TTS:n tiedote Metsätyö, -energia ja yrittäjyys 2/2012 (756) BIOENERGIA Maatilan hakelämmitys turvallista tietyin edellytyksin Riitta Backman, Jyrki Kouki, Liisa Lahdensaari-Nätt, Kari Vuorio, TTS Juhani Savolainen, Keskinäinen Vahinkovakuutusyhtiö Tapiola Maatilojen kiinteiden polttoaineiden tulisijat aiheuttavat maassamme vuosittain 20 40 suurpalovahinkoa. Näihin lasketaan yli 200 000 euron suuruiset onnettomuudet, joissa ovat mukana lämpökeskukset ja muut tulisijat. Alueellisia eroja maan sisällä ei palojen suhteen juurikaan ole. Maatilan hakelämmitys on kuitenkin turvallista, kunhan laitteiden palamisilmasäädöt ovat kohdallaan, kattila huolletaan ja hormit nuohotaan säännöllisesti, käytetään korkealaatuista haketta sekä poistetaan tuhka säännöllisesti. Pienellä teholla lämmitettäessä laitteiden tulee olla tiiviitä eikä ilmavuotoja saa olla. Paloturvallisuuden parantaminen vaatisi myös viiden vuoden välein tehtäviä sähkötarkastuksia.tts:n tekemä kysely paljasti, että usealla maatilalla oli ollut ongelmia takapalon ja hakkeen laadun suhteen, mutta vain osa oli tehnyt sen johdosta muutostöitä laitteissaan. Kuvassa oleva maatilan hakelämpökeskus sijaitsee erillään muista rakennuksista. Hakesiilo on lämpökeskuksen vasemmalla puolella ja sen katto avataan täytön yhteydessä. Lämpökeskuksen takana näkyy viljasiilo. Kuva: Kari Vuorio Kaikki alkaa lämpökeskuksen suunnittelusta Hakelämpökeskus voi olla joko osa tuotantorakennusta tai se voi sijaita muista rakennuksista erillään olevassa hakelämpökeskuksessa. Jos lämpökeskus on tuotantorakennuksen sisällä, tulee hakevarastotilan, syöttö- ja kattilahuoneen olla osastoitu voimassa olevien paloturvallisuusvaatimusten mukaisesti. Uudet hakelämpökeskukset suositellaan kuitenkin rakennettavaksi erilleen tuotantorakennuksista paloturvallisuuden vuoksi. Etäisyys lähimpiin rakennuksiin tulee olla vähintään 8 metriä. 2000-luvulla yleistyneet erilliset lämpökeskuskontit vähentävät omalta osaltaan suurvahinkojen määrää. Lämpökeskuspaloissa tulipalot ovat usein peräisin savuhormeista, syöttöruuveista ja tuhkaruuveista. Tämä johtuu siitä, että nämä osat menevät paloa eristämättömien ulkoseinäverhouksien läpi. Säännöllinen huolto tärkeää Toimivan lämpökeskuksen ylläpito vaatii käyttäjältä laitteiston hallintaa ja säännöllistä huoltoa. Lämpökeskuksen päivittäiseen käyttöön liittyy laitteiston valvonta ja polttoaineesta huolehtiminen. Säiliöiden kansien auki unohtumiset, sähkökatkot, tukkoiset tulisijat, huonolaatuinen polttoaine, palamisilman puutteelliset säädöt ja häiriöhälytysvalvonnan puute ovat yleisimpiä syitä takapalon syntyyn ja usein suuriin
vahinkoihin. Takapalolla tarkoitetaan tulen leviämistä tulipesästä syöttölaitteistoon tai syöttölaitteistoa pitkin polttoaineen varastosiiloon tai varastohuoneeseen. Valitettavasti takapalojen syyt jäävät usein korjaamatta. Kiinteän polttoaineen kattiloissa perusteelliset palamisilmasäädöt ja kattilan huolto ja nuohous ovat ensiarvoisen tärkeitä toimenpiteitä. Käyttäjäkoulutusta kaivataan Oman riskinsä muodostaa myös vanhempien pienitehoisten kiinteän polttoaineen kattiloiden ylilämmittäminen. Tuotantotilojen ja lämmön tarpeen kasvaessa kattiloista tavoitellaan mahdollisimman suurta lämmöntuottoa. Lämmitystä saatetaan tehostaa korkeamman lämpöarvon omaavalla turvebriketillä tai pelletillä. Tämä altistaa ylikuumentuneet vanhemmat savuhormit ja kattilalaitteet rikkoutumisille. Jos lämpökeskus on tuotantokeskuksen kanssa saman katon alla, voi palo levitä koko rakennukseen. Erityisesti pidempään kestävä kireä pakkaskausi lisää vahinkotapausten määrää. Syinä ovat erilaisten lisälämmittimien varomaton käyttö sekä moottorityökoneiden lämmitys palonaroissa tiloissa. Käyttäjien ohjeistus ja heidän koulutuksensa ja häiriöiden kaukoilmoitukset mahdollistaisivat ennakoivan häiriöntorjunnan ja säästäisivät maatilayrittäjän unettomilta öiltä. Takapaloja erikokoisilla ja -ikäisillä hakelämmityslaitteilla Palosuojelurahaston myönnetyn rahoituksen avulla TTS selvitti maatilojen hakelämmityksen toimivuutta ja turvallisuutta laaja-alaisesti Suomessa. Nyt suoritetun seurannan tuloksia verrattiin aikaisemmin TTS:ssä tehtyihin vastaaviin selvityksiin (v. 2002 ja 2005). Kesällä 2011 tehtiin kyselytutkimus aineiston hankkimiseksi. Kyselylomakkeita lähetettiin kaiken kaikkiaan kolmesataa ja hyväksyttyjä vastauksia saatiin 54 kappaletta. Hyväksytyistä vastaajista suurella osalla oli ollut ongelmia takapalon ja hakkeen laadun suhteen. Kyselyn lisäksi kahdelle tilalle tehtiin tarkempi katselmus, joissa otettiin hakkeesta näytteet, tehtiin veto-, lämpötila-, savukaasuanalyysi- ja nuohouksen helppousmittauksia sekä lämpökamerakuvauksia. Hankkeessa selvitettiin taustatietoja kuudeltatoista maatilalta, joilla oli ollut hakelämmityksen vaaratilanteena takapalo. Näiden tilojen osalta selvitettiin tilan lämmityslaitteen koko ja ikä sekä käytössä olevat takapalonestojärjestelmät. Lisäksi vaaratilanteisiin joutuneilta tiloilta selvitettiin, onko hakelämmitysjärjestelmään tehty muutostöitä paloturvallisuuden parantamiseksi. Takapaloja eniten 0,5 2 kuutiometrin hakesäiliöissä ja keskimäärin yhdeksän vuotta vanhoissa laitteissa Valtaosalla takapaloja kokeneista maatiloista hakelämmityslaite oli joko 0,5 2 kuutiometrin hakesäiliöllä tai -siilolla varustettu stokeri (neljä maatilaa) tai yli kahden kuutiometrin säiliöllä varustettu stokeri (kuusi maatilaa). Pienellä (alle 0,5 m³) säiliöllä varustettu stokeri oli vain kahdella maatilalla. Aikaisemman selvityksen (Solmio & Valkonen 2002) mukaan ongelmia oli ilmennyt erityisesti pienillä, alle 0,5 kuutiometrin hakesäiliöllä varustetuissa stokereissa, mutta tässä selvityksessä takapalot olivat yleisimpiä hieman suuremmilla laitteilla. Hakelämmityslaitteen keskimääräinen ikä vaaratilanteita kokeneilla tiloilla oli yhdeksän vuotta. Vanhin laite oli otettu käyttöön vuonna 1987 ja uusimmat olivat vain pari vuotta vanhoja. Peräti kuudella tilalla kuudestatoista hakelämmityslaite oli alle viisi vuotta vanha. Vuonna 2002 takapaloja oli ilmennyt huomattavasti enemmän vanhoilla kuin uusilla laitteilla, mutta tässä selvityksessä mukana olleilla tiloilla ei ollut merkittävää eroa. Erilaisia takapalonestojärjestelmiä Mekaanisilla ratkaisuilla ja menetelmillä pyritään estämään tulen leviäminen, pidetään mahdollinen takapalo syöttölaitteen sisällä sekä yritetään saada takapalo tukahtumaan itsekseen. Tällaisia järjestelmiä ovat esimerkiksi hakkeen välipudotus ruuvilta toisella ja sulkusyötin. Jos takapalo on jo edennyt, tarvitaan syöttöjärjestelmässä toimivaa automaattista sammutusjärjestelmää. Yksinkertaisimmassa sammutusjärjestelmässä kattilahuoneessa on vesisäiliö, josta on putki ruuvikuljettimeen tehtyyn reikään. Vain yhdellä maatilalla ei ollut käytössään mitään takapalonestojärjestelmiä. Suurimmalla osalla eli kymmenellä maatilalla oli käytössään painevesijärjestelmään liitetty vesisammutus. Näistä viidellä maatilalla oli lisäksi vesisammutus ilman termostaattia sekä sulkusyötin. Yhtä lukuun ottamatta kaikki viisi olivat iältään alle 10 vuotta vanhoja ja yli kahden kuutiometrin hakesäiliöllä varustettuja laitteita. Kolmella tilalla oli käytössä termostaattinen vesisammutus ja neljällä hakkeen välipudotus ruuvilta toiselle. Yli puolella maatiloista oli järjestelmässään vain yksi takapaloa rajoittava turvajärjestelmä. Näistä kuusi oli kooltaan pieniä stokereita (alle kahden kuutiometrin säiliöllä varustettuja), kaksi yli 2 m³:n säiliöllä varustettuja ja TTS:n selvitykseen vastanneilla hakelämmittäjillä oli ollut seuraavia vaaratilanteita: Kun säädöt eivät ole kohdallaan ja tuli on sammunut, kattila täyttyy hakkeella liikaa Polttoainesäiliön kansi ollut epätiivis Liian kuiva hake -> takapalo Stokerin palopään ilmareikien tukkeutuminen -> häkää pannuhuoneeseen Kipinät ja nokipalo savuhormissa Pellavansiemenet olivat syttyneet itsestään siilossa Inhimillinen erehdys: hakesiilon kansi jäi auki Tuhka saattaa hehkua pitkäänkin astiassa: palo- ja häkävaara Muita vaaratilanteita ovat pitkä sähkökatkos, hakkeen jäätyminen varastoon tai siiloon tai siirtoruuvin alle, jolloin ruuvi katkeaa kaksi muulla automaattisella syötöllä toimivaa hakelämmityslaitetta. Vuoden 2002 selvityksessä 22 prosenttia yli kahden kuutiometrin siilon hakesyöttimistä oli varustettu vähintään kolmella takapalonestojärjestelmällä. Tässä selvityksessä mukana olleista tämän kokoisista hakesyöttimistä peräti 70 prosenttia oli varustettu vähintään kolmella järjestelmällä, hieman vajaa puolet jopa neljällä järjestelmällä. Osa maatiloista paransi paloturvallisuutta, osa ei Seitsemällä maatilalla oli tehty muutostöitä hakelämmityksen paloturvallisuuden parantamiseksi. Yhdeksällä tilalla muutostöitä ei ollut tehty vaaratilanteista huolimatta. Tulos on hieman parempi kuin vuonna 2002, jolloin kolmannes takapalosta kärsineistä oli tehnyt muutostöitä paloturvallisuuden edistämiseksi. Näitä muutostöitä olivat muun muassa laitteiden hienosäätö, hakkeen välipudotuksen asentaminen ruuvilta toiselle ja haketta syöttävien ruuvien asentaminen yläviistoon. Yhdellä maatilalla oli ollut takapalon lisäksi vaaratilanne puupölyn tai muun palavan aineksen syttymisestä kattilahuoneessa. Viidellä maatilalla oli ilmennyt häkäkaasun pyrkimistä siiloon päin eli häkäpussahduksia, jotka ovat seurausta kattilan huonosta vedosta. Kahdella tilalla oli todettu epätiivis stokerin polttoainesäiliö, mikä lisää takapalon vaaraa. 2
Kuva 1. Tässä lämpökeskuksessa hakkeen kuljetusruuvin sulkusyötin oli pysäyttänyt takapalon. Laitteiden säännöllinen ylläpito ja hakkeen laatu tärkeää On tärkeää, että talvella käytetään vain kuivaa haketta, jotta se ei jäädy siilon pohjalle. Lisäksi takapalon sammutusjärjestelmien pitää olla kunnossa. Pienellä teholla lämmitettäessä laitteiden tulee olla tiiviitä eikä ilmavuotoja saa olla. Laitteiden säännöllinen huolto ja tuhkapoisto ovat tärkeitä toimenpiteitä. Hakelämmityksen ongelma voi olla myös tikkuja sisältävä hake, jos se on haketettu ilman seulaa. Tällöin hakesiilon pohjalle voi muodostua tukos, jonka voi poistaa ainoastaan käsin talikolla. Kuva 2. Jäätymisen aiheuttama putkirikko takapalon sammutusjärjestelmässä. Nykyään lämpökeskus käyttää pienen tehon aikana hakkeen sijaan öljyä. Kuva: Kari Vuorio Koska sähköjohtoja ei ole pakko suojata on mahdollista, että rotat purevat niitä. Jos näin käy, sähköjohdon kipinästä voi syntyä oikosulku, joka saattaa johtaa tulipaloon etenkin, jos ympäristö on pölyinen. Koska orgaaninen pöly on hyvin räjähdysherkkää, pölyräjähdys on myös mahdollista. Sekä rotat että pöly voivat siis aiheuttaa tulipaloja. Havainnointimittauksia maatiloilla TTS kävi havainnoimassa ja mittaamassa kahden eteläsuomalaisen maatilan lämpökeskuksia. Näissä oli ollut lämmityksen osalta ongelmia ja niiden syyt haluttiin selvittää. Lisäksi tehtiin myös pienimuotoisia kokeita TTS:n lämpökoeasemalla Rajamäellä. Seuraavassa on esitetty kohteesta saatuja tietoja. Seurantakohteiden hakkeen palakokojakauma oli sopiva ja hake oli hyvälaatuista. Hakkeen keskimääräinen kosteus oli 15 20 prosenttia eli erittäin hyvää. Irtotiheys saapumiskosteudessa oli 156 206 kiloa irtokuutiometrissä. Hake oli siis sopivaa pienille stokerisysteemeille. Lämpökeskuksessa rikkoutunut sammutusvesiputki ja puutteellisesti eristetty kattila Tässä lämpökeskuksessa hakkeen kuljetusruuvin sulkusyötin oli pysäyttänyt takapalon. Sulkusyötin oli kuitenkin kulunut ja se laski savuja lävitseen. Joissakin tilanteissa tämä voi laukaista vesisammutusjärjestelmän (kuva 1). Kattilan syöttöputki ei lämmennyt liikaa talviajan suurilla tehoillakaan seurannan aikana. Lämpökeskuksessa oli havaittu aikaisemmin kuitenkin kaksi ongelmaa. Kovalla pakkasella oven alareunan ilma-aukoista ulkoa tullut kylmä ilma jäädytti ja rikkoi sammutusvesiputken (kuva 2). Kattila oli myös puutteellisesti eristetty ja näin ollen kattilahuoneen yläosan lämpötila oli huomattavan korkea. Tilanne korjautui, kun ilma ohjattiin kattilahuoneen takaseinästä putkella kattilan päälle, savukaasuimurin moottorin koh- 3
dalle. Toimenpide lisäsi moottorin jäähdytystä, mikä olikin tarpeen, koska moottori oli palanut liiallisen lämpenemisen seurauksena useasti (kuvat 3 ja 4). Hake paloi kuitenkin suhteellisen hyvin. Pienen tehon aikana lämmönlähteenä öljyä Toisessa lämpökeskuksessa stokerijärjestelmän hake kulki yhtä ruuvia pitkin polttimeen. Kahdenkymmenen kuutiometrin kokoinen hakesiilo oli pohjapurkaimella varustettu ja sitä täytettiin etukuormaimella. Siilo on lämpöeristetty vuorivillalla ja varustettu avattavalla kannella ja etuosassa olevalla miehistöluukulla. Kohteessa oli aiemmin ollut takapaloja keväisin, kesäisin ja syksyisin. Nykyään pienen tehon aikana käytetään öljyä ja ongelmia ei enää ole esiintynyt. Sekä hakkeen syöttö polttimeen että palamisilman säädöt olivat kunnossa. Ongelmia voi mahdollisesti aiheuttaa pitkä vaakatasossa oleva kattilan ja savupiipun välissä oleva liitinhormi, johon kertyy lentotuhkaa. Tämä voi lisätä takapalon riskiä, kun paine tulipesässä kasvaa ja osa palamiskaasuista voi kulkeutua syöttöputkea pitkin kohti hakesiiloa. Takapalon simulaatio TTS:n lämpökoeasemalla aiheutettiin hakestokerissa keinotekoinen takapalo. Koe tehtiin siten, että stokerin takapalonestolaitteet kytkettiin pois päältä ja hakkeen päiväsiilon kansi jätettiin auki. Kokeella haluttiin selvittää takapalon etenemisnopeus kuivalla hak- Kuva 3. Savukaasupuhallin kattilan päällä oli erittäin kuuma ja aiheutti ongelmia moottorin kestävyydelle. Kuva 4. Sama savukaasunpuhallin lämpökameralla kuvattuna. Puhaltimen ulkokuoren lämpötila on noin 130 celsius astetta. Tässä on jo tulipalovaara ja puhallin pitäisi ehdottomasti eristää. Kuva: Kari Vuorio Kuva 5. Toisen lämpökeskuksen stokerin syöttöputken keskellä näkyy takapalon estojärjestelmän termostaatti. 4
keella tilanteessa, jossa stokeri on tulen ylläpitovaiheessa. Tämä on tilanne, joka esiintyy hakelämpökeskuksissa keväisin, kesäisin ja syksyisin. Testissä tähän kului aikaan 53 minuuttia, kun syöttöputken pituus oli 0,69 metriä. Jos syöttöputki olisi ollut pidempi, takapalo olisi myös edennyt hitaammin. Tuli sammui lopulta itsestään, kun hakesiilon kansi suljettiin. Maatilan hakelämmittäjältä vaaditaan reippaita otteita Maatilan hakelämmityksen paloturvallisuuden kannalta on tärkeää, että hakelämpökeskukset rakennetaan erilleen tuotantorakennuksista. Myös laitteiden oikeaoppiset asennukset ja niiden säännöllinen huolto on tärkeää. Hakelämmitys on turvallista, kunhan laitteiden palamisilmasäädöt ovat kohdallaan, kattila huolletaan ja hormit nuohotaan säännöllisesti. Myös korkealaatuisen hakkeen käyttöä ja tuhkan säännöllistä poistoa ei sovi unohtaa. Laitteiden tulee olla tiiviitä eikä ilmavuotoja saa olla. Lämpölaitosta tulee myös siivota säännöllisesti, koska pölykin voi räjähtää. Jos lämpölaitoksessa poltetaan viljaa, hormit pitää nuohota kerran päivässä, koska tuhkaa tulee paljon.paloturvallisuuden lisääminen vaatisi lisäksi viiden vuoden välein tehtäviä sähkötarkastuksia. Rotat voivat myös nakertaa sähköjohtoja, jolloin kipinästä voi syntyä oikosulku. TTS:n tekemän kysely paljasti, että usealla maatilalla oli ollut ongelmia takapalon ja hakkeen laadun suhteen. Seitsemällä maati- Kuvasarja 6. Lämpökameran kuvasarja näyttää takapalon etenemisen, kun takapalonestojärjestelmät eivät toimi, hake on kuivaa ja kattilan teho on pieni. Kuvat: Kari Vuorio Kuva 7. Tuli on edennyt palopäästä väärään suuntaan ja saavuttanut hakesiilon. Tuli saavutti hakesiilon 53 minuutin päästä siitä, kun hakesiilon kansi avattiin. 5
Hinta 6,60 Jälkipainos sallittu vain TTS:n kautta, ISSN-L 1799-5493, ISSN 1799-5493 (Painettu), ISSN 1799-5531 (Verkkojulkaisu), Oy Fram Ab, Vaasa 2012 lalla oli tehty muutostöitä hakelämmityksen paloturvallisuuden parantamiseksi, mutta yhdeksällä tilalla muutostöitä ei ollut tehty vaaratilanteista huolimatta. Tämä tulos on hieman parempi kuin vuonna 2002, mutta on silti huolta herättävää, että vaaratilanteita ei haluta syystä tai toisesta korjata. Käyttäjien ohjeistus ja koulutus sekä häiriöiden kaukoilmoitukset mahdollistaisivat ennakoivan häiriöntorjunnan ja säästäisivät maatilayrittäjän unettomilta öiltä. KIRJALLISUUTTA Itä-Suomen Energiatoimisto, Metsäkeskus Etelä-Savo, Metsäkeskus Häme-Uusimaa, Hämeen maaseutukeskus. 2001. Hakelämmitys pienopas. Metsäkeskukset. 2008. Maatilan hakelämmitysopas. 31 s. Nuohousalan Keskusliitto ry. 2005. Nuohousalan Keskusliitto ry:n nuohoustyöohjeet. 13 s. Sisäasiainministeriö. 2005. Sisäasiainministeriön asetus nuohouksesta. 2 s. Solmio, H. 1992. Takapalo ja sen sammutuslaitteet hakepolttimissa. Työtehoseuran monisteita 10/1992 (17). Helsinki. 40 s. Solmio, H. 2003. Hakelämmityksestä useita palovahinkoja maatiloilla. Työtehoseuran metsätiedote 7/2003 (665). 4 s. Solmio, H. 2005. Maatilan hakelämmityksen paloturvallisuus. Työtehoseuran raportteja ja oppaita 22. Helsinki. 56 s. Solmio, H. & Valkonen, J. 2002. Hakkeen käyttö ja haketekniikan kehitystarpeet maatiloilla. Työtehoseuran raportteja ja oppaita 3. Helsinki. 73 s. Paloturvallisuusohjeet ja -määräykset Suomen rakentamismääräyskokoelman E-sarjassa annettuja paloturvallisuusmääräyksiä ja -ohjeita: E1 Rakennusten paloturvallisuus. Määräykset ja ohjeet 2011. Ympäristöministeriö. E2 Tuotanto- ja varastorakennusten paloturvallisuus. Ohjeet 2005. Ympäristöministeriö. E3 Pienet savuhormit. Ohjeet 2007. Ympäristöministeriö. E7 Ilmanvaihtolaitteistojen paloturvallisuus. Ohjeet 2004. Ympäristöministeriö. E8 Muuratut tulisijat. Ohjeet 1985. Ympäristöministeriö. E9 Kattilahuoneiden ja polttoainevarastojen paloturvallisuus. Ohjeet 2005. Ympäristöministeriö. Muita keskeisiä määräyksiä ja ohjeita: Ympäristöopas 39. Rakennusten paloturvallisuus & Paloturvallisuus korjausrakentamisessa. Opas 2003. Ympäristöministeriö. F2 Rakennuksen käyttöturvallisuus. Määräykset ja ohjeet 2001. Ympäristöministeriö. Maa- ja metsätalousministeriön asetus tuettavaa rakentamista koskevista paloteknisistä vaatimuksista, Asetus nro 456/2010. Finanssialan Keskusliiton ohjeet kiinteän polttoaineen paloturvallisuudesta ja maatilojen palotorjunnasta: Finanssialan Keskusliitto. 2006. Kiinteän polttoaineen lämpökeskuksen paloturvallisuus, Ohje 2006. 16 s. Finanssialan Keskusliitto. 2007. Maatilojen palontorjunta. Turvaohje 6/2007. 11 s ja liite. Kuva 8. Tässä hakkeen syöttölaitteessa on kaksi takapalonestojärjestelmää: sekä hakkeen välipudotus ruuvilta toiselle että vesisammutusjärjestelmä. Kuva: Tage Fredriksson TTS - TYÖTEHOSEURA PL 5, (Kiljavantie 6), 05201 Rajamäki, puh. (09) 2904 1200 Päätoimittaja: Anna-Maija Kirkkari Taitto: Kaija Laaksonen TTS, Box 5, FI-05201 Rajamäki, Finland tel. +358 9 2904 1200 www.tts.fi, www.ttskauppa.fi, asiakaspalvelu@tts.fi 6