellä betonirakenteen lämpötilaa.

20 Esimerkki lattian pintalämpötiamuutoksesta varausaikana. Pmit =60 W/m 2, Tulko=Tmitoitus. Betonin paksuuden 10 ja 15 cm. 8 Lämpötilan muutos [ºC] Varausteho [W/m 2 ] Tbet,10 Tbet,15 Tpar,10 Tpar,15 Kuva 1.10 Esimerkki lattian lämpötilan muutoksesta varausaikana eri varaustehoilla 0,1 m ja 0,15 m paksuisissa lattioissa. Tbet = betonin lämpötila, Tpar=lattiapinnan (parketti) lämpötila. Varaavuus tulee siis suunnitella ottaen huomioon tilan lämpöhäviöt, lattiarakenteet, lattiapinnoite ja ohjaustapa. Lämmityslaitteen antama teho jakaantuu varausaikana varaavan massan, tyypillisesti lattian betonin, lämpötilan nousuun tarvittavaan tehoon ja huoneeseen siirtyvään tehoon. (Virhe. Viitteen lähdettä ei löytynyt.ja Virhe. Viitteen lähdettä ei löytynyt.). Huoneeseen siirtyvää tehoa muuttaa koko lämmitysjakson ajan lattian pinnan ja ilman välinen lämpötilaero. Huonetta lämmittävä teho on siis riippuvainen lattiapinnan ja ilman välisestä lämpötilaerosta : P lämm = h*a*(t lattia -T huone ) P lämm =huonetta lämmittävä teho h=lämmön siirtymiskerroin (n W/m 2 K) T lattia =lattian pintalämpötila T huone =huoneen lämpötila

21 Pirkko Harsia Esimerkki: Varaavan lämmityksen tehon jakautuminen Mitoitusteho 60 W/m2, asennusteho 100 W/m2 ulkolämpötila -10 ºC, betonin paksuus 12 cm, parkettilattia teho [W] aika[h] Phuone Pbetoni Ptarve Kuva 1.11 Varausajan tehon jakautuminen lattiaa ja huonetta lämmittäviin osiin. Lattialämmityksen onnistumisen keskeinen asia on saada tarvittavaan tilan lämmitystehoon verrattuna sopiva lattian pintalämpötila. Lämpötilaeroista on esimerkki kuvissa Virhe. Viitteen lähdettä ei löytynyt. ja Kuva 1.13) silloin, kun lattia- tai ilman lämpötilaa ei rajoiteta lämmitysjakson aikana. Esimerkki lämpötilojen muutoksesta varausaikana Mitoitusteho 60 W/m2, asennusteho 100 W/m2 ulkolämpötila -10 ºC, betonin paksuus 12 cm, parkettilattia 42 Lämpötila [C] aika [h] Thuoneilma Tlattiapinta Tbetoni Kuva 1.12 Esimerkki lämpötilojen muutoksesta varausaikana. Parkettilattia hidastaa lämmön siirtymistä.

22 Pirkko Harsia Esimerkki lämpötilojen muutoksesta varausaikana Mitoitusteho 60 W/m2, asennusteho 100 W/m2 ulkolämpötila -10 ºC, betonin paksuus 12 cm, Klinkkerilattia 42 Lämpötila [C] aika [h] Thuoneilma Tlattiapinta Tbetoni Kuva 1.13 Esimerkki lämpötilojen muutoksesta varausaikana. Laattalattiassa lämpö siirtyy nopeasti huonetilaan. Esimerkiksi, jos tilan lämpöhäviöt ovat mitoituslämpötilalla (esim. 29 ºC ulko, 21 ºC sisä) n. 60 W/ m 2, tulee lattiapinnan lämpötilan olla n. 27 ºC. Vastaavasti, kun ulkolämpötila on n. - 4ºC, on tarvittava lämmitysteho n. 30 W/m 2 ja tarvittava lattian lämpötila n. 24 ºC. Kun ulkolämpötila muuttuu nopeasti, ei lattiaan joko pystytä varaamaan riittävästi lämpöä tai sitä on varattuna betonirakenteeseen liian paljon. Lämmitystehon tarve esimmerkkitalossa (normieristys) suhteessa mitoitustehoon ja tarvittava lattian lämpötila Ptarve/Pmitoitus 1,2 1 0,8 0,6 0,4 0, Ulkolämpötila/C Lattian pintalämpötila Ptarve/Pmit Tlattia Kuva 1.14 Esimerkki ulkolämpötilan vaikutuksesta tarvittavaan lämmitystehoon ja lattialämmityksen pintalämpötilaan. Mitoitusteho esimerkkikohteessa n. 60 W/m 2. Varausaikana säätöjärjestelmän tulee sallia lattiapinnoitteen alapuolen (betonin) lämpötila nousun n ºC:een ja pinnoitteen yläpinnan lämpötila muuttuu n. 25ºC 28 ºC:een. Vastaavasti huonelämpötilan tulee sallia nousta 1-2 astetta. Lattiapinnoitteella on suuri vaikutus siihen, millaisiksi lämpötilaerot lattiarakenteessa

23 ovat. Säätöjärjestelmän tulee huolehtia siitä, että: o varattaan energiaa lämpöhäviöiden tarpeen verran o lattiarakenteen (ja pinnoitteen) lämpötila ei nouse liikaa o tarvittaessa lisälämmitys kytkeytyy päälle kalliimman energianhinnan aikana o lattiapinnan lämpötila pysyy miellyttävänä niissä tiloissa, joissa on klinkkerilattiat, vaikka huonelämpötila muuttuisikin Lämmityksen ohjaus- ja säätö voidaan tehdä mm: o ohjataan varausaikana lämmitysteho päälle ulkolämpötilariippuvasti (varausohjelmat) o leudompi ilma => lämmitys kytkeytyy päälle myöhemmin o ohjataan tilojen lämpötilaa yhdistelmätermostaatilla (huone+lattia) o lattiatermostaatti rajoittaa lattian maksimilämpötilaa niin, ettei pinnoite vaurioidu o huonetermostaatti rajoittaa tilan lämpötilaa o lämpötilan pudotustoiminnolla voidaan suunnata lämmitystä varausaikaan (pudotus päällä päivä-aikana) o lämpötilan noston sallivat yhdistelmätermostaatit o lattiatermostaatti rajoittaa lattian maksimilämpötilaa niin, ettei pinnoite vaurioidu o huonetermostaatti rajoittaa tilan lämpötilaa o annetaan termostaatille huonelämpötilan nostokäsky varausaikana, jolloin sallitaan huonelämpötilan nousu asetusarvosta MUKAVUUSLÄMMITYS Mukavuuslämmitysratkaisuissa yhdistetään osittain varaavaa lattialämmitystä ja jatkuvatoimista, nopeasti reagoivaa lämmitystä. Tällöin lattian pintalämpötila pyritään pitämään, joko osittain varaavalla tai jatkuvatoimisella lattialämmityksellä n ºC:na, joka antaa riittävän lämmitystehon sille osalle lämmityskautta, jolloin ulkolämpötila on. n ºC:ta. Muu lämmitystarve hoidetaan jatkuvatoimisella katto- tai sähkölämmitinlämmityksellä. Ohjaus- ja säätöjärjestelmän tulisi tällöin huolehtia lämmitysjärjestelmän osien yhteistoiminnasta. Yleensä joudutaan käyttämään kahta termostaattia jokaisessa tilassa: lattiatermostaatti ohjaa lattian lämpötilaa ja huonetermostaatti tai lämmitinkohtainen termostaatti muuta lämmitystä).

24 Ulkolämpötilan pysyvyyskäyrä (Jyväskylä) -35 päiviä vuodessa -25 ulkolämpötila [ºC] Kuva 1.15 Ulkolämpätilan pysyvyyskäyrä Lattialämmityksen antama lämmitysteho (n W/m 2 ) riittää kattamaan suurimman osan lämmitystarpeesta. Varsinkin Etelä-Suomessa alle -5 ºC:een lämpötiloja on n päivää vuodessa (Kuva 1.15), jolloin lisälämmitystä lattialämmityksen lisäksi tarvitaan.. Mukavuuslämmitys ja lisälämmityksen tarpeen pysyvyyskäyrä Jyväskylän säätiedot Esimerkkikohde, normieristys Tarvittava lämmitysteho Lattian pintalämpötila Ulkolämpötila/ ºC Päivien lukumäärä vuodessa 19 Wmukavuus Wlisälämm Tlattia Kuva 1.16 Esimerkki mukavuuslämmityksen osuudesta lämmityksentarpeesta. Lattian lämpötilaa tulee laskea, kun ulkolämpötila nousee yli +5 ºC:een tai vain osa mukavuuslattialämmityksestä jätetään päälle, kuten tilat, joissa on klinkkerilattia.

25 1.3.4 Varaava lattialämmitys Täysin varaavassa lattialämmityksessä kaikki tarvittava vuorokautinen lämmitysenergia varataan lattiarakenteeseen edullisemman sähkönhinnan aikana. Tällöin asennettava lämmitysteho tulee olla n. 2,5xmitoitusteho. Järjestelmä vaatii yleensä suuremman sähköliittymän ja on epätaloudellinen, koska lämmityskauden aikana on hyvin vähän mitoitusulkolämpötilapäiviä. Esimerkki kahden verkkoyhtiön liittymismaksuista 5000 Liittymismaksu [ ] pääsulake (3xn A) Kuva 1.17 Esimerkki liittymismaksuista. Lämmitystehon mitoituksella vaikutettaan liittymistehoon. Osassa verkkoyhtiöistä ja energiayhtiöistä perusmaksu määräytyy pääsulakkeen mukaan. Varaustehoa ei tällöin ole taloudellista nostaa niin suureksi, että tämän vuoksi joudutaan suurentamaan liittymän kokoa. Pääsulakkeen vaikutus käyttäkustannuksiin Kokonaiskulutus kwh/a, taloussähkö 7000 kwh/a, lv 4000 kwh/a Perusmaksu 256 /a (3x25 A), 396 /a (3x35A) Energia- ja siirtohinnat: 7,46 snt/kwh / 5,46 snt/kwh Kustannus/a % 45 % 55 % 65 % 75 % 85 % 95 % Varaavan lämmityksen osuus 25A 35A Kuva 1.18 Esimerkki perusmaksun vaikutuksesta vuosikustannuksiin 3x25 A:n ja 3x35 A:n pääsulakkeilla. Varaavalla lämmityksellä ei pienennetä kustannuksia, jos liittymä

26 joudutaan suurentamaan. Esimerkki käyttökustannuksista/a Kokonaiskulutus kwh/a, taloussähkö 7000 kwh/a, lv 4000 kwh/a Perusmaksu 256 /a (3x25 A), 396 /a (3x35A), 864 /a (3x63A) Energia- ja siirtohinnat: 7,46 snt/kwh / 5,46 snt/kwh Kustannus/a [ ] % 75 % 100 % 3x25A 3x35A 3x63A Pääsulakkeen koko ja lämmityksen yöosuus Yösähkö Päiväsähkö Perusmaksu Kuva 1.19 Varaustehon epätaloudellisen mitoittamisen vaikutus kokonaiskustannuksiin. Säädön ongelmana on massiivisten rakenteiden hitaus reagoida lämmöntarpeen muutoksiin. Lämmitystapa soveltuu parhaiten lähinnä aputilojen, kuten varastojen ja autotallien, lämmitykseen. Tällöin varausaikaa muutetaan ulkolämpötilan mukaan tai sallitaan varausaikana lämpötilan nousu lämmitettävässä tilassa. Lattian lämpötila rajoitetaan sellaiseen arvoon, ettei lattiapinnoite vaurioidu (yleensä n ºC:tta).

27 Pirkko Harsia Esimerkki lämpötilojen muutoksesta varausaikana Mitoitusteho 60 W/m 2, asennusteho 165 W/m 2 ulkolämpötila -29 ºC, betonin paksuus 15 cm,parkettilattia Lämpötila [ºC] Aika [h] Thuoneilma Tlattiapinta Tbetoni Kuva 1.20 Esimerkki lämpötilojen muutoksesta täysin varaavassa lämmityksessä. Lattian lämpötila vaihtelee useita asteita lämmitysjakson aikana (Kuva 1.20). Rakenteiden massiivisuudesta riippuu, kuinka paljon tämä vaihtelu vaikuttaa huoneilmaan.