www.biohousing.eu.com Erillistalojen liittäminen lähilämpöverkkoon Tekijät: Corinne Floc'h-Laizet / Jimmy Pennequin (alkuperäinen teksti, suomenkielinen käännös Käännös-Aazet Oy) Vastuu tämän julkaisun sisällöstä on tekijöillä. Julkaisu ei välttämättä edusta Euroopan yhteisön kantaa. Euroopan komissio kieltäytyy kaikesta vastuusta, joka liittyy julkaisun sisältämien tietojen mahdolliseen soveltamiseen.
SISÄLLYSLUETTELO I. Johdanto...1 II. Tekniikka...2 1. Putkisto... 2 a. Lämminvesiputkiston mitoitus... 2 b. Tekniset ominaisuudet... 2 c. Asennusohjeita... 3 2. Talokohtainen lämmönjakokeskus... 5 a. Periaate... 5 b. Tekniset ominaisuudet... 5 c. Asennuspaikka talossa... 6 III. Kustannukset...7 1. Laitteiston hintaerittely... 7 a. Haaroitukset / liityntäputket... 7 b. Kaivannot... 7 c. Putket... 7 d. Talokohtainen lämmönjakokeskus... 7 2. Talokohtaiset kokonaiskustannukset... 8 3. Lisätietoja... 8 IV. Esimerkkejä...9
I. Johdanto Kasvihuonekaasujen lisääntyvien päästöjen vuoksi Euroopan yhteisö toteuttaa politiikkaa, jonka tavoitteena on alentaa päästöjä erityisesti vähentämällä fossiilisten polttoaineiden käyttöä yksittäisten talojen ja taloryhmien lämmityksessä ja lämpimän talousveden tuotannossa. Lisäksi monissa EU:n jäsenmaissa tarjotaan erilaisia kannustimia energiankulutuksen vähentämiseksi ja uusiutuvien energianlähteiden käytön lisäämiseksi lämmityksessä ja jäähdytyksessä. Yksi mahdollinen ratkaisu tämän tavoitteen saavuttamiseksi on erillistalojen kytkeminen puuta polttoaineena käyttävään lähilämpöverkkoon. Periaate on yksinkertainen: erillinen lämpökeskus tuottaa lämmintä vettä, joka toimitetaan verkkoon liitettyihin taloihin maahan vedetyn eristetyn putkiston välityksellä. Jokaisessa talossa on pieni lämmönsiirtoyksikkö (lämmönjakokeskus), joka huolehtii lämmityksestä ja lämpimän talousveden tuotannosta. (Lähde: VTT, Suomi) Tässä oppaassa annetaan teknisiä ohjeita useita yksittäisiä taloja käsittävän lähilämpöverkon toteutuksesta ja sen kustannuksista. 1
II. Tekniikka Lähtöoletukset Lämpimän talousveden tuottamiseen tarvittava lämpö ja energia määräytyvät usean tekijän perusteella. Näitä ovat talon asuinpinta-ala ja energiatehokkuus, asukkaiden määrä ja ilmasto-olot. Pientalojen lähilämpöverkkoa tarkasteltaessa on tehty seuraavat perusoletukset: - rakennusala 130 m² - neljä asukasta/talo ja lämpimän [60 C] veden kulutus 50 l/vrk/hlö - lämmitykseen ja lämpimän talousveden tuottamiseen vaadittu energian määrä. Olot Euroopassa vaihtelevat suuresti, joten arvot on valittava paikallisten ilmasto-olojen mukaan 1 - järjestelmän kokonaishyötysuhde 80 %. 1. Putkisto a. Lämminvesiputkiston mitoitus Taloihin kuumaa vettä toimittavan lämminvesiputken sisäpuolinen nimellishalkaisija on 20 25 mm lämmöneriste pois lukien (tekninen merkintä DN 20 tai DN 25). b. Tekniset ominaisuudet Markkinoilla on saatavana kahta tarkoitukseen sopivaa putkityyppiä: 1. Teräsputket - tekniset ominaisuudet: - polyuretaanieriste (35 150 mm) - suurin käyttölämpötila 130 C - halkaisija 20 1 000 mm - saatavana jäykkinä 6 12 metrin putkina tai taipuisana rullalla, jonka maksimipituus on 100 m. 2. Muoviputket tekniset ominaisuudet - valmistettu ristisilloitetusta polyeteenistä - polyuretaanieriste (40 60 mm) - sopiva käyttölämpötila-alue 80 85 C (suurin sallittu käyttölämpötila 95 C) - halkaisija 20 160 mm - toimitetaan rullalla pituudeltaan 50 500 m ja halkaisijaltaan 20 60 mm sekä jäykkinä putkina pituudeltaan 6 m, jos halkaisija ylittää 60 mm - halkaisijaltaan 20 50 millimetrin muoviputket voidaan sijoittaa samaan eristeeseen (tämä kaksoisputkijärjestelmä voi säästää laite-, asennus- ja maanrakennuskustannuksia). 1 Esimerkkejä: Ranskassa rakennusten suurin sallittu energiankulutus lain mukaan on 80 130 kwh/m²/vuosi. Itävallassa yleinen uusia rakennuksia koskeva vaatimus on 30 50 kwh/m²/vuosi (ilman lämmintä vettä). Suurin sallittu energiankulutus on 50 kwh/m²; muutoin rakennukselle ei myönnetä tukea. Suomessa uusien erillistalojen keskimääräinen lämmönkulutus on 40 55 kwh/m² ja vanhojen 65 80 kwh/m² (ilman lämmintä vettä). 2
3. Edut ja haitat Edut Teräsputket Saatavana kaikkina kokoina, halkaisijaltaan pieniä putkia saatavana myös 24 100 metrin rullina Sopii kaikille käyttölämpötiloille Muoviputket Asennus helppoa Syöttö- ja paluuputkisto asennusvalmis kokoihin 20 50 mm asti Erinomainen korroosionkestävyys Haitat Halkaisijaltaan isoja putkia saatavana vain lyhyenä Käsittely hankalaa Käyttölämpötila-alue 85 95 C Rajallinen paineenkestävyys 4 6 bar Asennusesimerkkejä c. Asennusohjeita Maahan vedettävän putkiston on täytettävä seuraavissa piirustuksissa esitetyt vaatimukset. Ilmoitetut etäisyydet ovat putkenvalmistajien suosittamia arvoja. 3
Kuva 1 : Putkiston asennus (Kuvat: VTT, OPET Finland report 7) Täyttömaa, raekoko > 20 cm Varoitusnauha ALUELÄMPÖ 0. 5 n Hiekka 0-8 0 1 h Tasoitussora 0-8 a m 0 5. 1 n e Suodatinkangas tarvittaessa Salaojaputki, min. 1,5 %, esim. Veto-Tupla 1117 Täyttömaa, raekoko > 20 cm Varoitusnauha "ALUELÄMPÖ 0 5 ṅ Hiekka 0-8 0 1 h Tasoitussora 0-8 Suodatinkangas tarvittaessa a e 0 5 1 ṅ a = 10 cm m = 20 cm 4
2. Talokohtainen lämmönjakokeskus a. Periaate Talokohtainen lämmönjakokeskus on laite, joka mahdollistaa lämmönvaihdon kuuman ensiöpiirin ja taloverkoston (toisiopiirin) välillä. Laite korvaa perinteisen lämmityskattilan ja tarjoaa saman asumismukavuuden ja tehon: tuottaa lämpöä ja lämmintä talousvettä vaatii saman tilan kuin seinään asennettu kaasupoltin säätö helppoa asiakaskohtainen laskutus voidaan toteuttaa talokohtaisen mittarin avulla. Perinteisiin lämmitysjärjestelmiin verrattuna talokohtaiset lämmönjakokeskukset ovat turvallisempia loppukäyttäjille, koska niissä ei tapahdu mitään palamista. Myöskään polttoainevarastoa tai savupiippua ei tarvita, ja nuohouskulut jäävät pois. Lämmityskattilaan verrattuna kunnossapito ja vuositarkastus on vaivatonta. Talokohtaisia lämmönjakokeskuksia on kahta mallia, jotka molemmat tuottavat lämpöä ja/tai kuumaa vettä: - levylämmönvaihdin - sekoituslämmönvaihdin b. Tekniset ominaisuudet Talokohtaisia lämmönjakokeskuksia on useita eri malleja. Seuraavassa kaksi: Lämmönjakokeskus (Tepeecal) 1. Levylämmönvaihdin Lämmönsiirto tapahtuu terälevyjen kautta, jolloin (lämpökeskuksesta tuleva) ensiöpiiri on erotettu täysin toisiopiiristä (taloverkosta). Lämmönsiirtoalaa voidaan kasvattaa lisäämällä levyjen määrää, jolloin myös lämmönsiirtoteho kasvaa. Putki- ja vaippalämmönvaihdin (Tepeecal) 2. Sekoituslämmönvaihdin Lämmönsiirto tapahtuu sekoittamalla osa ensiöpiirin vedestä toisiopiirin (taloverkoston) veteen laitteessa, josta käytetään nimitystä ohitus- tai sekoituslämmönvaihdin. Astian tilavuuden kasvattaminen lisää veden vaihtuvuutta ja siten myös lämmönsiirtotehoa. Sekoituslämmönvaihdin (Charot) 5
3. Lisälaitteet (sisältyvät yleensä lämmönjakokeskuksen toimitukseen) Vaikka talokohtaisten lämmönjakokeskusten valmistajia on useita ja mallivalikoima laaja, tarvitaan järjestelmässä yleensä joitakin lisälaitteita: - nestekierrosta huolehtiva kiertopumppu - lämpötilasäädin verkostossa virtaavan veden lämpötilan ohjaukseen - eristysventtiilit. 4. Lämpöenergialaskuri tai energiankulutusmittari Mittari laskee energiankulutuksen putkistossa kiertävän veden määrän (mittari paluuputkessa) ja syöttö- ja paluuputken välisen lämpötilaeron perusteella. Lämpöenergialaskurissa on vähintään kolme osaa: - virtausmittari (mekaaninen, sähkömagneettinen tai ultraääneen perustuva) - kaksi lämpötila-anturia, jotka mittaavat syöttö- ja paluuputkissa virtaavan veden lämpötilaeroja - laskuri, joka laskee energiankulutuksen virtauksen ja lämpötilaeron perusteella. Mittarien luku voidaan toteuttaa seuraavasti: - suoraan laskurin näytöltä, joka sijoitetaan talokohtaisen lämmönjakokeskuksen läheisyyteen joko sisälle tai ulos, jolloin se on helposti luettavissa - etäluku ajoneuvoon asennetun vastaanottimen avulla, jolloin kulutustieto voidaan lukea langattomasti - puhelinverkkoyhteys, jolloin kulutustiedot voidaan siirtää yhteen keskustyöasemaan. Usein putkien vetämisen yhteydessä asennetaan myös datakaapelit, joiden välityksellä tiedot voidaan siirtää ja mittarit lukea lämpökeskuksesta käsin. c. Asennuspaikka talossa Yksittäisissä taloissa lämmönjakokeskus voidaan sijoittaa: samaan paikkaa kuin nykyinen lämmityskattila. Lämpöverkon (ensiöpiirin) kytkeminen talon sisäiseen patteriverkostoon (toisiopiiriin) voi edellyttää mittavia muutostöitä. erilliseen tilaan (autotalliin tai kaappiin), joka toteutetaan rakentamisen yhteydessä tai jälkikäteen. 6
III. Kustannukset Huom: Hinnat ilmoitettu ilman arvonlisäveroa (Lähde: valmistajien ja asennusliikkeiden ilmoittamat keksimääräiset hinnat). Hinnat ovat keskimääräisiä hintoja Euroopassa. 1. Laitteiston hintaerittely a. Haaroitukset / liityntäputket Talot liitetään toisiinsa putkistolla, joka vedetään tontin rajalle. b. Kaivannot Lämpöverkon turvallinen asennus maahan edellyttää kaivantoja. Työkustannukset ovat noin 40 50 / m, kun asennettavan putken halkaisija on pieni (esim. 40 mm vedettynä esteettömään maastoon). Työhön kuuluu: - kaivuu - putken asennus - varoitusnauhan tai -verkon asennus - maisemointi työn valmistuttua. Jos päällysteitä joudutaan uusimaan tai jos putki on vedettävä tien ali tai muiden olemassa olevien verkostojen läheltä, kustannukset voivat nousta 50 70 euroon metriltä. c. Putket Hintoihin sisältyvät syöttö- ja paluuputket sekä asennuskulut. Teräsputket Hinta / m Muoviputket 70 150 50 70 Lisäksi talokohtaisen lämmönjakokeskuksen liittämiseksi lämpöverkkoon tarvitaan läpivientejä, venttiilejä yms., joiden kustannukset ovat 300 400. Läpiviennin ja lämmönjakokeskuksen välinen putkisto maksaa 500 1 000. d. Talokohtainen lämmönjakokeskus Materiaalit ja asennus sisältyvät hintoihin. Pelkkä lämmitys Hinta Lämmitys JA lämmin talousvesi Suora Varaajalla* 1 000 1 500 2 500 3 000 4 000 4 500 * sisältää kuumennuselementillä varustetun 250 litran lämminvesivaraajan lämpimän talousveden tuottamiseksi kesäisin. Lisäksi on otettava huomioon energiankulutusmittarin hinta. Ultraääniperiaatteella toimivien mittareiden hinta vaihtelee välillä 300 400. Mitä suurempi lämmitysteho, sitä korkeampi hinta (ja asennuskustannukset). 7
2. Talokohtaiset kokonaiskustannukset Järjestelmän asennuskustannuksia arvioitaessa on oletettu, että etäisyys pääputken liityntäpisteestä talokohtaiseen läpivientiin on 20 metriä. Läpivienti kannattaa mahdollisuuksien mukaan tehdä seinästä eikä perustuksista, joihin on hankalampi päästä käsiksi, ja siitä aiheutuisi myös lisäkustannuksia. Jos talossa on kellari, läpivienti tehdään yleensä kellarin seinään. Taloverkko Maan pinta Liityntäputki: 20 m Lämmönjakokeskus Läpivienti Lämpöverkko () Hinta Lämmönjakokeskuksen tyyppi Liityntäputki (20 m) Kaivannot Putket Taloverkon putkisto Lämmönjakokeskus Kulutusmittari Yhteensä Vain lämmitys Lämmitys ja lämmin talousvesi 800 1 400 1 000 3 000 500 1 000 1 000 1 500 2 500 4 500 400 500 3 700 7 400 5 200 10 400 3. Lisätietoja Jos asuinalue koostuu erillistonteille rakennettavista pientaloista, asukkaat voivat jakaa kustannukset kahdella tavalla: muodostamalla joko omistajaosuuskunnan tai taloyhtiön. Siten voidaan jakaa käyttö-, kunnossapito- ja hallintokulut ja mahdollistaa lämmityslaitteiston yhteisomistus, jolloin asukkaat voivat valita itselleen parhaiten sopivan ratkaisun. Lisäksi on sovittava erikseen järjestelmän käytöstä ja kunnossapidosta (tuhkan poisto, polttoainetilaukset jne.). Monissa EU-maissa biopolttoaineilla toimiville lämpölaitoksille on saatavana erilaisia tukia. 8
IV. Esimerkkejä Itävallassa on lukuisia esimerkkejä biopolttoaineella toimivista lähilämpöverkoista, joihin myönnetään valtion tukea. Esimerkki 1: Haketta polttoaineena käyttävä lähilämpöverkko Ala-Itävallassa (Agrar plus; www.agrarplus.at) Maatilarakennukseen sijoitettu lämpökeskus tuottaa lämpöä lähistöllä oleviin rakennuksiin. Kuva 1: Lämpökeskus ja hakevarasto Kuva 2: Yksi lämmitettävistä rakennuksista Kuva 3: Putkiston asennusta 9
Kuva 4: Taloliityntä Kuva 5: Talokohtainen lämmönjakokeskus Esimerkki 2: Haketta polttoaineena käyttävä lähilämpöverkko Ala-Itävallassa (FWG Texing, Agrar plus; www.agrarplus.at) Pienkerrostaloalueen lämmitysjärjestelmä. Lämpökeskus ja hakevarasto on sijoitettu yhden rakennuksen kellariin. Lämpöä tuotetaan kaikkiin lähirakennuksiin. Kuva 6: Lämpökeskus on sijoitettu etualalla näkyvään rakennukseen. 10
Kuva 7: Kuva hakevarastosta Kuva 8: Lämmönvaihdin ensiö- ja toisiopiirin välissä. Kuva 9: Haketoimitus 11
Esimerkki 3: Pelleteillä toimiva lähilämpöverkko Grazissa (Energy Cabin; www.energycabin.com ) Moduulirakenteinen lämpökeskus (teho 40 kw - puuta polttava kattila ja 24 m 2 aurinkopaneelia) huolehtii 5 uudisrakennuksen lämmityksestä. Kuva 10: Lämpökeskusmoduuliin perustuva lähilämpöverkko (Energy Cabin EMax M 40). 12
Esimerkki 4: Lähilämpöverkko, esimerkkitapaus Hirvaskangas Energiatehokkuutta koskevat uudet rakennusmääräykset astuvat voimaan Suomessa vuonna 2010 ja määräyksiä on tarkoitus tiukentaa edelleen vuonna 2012. Tiukentuvien määräysten tavoitteena on, että uudisrakentamisessa siirryttäisiin rakentamaan ensin matalaenergiataloja ja myöhemmin ns. passiivitaloja. Matalaenergiataloissa vuotuinen tilojen lämmitysenergian tarve on n. 60 kwh/m 2 ja passiivitaloissa 15 30 kwh/m 2. Nykytaloissa tilojen lämmitysenergiantarve on noin 120 kwh/m 2. Rakennusten lisääntyvä energiatehokkuus pienentää tulevaisuudessa asuinalueiden energiantarvetta, mikä osaltaan heikentää perinteisen kaukolämmön kannattavuutta, ja kannustaa siirtymään kaukolämmöstä sekä toisaalta myös talokohtaisesta energiantuotannosta (investointien takaisinmaksuaika pitenee talokohtaisen energiankulutuksen pienentyessä) alueelliseen energiantuotantoon. Keskeistä jatkossa on pienentää huomattavasti myös rakennusten sähkön käyttöä ja parantaa alueellista omavaraisuutta sähkön käytön osalta. Alueellisella energiatuotannolla tarkoitetaan siis, että energian tuottamiseen keskittynyt yhtiö tuo keskitetyn, uusiutuvia luonnonvaroja hyödyntävän ratkaisun alueelle tai sen välittömään läheisyyteen. Kuva: Finndomo Oy Tällä hetkellä Suomessa on käynnissä tai käynnistymässä useita projekteja, joissa tavoitteena on suunnitella ja rakentaa energiatehokas asuinalue, jolloin alueella on alueellinen sähkön ja / tai lämmöntuotanto. Esimerkiksi Keski-Suomessa Hirvaskankaan alueella suunnitellaan paikallisen rakennusliikkeen toimesta uutta asuinaluetta. Alueelle on suunniteltu useampi 4-6 omakotitalon taloryhmä lähekkäin toisiaan sekä puistoalueita taloryhmien väliin. Rakennettavan alueen kokonaislaajuus on 60 hehtaaria ja tämänhetkinen maankäyttösuunnitelma oikeuttaa rakentamisen 80 talolle. Kustannusvertailu osoittaa, että on kustannustehokkaampaa rakentaa yhdelle 4 6 talon taloryhmälle yhteinen biolämpökeskus (80 100kW), jolloin lämmönjakeluverkko olisi 100 150 metriä, kuin rakentaa talokohtainen lämmitysjärjestelmä. Kustannusvertailu on tehty ennen kuin tiukennetut rakennusmääräykset astuvat voimaan, joten alueellisen energiantuotannon kustannustehokkuus korostuu vielä tulevaisuudessa. Alueellisesta lämmöntuotannosta johtuen taloihin ei rakenneta erillistä teknistä tilaa energiantuotantoa varten, jolloin rakennuksissa säästyy neliöitä muuhun käyttöön. Kustannusvertailussa arvioitiin säästöä kertyvän 1 000 /m2. Lisäksi toimintamalli mahdollistaa ulkopuolisen lämmöntoimittajan (lämpöyrittäjän) käytön. Lämpöyrittäjyys perustuu paikallisten toimijoiden yritystoimintaan sekä laitoksen käytössä että polttoainehuollossa. Täten työpanos ja liiketoiminta jäävät hyödyttämään paikallista yhteisöä. 13