Eko-Viikin aurinkolämpöjärjestelmien käyttökokemusten analyysi Anna Johansson 1
Alkusanat Tämä julkaisu on tehty Analysis of active solar heating systems in cold climate urban areas -diplomityön jatkoprojektina. Julkaisun tarkoitus on tutustuttaa lukijat aktiivisiin aurinkolämpöjärjestelmiin sekä kertoa käyttökokemuksista Eko-Viikin aurinkolämpöprojektissa. Helsinki, syyskuu 2009 Anna Johansson Ulkoasu: Kari Pilkkakangas Paino: Edita Prima Oy ISBN 978-952-223-524-4 2
Sisältö Alkusanat...2 Eko-Viikki-alueen taustaa...4 Aurinkolämpöjärjestelmät...5 Analyysissä tehdyt havainnot...6 Kaukolämmön kulutus...7 Seurantajakso ja ylläpito...8 Järjestelmän suunnittelu...9 Johtopäätökset...10 Lähteet...13 3
Eko-Viikki-alueen taustaa Eko-Viikki on asuntorakentamisen kehittämisalue, joka sijaitsee Viikin Latokartanon eteläosassa, Helsingin keskustasta koilliseen ja kohteet valmistuivat vuosina 2000 2004. Vuoden 2009 alussa Latokartanossa asui noin 7 000 asukasta, joista 2 000 Eko- Viikin osa-alueella. Kaupunkimittausosasto, Helsinki Alueelle suunniteltiin ekologista asuinaluetta, johon etsittiin kahden suunnittelukilpailun kautta kestävän kehityksen mukaisia asuinratkaisuja. Rakentamista ohjattiin uudella, tähän tarkoitukseen laaditulla, PIMWAG-kriteeristöllä, joka mittaa hankkeiden ekologisuutta luonnonvarojen käytön, saastumisen, rakennusten terveellisyyden, luonnon monimuotoisuuden ja ravinnon tuotannon suhteen. Kriteeristön minimivaatimusten täyttäminen edusti jo tavallista parempaa rakentamista. Eko-Viikin alueella toteutui kaksi aktiiviseen aurinkolämpöön perustuvaa hanketta, joita tuettiin EU-tasolla. Alueellinen aurinkolämpöjärjestelmä -projekti palvelee yhteensä 268 asuntoa ja SUNH-hanke (Solar Urban New Housing) palvelee 44 asuntoa. Lisäksi alueella toteutui aurinkosähköprojekti. Kuva 1 alla näyttää aurinkoenergiaprojektit Eko-Viikissä: keltaisella merkityt kiinteistöt ovat osa alueellista aurinkolämpöjärjestelmä-projektia, sinisellä merkitty kiinteistö on SUNH-kiinteistö ja punaisella merkitty on kiinteistö, jossa toteutettiin aurinkosähköprojekti. Eko-Viikki-alueen suunnittelusta ja toteuttamisesta voi lukea lisää esimerkiksi Helsingin kaupungin kaupunkisuunnitteluviraston julkaisussa Eko-Viikki seurantaprojektin loppuraportti (2004) tai Helsingin Kaupungin ja Ympäristöministeriön julkaisussa Eko-Viikki, Tavoite, toteutus ja tulokset (2004). Raportit ovat pdf-tiedostoina nettiosoitteessa www.hel.fi/viikki projektisivujen kohdassa Julkaisuja Viikistä. Kuva 1: Aurinkoenergia Eko-Viikissä 4
Aurinkolämpöjärjestelmät Aurinkolämpöjärjestelmässä energiaa auringon säteilystä kerätään, varastoidaan ja käytetään lämpimän veden tai tilan lämmittämiseen. Passiivista aurinkolämpöä käytetään kaikissa rakennuksissa automaattisesti kaikkien rakennusmateriaalien varastoidessa aurinkolämpöä luonnollisesti jossakin määrin. Passiivisen aurinkolämmön talteenottoa voidaan kuitenkin tehostaa esimerkiksi oikeiden rakennusmateriaalien valinnalla ja optimoimalla ikkunoiden ja rakennusten suuntaus, sijainti ja koko. Aktiivisessa aurinkolämpöjärjestelmässä käytetään pumppuja tai tuulettimia lämmön talteenottoon, kun taas passiivinen aurinkolämpöjärjestelmä toimii ilman teknisiä apuvälineitä. Aktiivisen aurinkolämpöjärjestelmän tärkeimmät osat ovat keräimet ja varaaja, johon kerätty lämpö varastoidaan. Aurinkokeräimissä auringon säteilyenergia muuttuu lämmöksi. Kerääjiä on monenlaisia, mutta yleisimmät ovat tasokeräimet, joita voidaan asentaa talon katolle, sen seinälle tai pihalle. Tasokeräin koostuu laatikosta, jonka aurinkoon päin oleva taso on rakennettu erikoispinnoitetusta lasista, joka läpäisee lämpösäteilyn paremmin kuin normaali lasi. Lasin alla oleva absorbaattori on pinnoitettu selektiivisellä pinnoitteella auringonsäteilyn absorption osuuden kasvattamiseksi ja emission, eli ympäristöön palautuvan säteilyn, vähentämiseksi. Absorbaattori kerää lämmön, joka siirtyy sitten absorbaattorin alla kiertävän keräinputkiston kautta lämmönvaihtimeen, josta neste luovuttaa lämmön vesivaraajaan. Pakkasvaurioiden estämiseksi järjestelmän voi suunnitella tyhjentäväksi talvikuukausina tai käyttää keräinputkistossa vettä, johon on lisätty esimerkiksi glykolia jäätymisen estämiseksi. Tasokeräimien sivut ja pohja on eristetty lämpöhävikin pienentämiseksi. Järjestelmän asennuksessa ja suunnittelussa on otettava huomioon keräimien asennussuunta ja kaltevuuskulma aurinkolämpöjärjestelmän optimaalisen toiminnan turvaamiseksi. Auringonsäteilyn suuntaus muuttuu vuoden ja päivän aikana ja säteilyn maksimaalisen hyödyntämisen vuoksi tasokeräimien paras asennussuunta on etelään. Itä- ja länsisuunnat kannattaa välttää, koska niitä voi hyödyntää ainoastaan kesäisin. Optimaalisen kaltevuuskulman varmistaminen on tärkeää. Liian ison kaltevuuskulman johtaa auringonsäteilyn heijastumiseen ja heikentää järjestelmän toimintaa. Optimaalinen kaltevuuskulma Helsingin seudulla (leveysaste 60 ) on noin 55. Aurinkolämpöjärjestelmän oikea mitoitus on tärkeä järjestelmästä saadun hyödyn kannalta. Tehokkaan lämmönsiirron turvaamiseksi on tärkeää, että varaajan koko ja keräimien pinta-ala ovat yhteensopivat: mitä suurempi lämpötilaero glykolipiirin sisäänoton ja ulostulon välillä on, sitä enemmän lämpöä saadaan keräimistä. Siksi on myös tärkeää, että varaajassa oleva lämpö käytetään tasaisesti, jotta varaajan lämpötila pysyisi mahdollisimman alhaisena. Näin voidaan toteuttaa lämmönsiirtoa keräimistä varaajaan tehokkaasti. Vuodenaikojen vaihteluiden takia aurinkolämpöä ei voi hyödyntää talvikuukausina, ja Eko-Viikin kokemukset osoittavat, että yli 90 % tuotetusta aurinkolämmöstä saadaan helmikuun ja lokakuun välillä. Aurinkolämpöjärjestelmä ei näin voi toimia ainoana lämmitysjärjestelmänä, vaan sillä voi tuottaa vain osan tarvittavasta lämmöstä. Varaajaan kerättyä lämpöä käytetään lämmitystarpeisiin niin pitkälle kuin mahdollista, ja tarpeen tullen puuttuvaa lämpöä lisätään ensisijaisella lämmitysjärjestelmällä. Eko- Viikissä kiinteistöt käyttävät kaukolämpöä ensisijaisena lämmitysjärjestelmänä. Järjestelmän suunnittelussa on huomioitava myös keräimien sijoittaminen. Lämpöhävikkien pienentämiseksi ja järjestelmän hyödyn kasvattamiseksi etäisyys keräimistä varaajaan on pidettävä lyhyenä. Järjestelmää toteutettaessa taloudellisesti järkevintä on usein keräinten integrointi kattoon tai seinään, jossa keräimet korvaavat muita rakennusmateriaaleja. Jos rakennuksen katto ei ole optimaalisesti suunnattu tai kaltevuudeltaan ihanteellinen, integroinnista saadut säästöt voi käyttää keräinpinta-alan kasvattamiseksi, jolloin sijainnista johtuvat tappiot voi hyvittää. Keräimien integrointi kattoon 5
on myös lämpöhävikkien kannalta hyvä vaihtoehto, koska keräimien kääntöpuoli ja putkisto ovat näin tuulelta ja matalilta lämpötiloilta suojassa. Integroinnissa on kuitenkin huomioitava, että katon fyysisistä ominaisuuksista ja keräimien kestävyydestä ei saisi tinkiä ja että keräimiin on hyvät kulkureitit ylläpitotöiden mahdollistamiseksi. Analyysissä tehdyt havainnot Eko-Viikin alueella yhdeksän kiinteistöä on varustettu aurinkolämpöjärjestelmillä, joilla tuotetaan lämpöä lämpimän veden lämmittämiseen sekä muutamassa tapauksessa lattialämmitykseen. Kaikissa Eko-Viikin aurinkolämpöjärjestelmissä käytettiin tasokeräimiä. Keräimet on integroitu rakennusten vesikattoon paitsi yhdessä tapauksessa, jossa keräimet toimivat talousrakennuksen kattona (Kuva 2). Varaajat sijaitsevat kiinteistöjen lämmönjakohuoneissa Kuva 2: Tasokeräimiä Eko-Viikissä Jokaista aurinkolämpöjärjestelmää käytiin tutkielman tarpeita varten läpi erikseen ja käynnin aikana tehdyt havainnot analysoitiin. Käynnit paikan päällä tehtiin keväällä, jolloin sää oli jo melko lämmin ja aurinkolämpöjärjestelmät olisivat teoreettisesti voineet olla jo tehokkaassa käytössä. Käyntien aikana havaittiin kuitenkin, että yhdeksästä järjestelmästä ainoastaan kaksi oli moitteettomassa kunnossa. Yksi järjestelmistä oli kytketty pois päältä kokonaan pitkäaikaisten toimintaongelmien takia. Yleisimmät toimintaongelmat käytössä olevissa aurinkolämpöjärjestelmissä liittyivät varaajan yliku6
umenemiseen tai lattialämmityspiiriin: monessa kohteessa lattialämmityspiiri oli kytketty pois aurinkolämpöjärjestelmästä ja lattialämmitystä hoidettiin kokonaisuudessaan kaukolämmöllä. Varaajan ja järjestelmän ylikuumenemisen vaaraa huomattiin kolmessa kohteessa. Kaukolämmön kulutus Vertaillessa kiinteistöjen viimeisten kuuden vuoden kaukolämmön kulutusta (Kuva 3) huomataan, että useimmat kiinteistöt, joissa on käytössä aurinkolämpöjärjestelmä, ovat kuluttaneet merkittävästi vähemmän kaukolämpöä kuin keskimääräinen kiinteistö Helsingissä. Näin voidaan todeta, että Eko-Viikki-hankkeen energiansäästötavoitteet ovat täyttyneet. On kuitenkin huomattava, että kiinteistöt, joissa on käytössä monimutkaisemmat aurinkolämpöjärjestelmät sekä lattialämmitykseen että lämpimän veden lämmitykseen, kuluttavat enemmän kaukolämpöä per kuutiometri kuin kiinteistöt, joissa on selkeämmät aurinkolämpöjärjestelmät. Tähän löytyy montakin syytä: jos aurinkolämpöjärjestelmää ei käytetä ollenkaan tai jos järjestelmä ei toimi toivotulla tavalla, lämmönsaantia on turvattava kaukolämmöllä, jolloin kaukolämmönkulutus nousee. Asukkaat ja heidän energiankulutustottumuksensa saattavat myös alentaa tai nostaa energiankulutusta. 60,00 50,00 40,00 kwh/m³ 30,00 20,00 10,00 0,00 2003 2004 2005 2006 2007 2008 Vuosi Year Tilanhoitajankaari 20 Tilanhoitajankaari 30 Tilanhoitajankaari 28 Norkkokuja 33 ja and 4 4 Versokuja 3 Tilanhoitajankaari 22 Nuppukuja 3 Nuppukuja 4 Nuppukuja 6 Helsingin Helsinki average keskiarvo Kuva 3: Kaukolämmön kulutus aurinkolämpökiinteistöissä Tilastot näyttävät kuitenkin, että kiinteistöllä, jossa on selkeä ja käyntihetkellä hyvin toimiva aurinkolämpöjärjestelmää ja jossa on toteutettu muita energiankulutusta vähentäviä toimenpiteitä, on kutakuinkin kaikkia muita aurinkolämpöjärjestelmää käyttäviä kiinteistöjä alhaisempi kaukolämmön kulutus. Tässä kiinteistössä kaukolämmön kulutus on melkein 40 % alhaisempi kuin muissa, samoihin aikoihin rakennetuissa, tavallisissa kiinteistöissä. 7
50,00 45,00 40,00 35,00 30,00 kwh/m³ 25,00 20,00 15,00 10,00 5,00 0,00 2003 2004 2005 2006 2007 2008 Vuosi Year Eco-Viikki Eko-Viikin kiinteistöt estates ilman without aurinkolämpöä, solar heating, keskiarvo average Eco-Viikki Eko-Viikin aurinkolämpökiinteistöt, solar heated estates, keskiarvo average Helsingin Helsinki, keskiarvo average Kuva 4: Kaukolämmön kulutus Eko-Viikissä ja Helsingissä keskimäärin Yllä olevat käyrät (Kuva 4) vertailevat aurinkolämpökiinteistöjen kaukolämpökulutusta Eko-Viikin muihin kiinteistöjen kaukolämpökulutukseen ja Helsingin vastaavaan keskiarvoon. Kuvasta voi huomata, että kaukolämmön kulutus on ollut alhaisemmalla tasolla kiinteistöissä, joissa ei ole ollut aurinkolämpöjärjestelmää kuin aurinkolämpöjärjestelmillä varustetuissa kiinteistöissä. Molemmat käyrät ovat kuitenkin selkeästi Helsingin keskiarvon alapuolella. On muistettava, että muutamien aurinkolämpöjärjestelmien huono toimivuus sekä aurinkolämpöjärjestelmän poiskytkentä aiheuttavat korkeita kaukolämpökulutusarvoja, jotka nostavat keskiarvon (vertaa Kuva 3). On kuitenkin todettava, että energiansäästömenetelmät, joita on toteutettu Eko-Viikin muissa kiinteistöissä, ovat myös saavuttaneet merkittäviä vähennyksiä kaukolämmön kulutuksessa. Seurantajakso ja ylläpito Eko-Viikin aurinkolämpöjärjestelmiä on tarkasteltu valmistumisen jälkeen kahden vuoden pituisen seurantajakson aikana ja tuloksia on käsitelty projektikohtaisissa raporteissa. Eko-Viikki-aluetta on myös analysoitu kokonaisuudessaan monissa raporteissa, joiden painopisteet ovat olleet eri osa-alueilla. Esimerkiksi Motivan raportissa Eko-Viikki tavoitteiden ja tulosten erot energiankulutuksessa on tarkasteltu muutamien kiinteistöjen energiankulutusta. Rakennusten ja järjestelmien valmistuessa, isännöitsijöille annettiin koulutusta aurinkolämpöjärjestelmien ylläpidosta. Lämmönjakohuoneisiin jaettiin suomenkieliset ohjeet järjestelmien käytöstä ja yleisimmistä vioista ja toimenpiteistä sekä järjestelmien käyttöoppaat valmistajalta. Keräimet ja järjestelmät on valmistettu Itävallassa, joten käyttöoppaat ovat saksaksi, mikä on aiheuttanut ongelmia joillekin kiinteistöille. Näin kymmenen vuoden käyttöönoton jälkeen isännöitsijät ovat usein vaihtuneet useaan otteeseen, ja aurinkolämpöjärjestelmien ylläpito ja oikea toiminta on miltei kokonaisuudessaan riippuvainen isännöitsijöiden kiinnostuksesta ja tiedoista. 8
Myös aurinkolämpöjärjestelmän ohjauspaneeli on saksankielinen. Järjestelmän valvontaa vaikeuttaa paitsi ohjauspaneelin kieli myös putkiston, pumppujen ja lämpötilaantureiden yhtenäisten merkintöjen puuttuminen: komponentit on merkitty ohjauspaneelissa kirjain-numero-yhdistelmällä, mutta sama merkkiyhdistelmä puuttuu usein kytkentäkaaviosta ja itse putkistosta vaikeuttaen näin järjestelmän valvontaa ja ohjauspaneelin sanoman tulkintaa. Parempi, käyttäjäystävällisempi ohjausjärjestelmä helpottaisi järjestelmän käyttöä ja ylläpitoa. Aurinkolämpöjärjestelmien ylläpidosta vastuussa olevien isännöitsijöiden ja huoltoyhtiöiden nopea vaihdunta kiinteistöissä on myötävaikuttava syy käyntiongelmiin, koska järjestelmän ylläpitotiedot jäävät usein siirtämättä eteenpäin. Järjestelmät toimivat parhaiten kiinteistöissä, joissa on ollut sama huoltohenkilökunta pidemmän aikaa ja näissä tapauksissa henkilökunta on usein kiinnostunut aurinkolämpöjärjestelmän toiminnasta ja on aktiivinen toiminnan seurannassa. Koska aurinkolämpöjärjestelmien käyttö on Suomessa vielä epätavallista, ei voida edellyttää, että huoltohenkilökunta hallitsisi niiden ylläpidon, joten järjestelmien optimaalinen toiminta on turvattava riittävän koulutuksen ja huolellisen seurannan myötä, jotta mahdolliset viat tai toimintahäiriöt voidaan paikallistaa ajoissa. Järjestelmän suunnittelu Aurinkolämpöjärjestelmän hyötysuhde on riippuvainen muun muassa varaajan lämpötilasta. Mitä alhaisempi lämpötila varaajassa, sitä enemmän lämpöä voidaan kerätä keräimillä, koska suuri lämpötilaero keräimien ja varaajan välillä luo korkeamman hyötysuhteen kun lämpöä siirretään tehokkaasti kerääjistä varaajaan. On siis pyrittävä käyttämään varaajaan kerättyä lämpöä mahdollisimman paljon ja tasaisesti pitääkseen varaajan lämpötilan alhaisena. Tämä mahdollistaa tehokkaan lämmönsiirron ja korkean hyötysuhteen järjestelmälle kokonaisuudessaan. Eko-Viikin aurinkolämpöjärjestelmillä on erilaisia edellytyksiä kerätyn aurinkolämmön käyttämiseen. Useimmissa kiinteistöissä, joissa on aurinkolämpöjärjestelmään kytketty lattialämmitys, lattialämmityspiiri kytketään talvisin pois aurinkolämpöjärjestelmästä ja lattialämmitystä hoidetaan kokonaan kaukolämmöllä. Näin aurinkolämpöä käytetään lattialämmitykseen ainoastaan kesäisin, jolloin lattialämmityksen tarve on pienimmillään. Muutamassa kiinteistössä havaittiin myös käyntien yhteydessä, että lattialämmityspiiri oli poiskytkettynä aurinkolämpöjärjestelmästä suurimman osan vuodesta. Monissa Eko-Viikin järjestelmissä havaittiin myös suunnitteluvirheitä, joiden johdosta varaajaan kerättyä lämpöä käytetään ainoastaan silloin, kun lämminvesikierron paluu on lämpötilaltaan alhaisempi kuin varaajan lämpötila. Ottaen huomioon, että lämminvesikierron paluu on noin 50 C, varaajan lämpötila nousee korkeammaksi vain kesällä. Aurinkolämpöjärjestelmä keräisi kuitenkin jo varhain keväällä tarpeeksi lämpöä (noin 20 C varaajalämpötila) kylmän veden esilämmitykseen noin viidestä viiteentoista asteeseen ja lattialämmityksen esilämmitykseen. Tämä vähentäisi kaukolämmön tarvetta näihin tarkoituksiin ja samalla järjestelmän kokonaishyötysuhde kasvaisi. Yhdistettynä tähän ongelmaan havaittiin lämpötila-antureihin ja ohjausjärjestelmään liittyvä toinen ongelma. Ohjausjärjestelmä pohjautuu usein lämpötila-antureiden lämpötilalukemiin. Anturit on asennettu putkistoon eikä varaajaan yläosaan mikä aiheuttaa ongelmia esimerkiksi tilanteissa, joissa vesi seisoo putkistossa ja lämpenee ympäristön mukaan. Näin lämpötila-anturit välittävät putkiston lämpötilaa eivätkä varaajan lämpötilaa, ja tämä saattaa vaikeuttaa aurinkolämmön tehokkaan hyödyntämisen. 9
Eko-Viikin kiinteistöissä keräimien kallistuskulmat, jotka vaihtelevat välillä 20-60, poikkeavat paikoin paljonkin teoreettisesta optimaalisesta kallistuskulmasta. Alueellisen aurinkolämpöprojektin loppuraportissa on kuitenkin tutkittu järjestelmien tuotantoa suhteessa keräimien pinta-alaan ja tulokset näyttivät, että järjestelmät, joissa kallistuskulma poikkeaa paljon optimaalisesta, ovat tuottaneet melkein yhtä paljon, ja muutamassa tapauksessa jopa enemmän, aurinkolämpöä kuin järjestelmät, joissa kallistuskulmat ovat lähellä teoreettista optimaalista kallistuskulmaa. Joitakin rakenteellisia ongelmia on Eko-Viikin aurinkolämpöjärjestelmissä havaittu ja selostettu jo aiemmissa raporteissa. Näihin ongelmiin sisältyvät esimerkiksi lämmönjakohuoneiden tilanpuute, joka vaikeuttaa toiminnan seurantaa sekä kulkureittien puuttuminen keräimiin. Johtopäätökset 1. Aurinkolämpöjärjestelmillä vähennetty energiankulutus Aurinkolämpöjärjestelmät ovat osoittautuneet hyväksi keinoksi saavuttaa vähentynyt kaukolämmön kulutus kiinteistöissä. Eko-Viikin aurinkolämpöjärjestelmät ovat yleisesti ottaen hyvin suunnitellut ja toteutetut, mutta eri kiinteistöjen ja järjestelmien toiminnassa on suuria eroja. On huomioitava, että merkittäviä energiansäästöjä on saavutettu myös kiinteistöissä, joissa on sovellettu erilaisia energiansäästökeinoja. Suurimmat vähennykset aurinkolämpöjärjestelmien kiinteistöistä on tullut kohteissa, jossa on sekä aurinkolämpöjärjestelmä että muita energiankulutusta vähentäviä ratkaisuja. Pysyvän energiankulutuksen vähentämisen turvaamiseksi on siksi viisasta yhdistää aurinkolämpöjärjestelmä muihin energiaa säästäviin toimiin. Näin energian kulutuksen vähennys tasataan myös koko vuodelle, eikä vähennys ole kokonaisuudessaan riippuvainen aurinkolämpöjärjestelmästä, joka tuottaa eniten lämpöä kesäkuukausina. On tärkeää, että järjestelmät ovat hyvin suunnitellut lämpöhäviöiden minimoimiseksi ja korkean hyötysuhteen turvaamiseksi. Aurinkolämpöjärjestelmällä saavutettu energiansäästö on kuitenkin riippuvainen oikeasta ylläpidosta ja huollosta, eivätkä ainoastaan hyvä suunnittelu ja toteutus turvaa saavutettua säästöä. Oikealla valvonnalla ja ylläpidolla mahdolliset toimintahäiriöt voidaan huomata aikaisessa vaiheessa ja optimaalinen toiminta voidaan turvata. 2. Järjestelmän valvonta avainasemassa Eko-Viikissä alkuperäinen kahden vuoden seurantajaksoa pidennettiin muilla seurantaprojekteilla. Aurinkolämpöjärjestelmien toimintaa on arvioinut sekä järjestelmien toimittaja että ulkoiset arvioijat, joten tuloksia voidaan pitää luotettavina. Koska kokemukset aurinkolämpöjärjestelmien käytöstä kylmän ilmaston kaupungeissa ovat vielä vähäisiä, järjestelmien käyttöönoton jälkeinen seurantajakso on erittäin tärkeä. Seurantajakson pituus on mukautettava jokaisen järjestelmän tarpeiden mukaan: kiinteistö, jossa käyttöönotto aiheuttaa enemmän ongelmia saattaa tarvita pidemmän seurantajakson, jotta järjestelmästä hyödyntäisiin mahdollisimman paljon koko käyttöajan aikana. Seurantajakso ja valvonta on pyrittävä tekemään yhteistyössä järjestelmästä vastuussa olevan isännöitsijän ja huoltoyhtiön kanssa, jotta oikea ylläpito ja huolto toimisivat myös seurantajakson loppuessa. Toimintahäiriöiden löytämiseksi on tärkeää vertailla valvonnan tuloksia aurinkolämmön tuotannon ja käytön tavoitteisiin. Seurantajakso ja valvontatulosten raportit voivat myös olla hyödyksi mahdollisten samantyyppisten aurinkolämpöjärjestelmien suunnittelussa tulevaisuudessa. 10
3. Ammattitaitoinen isännöitsijä kasvattaa hyötyä Käynneillä Eko-Viikissä havaittiin, että joillakin isännöitsijöillä tai huoltoyhtiöillä ei ollut tarpeellisia taitoja aurinkolämpöjärjestelmien ylläpitoon ja huoltoon. Kiinnostuksen ja hyödyn näkemisen puute yhdistettynä korkeisiin huoltokustannuksiin voi olla osittain syynä toimintaongelmiin. Kuten aiemmin todettiin, isännöitsijöiden ei voi olettaa omaavan asiantuntemusta alasta, vaan aurinkolämpöjärjestelmien ylläpito on riippuvainen huoltohenkilökunnan henkilökohtaisesta kiinnostuksesta ja koulutuksesta. On myös tärkeää, että huoltohenkilökunnalla on positiivinen asenne aurinkolämpöjärjestelmiä kohtaan, koska järjestelmät vaativat luultavasti enemmän työtä ja ylläpitoa kuin tavallinen lämpöjärjestelmä vaatisi. Seurantajakso on huoltohenkilöstölle tärkeä. Se on luonnollinen vuorovaikutustapa aurinkolämpöjärjestelmän suunnittelijan, toimittajan ja huoltohenkilökunnan välillä. Selkeät suunnitelmat ja ohjeet seurantajakson jälkeiselle ajalle on tehtävä, jotta huoltohenkilökunta tietää kenen puolitse kääntyä ongelmatilanteissa. Käyntien aikana joissain aurinkolämpöjärjestelmissä havaittiin ongelmia ja toimintahäiriöitä, joista huoltohenkilökunta ei ollut tietoinen, mikä osoittaa, että huoltohenkilökunnalla ei ollut pätevyyttä aurinkolämpöjärjestelmän ylläpitoon. Useimmat isännöitsijöistä ja huoltoliikkeistä ovat vastuussa monista eri kiinteistöistä, eikä aikaa riittää aurinkolämpöjärjestelmien jatkuvaan seurantaan. Tämä voi johtaa huomaamattomiin, kerääntyviin toimintaongelmiin. 4. Oikeanlainen suunnittelu välttämätön Kerätyt kokemukset Eko-Viikin aurinkolämpöjärjestelmistä osoittavat, että mitä monimutkaisempia järjestelmiä, sitä todennäköisemmin ne tarvitsevat enemmän toimintatukea toimiakseen optimaalisesti. Yksi parhaiten toimivista Eko-Viikin järjestelmistä on järjestelmä, jossa kerättyä aurinkolämpöä käytetään ainoastaan lämpimän veden lämmittämiseen. Kaukolämmön kulutus tässä kiinteistössä on myös yksi aurinkolämpöjärjestelmillä varustetuista kiinteistöistä alhaisimmasta. Ottaen huomioon, että järjestelmä on toiminut kymmenen vuoden käyttöikänsä ajan hyvin, on syytä päätellä, että yksinkertaisemmalla järjestelmällä on paremmat mahdollisuudet moitteettomaan toimintaan kuin monimutkaisemmalla järjestelmällä. Yksinkertaisempi järjestelmä on myös vaatimattomampi huoltohenkilökunnalle, koska se on toiminnaltaan helpompi, mikä vähentää huoltokustannuksia ja kasvattaa mahdollisuuksia jatkuvaan hyvään toimintaan. Hyvien tulosten saavuttamiseksi eri osapuolten yhteistyö aurinkolämpöjärjestelmien suunnittelussa on tärkeä. Eko-Viikissä monien keräimien kallistuskulma on pieni verrattuna teoreettiseen optimaaliseen kallistuskulmaan. Yhteistyö järjestelmän suunnittelijan ja arkkitehdin välillä olisi voinut optimoida talon katon kaltevuuden, jolloin keräimille olisi saatu parempi kallistuskulma ja järjestelmästä saatua hyötyä olisi teoreettisesti voitu kasvattaaa. Muita rakenteellisia virheitäkin, kuten esimerkiksi kulkureittien puuttuminen keräimiin ja lämmönjakokeskusten tilojen pieni koko, olisi voitu korjata riittävällä yhteistyöllä. Järjestelmien maksimaalisen hyödyn saavuttamiseksi suunnittelu ja asennus on myös tehtävä sijainnin edellytysten mukaisesti. 5. Aurinkolämmön käyttö lattialämmitykseen harkittava tarkkaan Kerätyn aurinkolämmön käyttäminen lämpimän veden lämmittämiseen myös lattialämmitykseen monimutkaistaa järjestelmää. Monissa Eko-Viikin kiinteistöissä, joissa aurinkolämpöä käytetään sekä lattialämmitykseen että lämpimään veteen, on ollut 11
ongelmia lattialämmityspiirin kanssa ja käyntien ajankohtana lattialämmitystä oli usein hoidettu kokonaisuudessaan kaukolämmöllä. Aurinkolämpöä on saatavilla suurimmassa määrin vuodenaikana, jolloin lattialämmitykseen ei ole suurta tarvetta, ja hyöty on näin pieni vaikka saatu aurinkolämpö riittäisi peittämään molemmat lämpötarpeet. Lattialämmityspiirit Eko-Viikin aurinkolämpöjärjestelmissä on useimmiten poiskytkettävissä aurinkolämpöjärjestelmästä, ja näin on tarkoitus tehdä talvisin. Käyntien aikana ilmeni kuitenkin, että monet lattialämmityspiirit olivat poiskytkettyinä aurinkolämpöjärjestelmistä vuoden ympäri, koska huoltohenkilökunta ei ymmärtänyt aurinkolämpöjärjestelmän toimintaa. Jos lattialämmityspiiriä pidetään poiskytkettynä aurinkolämpöjärjestelmästä pysyvästi, järjestelmästä tulee liian iso suhteessa pelkästään lämpimän veden lämpökuorman, eikä järjestelmä käytä tehokkaasti varaajaan kerättyä lämpöä. Tämä alentaa järjestelmän hyötyä ja kasvattaa ylikuumenemisen riskiä. Harkittaessa lattialämmityksen lisäämistä aurinkolämpöjärjestelmään on punnittava kaikki tosiasiat: toisaalta yksinkertaisempi järjestelmä voi olla ylläpidoltaan helpompi ja toiminnaltaan luotettavampi, mutta saavutetut hyödyt ja säästetty lisäenergia voivat olla isommat käyttäessä aurinkolämpöä sekä lämpimän veden lämmittämiseen että lattialämmitykseen. On myös muistettava, että lattialämmityksen tarve on suurimmillaan talvikuukausina jolloin aurinkolämmön saanti vastaavasti on pienimmillään. 6. Kaukolämmön käyttö aurinkolämmön kanssa mahdollista Aurinkolämpöjärjestelmillä Eko-Viikissä on saavutettu merkittäviä säästöjä kaukolämmön kulutuksessa verrattuna tavallisiin kiinteistöihin. Suurimmat säästöt on saavutettu kiinteistöissä, joissa aurinkolämpöjärjestelmää on täydennetty muilla energiansäästökeinoilla. Aurinkolämpöjärjestelmien vaikutus kaukolämmön kulutukseen on Suomessa edelleen pieni ja aurinkolämmön käyttö kaukolämmön kanssa ei siten vaikuta kaukolämmön tuottajaan merkittävästi. Kaukolämmön paluulämpötila on yleensä hieman korkeampi kiinteistön käyttäessä aurinkolämpöjärjestelmää, mikä teoreettisesti vähentää kaukolämpötuotannon tehokkuutta ja häiritsee kaukolämpöverkkoa. Ongelmat ovat kuitenkin miltei merkityksettömät aurinkolämpöjärjestelmien ollessa kooltaan pieniä verrattuna kaukolämpöverkon kokoon. Kaukolämpöä käyttävillä kiinteistöillä on turvattu lämmönsaanti kaikkina aikoina ja kaukolämpö kattaa kiinteistöjen lämmöntarpeen automaattisesti myös aurinkolämpökohteissa. Näin ollen mahdollisia toimintahäiriöitä aurinkolämpöjärjestelmissä on vaikea havaita ilman jatkuvaa valvontaa ja tietoa järjestelmän optimaalisesta toimintatavasta. Älykkäiden ja luotettavien automaattisten seurantajärjestelmien lisääminen tulevissa aurinkolämpöprojektissa mahdollistaisi optimaalisen toiminnan turvaamisen. 12
Lähteet Erat, B. 2001, Aurinko-opas: aurinkoenergiaa rakennuksiin, Sarmala: Rakennusalan kustantajat, Helsinki. Duffie, J.A. & Beckman, W.A. 2006, Solar engineering of thermal processes, Wiley, Hoboken, NJ. Hakaste, H., Jalkanen, R., Korpivaara, A., Rinne, H. & Siiskonen, M. 2004, Eko-Viikki Tavoitteet, toteutus ja tulokset, Helsingin kaupunki, Helsinki. Hakaste, H., Rinne, H. & Jalo, T. 2008, Eko-Viikki - tavoitteiden ja tulosten erot energiankulutuksessa, Motiva Oy. Johansson, A. 2009, Analysis of active solar heating systems in cold climate urban areas. Diplomityö. Teknillinen korkeakoulu, insinööritieteiden ja arkkitehtuurin tiedekunta. Espoo. Marjamaa, S., Kokkola, P. & Rodriguez-Gabriel, A. 2002, Solar Urban New Housing (SUNH) Final Technical Report. Rodriguez, A., Jaarto, P., Vikström, K. & Aho, I. 2004, Eko-Viikki: seurantaprojektin loppuraportti, Helsingin kaupunkisuunnitteluvirasto, Helsinki. Solpros 2004, Ekoviikin EU-aurinkolämpöjärjestelmien jatkoseuranta Loppuraportti. Thür, A., Furbo, S. & Shah, L.J. 2006, Energy savings for solar heating systems, Solar Energy, vol. 80, no. 11, pp. 1463-1474. Weiss, W. (ed) 2003, Solar heating systems for houses: a design handbook for solar combisystems, James & James (Science Publishers), London. Kartta aurinkoenergiasta Eko-Viikissä (Kuva 1) ja Eko-Viikin kiinteistöjen kuvat (Kuva 2) sekä valokuvat (kansi ja sivu 6): Heikki Rinne, Helsingin talous- ja suunnittelukeskus, Viikin aluerakentamisprojekti. 13
14
15
16