LAPPEENRANNAN ENILLINEN YLIOPISO eknllnen tedekunta LU Energa Sähkökukaan kvmassan vakutus saunan energankulutukseen Lappeenrannassa 3.6.009 Lass arvonen
Lappeenrannan teknllnen ylopsto eknllnen tedekunta LU Energa Lass arvonen Sähkökukaan kvmassan vakutus saunan energankulutukseen 009 16 svua kuvaa 1 lte Ohjaaja: ero ynjälä Mttauksssa mukana: Ar Väsänen Jar uomnen (II-uas Oy) Samul errman (II-uas Oy)
SISÄLLYSLUEELO 1 Symbolluettelo... Johdanto... 3 3 ukaan energankulutus... 3 3.1 Lämmtys... 3 3. Saunavuorojen välnen aka... 6 3.3 Saunomnen... 9 4 Mttaukset... 11 4.1 Mttausmenetelmät... 1 4. ulokset... 13 4.3 ulosten tarkastelu... 15 5 Johtopäätökset... 16
1 SYMBOLILUEELO A j Pnta-ala [m ] c p ; c v Ilman omnaslämpökapasteett [kj/kg o C] c p ven omnaslämpökapasteett [kj/kg o C] c pv Veden omnaslämpökapasteett [kj/kg o C] E Lämmtykseen kuluva energa [kwh] m ukaan kvmassa [kg] P ukaan keskmääränen teho [W] q m Ilman massavrta [kg/s] q mv Höyrystyvän veden massavrta [kg/s] r Veden höyrystymslämpö [kj/kg] t Saunan lämmtykseen kuluva aka [s] Saunan keskmääränen lämpötla [ o C] 1 ulolman lämpötla [ o C] Postolman lämpötla [ o C] ukaan kven loppulämpötla [ o C] * Lämpötla vapan ulkopuolella [ o C] U j Lämmönläpäsykerron [W/m o C] q mv Veden massavrtojen erotus [kg/s] P ukaden tehojen erotus [W] Saunojen lämpötlojen erotus [ o C] Vapan läp postuva lämpövuo [W]
3 JOHDANO ämä tutkmus on II-uas Oy:n teettämä ja se on osa laajempaa teknkan kanddaatn opnnäytetyötä. utkmuksen tarkotus on selvttää mssä määrn taloyhtössä on mahdollsta vähentää saunan energankulutusta okean kukaan valnnalla. Puukukassa säästö vos olla hyvnkn merkttävä koska hyötysuhteet eroavat tosstaan. aloyhtöden sähkökukassa nän e kutenkaan ole koska nllä hyötysuhde on kukaasta rppumatta 100 %. äytännössä kakk kukaaseen tuleva sähkö muuttuu lämmöks. Sähkökukaden energankulutuksen mahdollset erot johtuvat ss musta tekjöstä. II-uas Oy teett tämän tutkmuksen saatuaan taloyhtöltä postvsta palautetta kukastaan. Asakkaden sähkölasku ol penentynyt kun vanha kuas vahdettn II- ukaaseen. utkmuksessa selvtettn vosko penentynyt energankulutus johtua kukaasta ja mstä er tekjöstä mahdollnen säästö johtuu. Paljon kvä ssältävän II- ukaan ja tavallsen sähkökukaan energankulutuksa vertallaan ensn teoreettslla laskelmlla ja stten käytännön mttaukslla. 3 IUAAN ENERGIANULUUS utkessa kukaan energankulutusta on hyvä ensn selvttää mstä er tekjöstä se rppuu. Energankulutuksen tarkastelu on jaettu kolmeen er osaan: saunan lämmttämseen varsnaseen saunomseen ja saunavuorojen välseen akaan. Nässä energankulutus rppuu osttan er tekjöstä ja sks nstä jokasta kästellään erkseen. 3.1 Lämmtys Saunan lämmtykseen kuluvaa energaa vodaan kuvata yhtälöllä (1) jossa otetaan huomoon merkttävmmät shen vakuttavat tekjät el lmanvahdossa postuva energa vapan läp postuva energa sekä lman ja kven lämmtykseen kuluva energa. Ilmanvahdossa ja vapan läp postuva energavrta rppuu saunan omnasuuksen
4 lsäks lämmtykseen kuluvasta ajasta. ) ( ) ( ) ( 1 1 0 1 0 c m m c dt dt c q Pdt E p v t p t m t o Φ = = (1) E Lämmtykseen kuluva energa [kwh] dt c q t p m ) ( 1 0 Ilmanvahdossa postuva energa [kwh] Φ t dt 0 Vapan läp postuva energa [kwh] ( 1) c m v Ilman lämmtykseen kuluva energa [kwh] ( 1) c m p ven lämmtykseen kuluva energa [kwh] Saunan lämpötlan odotetaan kasvavan lneaarsest. un yhtälöön (1) sjotetaan saunan lämpötla ajan funktona ja ntegrodaan saadaan lämmtykseen kuluva energa laskettua yhtälöstä (). ) ( 1 c m m c t A U c q E p v j j p m = () un halutaan vertalla kahden kukaan energankulutuksen eroa lämmtettäessä vodaan se laskea yhtälöstä (3). ) ( ) ( ) ( 1 1 1 c m m t t A U c q E p j j p m = (3) Yhtälöstä (3) vodaan päätellä mks suuret varaavat kukaat kuluttavat lämmetessään enemmän energaa. ukaan kven suuremp kvmassa (m > m 1 ) stoo enemmän energaa. Lsäks suuremp kvmassa hdastaa saunan lämpenemstä (t > t 1 ) ja sten
5 vakuttaa epäsuorast nhn tekjöhn jotka rppuvat lämpenemsajasta. Ilmanvahdon massavrta oletetaan vakoks joten ptempänä akana saunan läp eht kulkea enemmän lmaa ja sten myös lmanvahdon kautta postuu enemmän energaa. Saunasta postuu myös senen ja muden rakenteden läp stä enemmän lämpöä mtä ptempään lämmtys kestää. Seuraavaks on vertaltu er kukaden lämmtyksenakasa energankulutuksa esmerkktapauksen avulla. Esmerkksauna on tlavuudeltaan 9 m 3 sen vapan ssäpnta-ala A j on 4 m ja rakenteden keskmääränen lämmönläpäsykerron U j on 0 W/m o C. Saunan lma vahtuu 4 kertaa tunnssa. Ilman theyden ollessa 1 kg/m 3 lmanvahdon massavrta q m on ss 001 kg/s. Varaavassa kukaassa on tavallseen kukaaseen nähden 100 kg enemmän kvä (m - m 1 ) ja sen lämmtys kestää tunnn el 3600 sekunta ptempään (t t 1 ). Lämmtyksen akana kven lämpötla nousee ( 1 ) 100 o C ja lman lämpötla 50 o C. Omnaslämpökapasteett oletetaan vakoks ja ne ovat lmalle c p = 1008 J/kg o C ja kvlle c p = 800 J/kg o C. Esmerkksaunasta tedetään ss kakk tedot jotka tarvtaan energankulutuksen eron laskemseen yhtälöllä (3). kg 001 s E = J 100kg *800 *100 o kg C J *1008 o kg C o C W 0 * 4m o m C *3600s *50 o C Yhtälön mukaan esmerkksaunan lämmttämseen kuluu varaavalla kukaalla yhteensä 9541 kj el non 63 kwh enemmän energaa. ästä kwh kuluu kukaan suuremman kvmassan lämmtykseen. vn varastotunut energa e postu saunasta ympärstöön vaan se vodaan hyödyntää käytön akana ta saunan kuvaamsessa. Loput 043 kwh menetetään lmanvahdon ja vapan läp kulkevan energavrran mukana. Oletetaan että kakk kukaden kvn varastotunut energa saadaan käytettyä joko saunan käytön ta kuvaamsen akana. ällön kummallakn kukaalla saunasta postuu
6 yhtä paljon energaa jos II-ukaalla on lämmtyksen jälkesen käytön akana 0.43 kwh:a penemp kokonasenergankulutus. okonasenergankulutus ptää ssällään kukaan vastuksen energankulutuksen sekä kukaan kvstä lmaan ja veteen srtyvän energan. 3. Saunavuorojen välnen aka Saunavuorojen välsenä akana kukaan teho muodostuu lmanvahdon mukana postuvasta energavrrasta sekä senen ja muun vapan läp postuvasta lämpövuosta. uas ptää saunan lämpötlan korkeana vakka lämpöä postuu koko ajan ympärstöön. lannetta selventää kuvassa 1 estetty taseprros. uva 1: Saunan taseprros saunavuorojen välsenä akana Saunan ssään tuleven ja stä postuven energavrtojen summa on 0 koska tlaan e kerry energaa ekä anetta. Saunavuorojen välnen tlanne oletetaan ss statonaarseks. un merktään tasetlavuuteen tuleva vrtoja postvsna ja postuva negatvsna saadaan energatase krjotettua yhtälöks (4). Höyrystyvän veden massavrta oletetaan saunavuorojen välsenä akana nollaks. P qm c p 1 qm c p Φ = 0 (4) P = Φ q m c p ( 1) (5)
7 Yhtälöstä (4) saadaan johdettua yhtälö (5) jonka mukaan kukaan keskmääränen teho P on yhtä suur kun lmanvahdon mukana postuvan energavrran q m c p ( - 1 ) ja vapan läp postuvan lämpövuon summa. odellsuudessa kukaan teho e ole tasanen vaan vahtelee termostaatn säätöjen mukasest. Laskennassa käytetty teho sen sjaan on keskarvo. Nmellsteholtaan esmerkks 8 kw:n kukaan keskmääränen teho on huomattavast nmellstehoa penemp koska vastukset ovat osan ajasta pos päältä. Samon laskennassa käytettävät lämpötlat ovat keskarvoja joden oletetaan pysyvän koko jakson ajan samana. Vapan läp postuva lämpövuo vodaan laskea yhtälöllä (6). Φ = ΣU j A ( *) j (6) Yhtälö (6) sjotetaan yhtälöön (5) jollon saadaan alla oleva yhtälö (7). Myös postuvan lman lämpötlaks oletetaan saunan keskmääränen lämpötla. äytännössä nän e ana ole mutta oletus e aheuta vrhettä myöhemmn kukaden keskmääräsä tehoja vertaltaessa koska sllon tarvtaan anoastaan saunojen lämpötlojen ero joka on suunnlleen sama rppumatta stä käytetäänkö keskmääräsä lämpötloja va lämpötloja jossa lma postuu saunasta. P = U j A j ( ) q c ( ) 1 m p 1 (7) Yhtälö (7) kuvaa kukaan käyttämään tehoon vakuttava tekjötä. ehoon vakuttavat senen katon lattan oven ja kkunoden pnta-alat A j ja lämmönläpäsykerron U j vahtuvan lman massavrta q m ja sen omnaslämpökapasteett saunassa oleva keskmääränen lämpötla tulolman lämpötla 1 ja * joka kuvaa lämpötlaa vapan er pntojen ulkopuolella. ysenen lämpötla e välttämättä ole sama er pntojen ulkopuolella. Esmerkks kkunan * vo olla ulkolman lämpötla ja oven * kylpyhuoneen lämpötla. * er pnnolle on tedettävä mkäl halutaan laskea tarkast kukaan tarvtsema teho mutta kukaden tehojen erotusta P laskettaessa ne pyörstyvät yhtälöstä pos ekä ntä ss tarvtse tetää. Vertaltaessa kahden er kukaan keskmääräsä tehoja samassa saunassa P on saunan
8 keskmääränen lämpötla anoa kukaasta ja sen käytöstä rppuva muuttuja. Muut tehoon vakuttavat tekjät rppuvat pelkästään saunasta ja ulkossta tekjöstä joten ne oletetaan vakoks. ahden kukaan tehonkulutuksen ero saadaan yhtälöllä (8). ( U A q c ) P = j j m p (8) Yhtälöstä (8) vodaan päätellä mks II-ukaalla on mahdollsta vähentää saunan energankulutusta. ukaalla höyrystyvä ves srtää erttän tehokkaast lämpöä hmsen holle joten tavallsta kosteammassa saunassa lämpötlaa vodaan ptää alhasempana ja slt saavuttaa vastaava lämmöntuntemus kun kuvemmassa saunassa korkeammassa lämpötlassa. Suuren kvmassan ansosta II-ukaalla saadaan kostea löyly jo penemmässä lämpötlassa kun klpaljoden penen kvmassan ssältävllä kukalla. Sten myös tarvttava teho on penemp ja energaa säästyy. Penemmästä lämpötlasta johtuva energansäästö on seuraavaks laskettu samassa esmerkksaunassa jota käytettn akasemmn lämmtyksen akasa energankulutuksa vertallessa. W kq J P = 0 * 4m 001 * 1008 o o m C s kg C Esmerkksaunassa tarvttava teho penenee 171 W/ o C lämpötlan laskessa. Laskettaessa lämpötlaa 10 o C tarvttava teho penenee ss 171 W. ällön energaa säästettäsn tunnssa 017 kwh. Lämmtyksen akana saunasta postuva 043 kwh:n energavrta säästettäsn ss nässä olosuhtessa non ½ tunnssa. ämän jälkeen suuren kvmäärän ssältävällä ja tavallsella kukaalla saunasta ols postunut yhtä suur määrä energaa ympärstöön. Saunan ollessa ptempään käytössä II-ukaalla ols vertalukuasta penemp energankulutus. Lämpötlaa laskemalla saatu energansäästö rppuu lämpötlan lsäks saunan vapan pnta-alosta A j ja lämmönläpäsyarvosta U j sekä lmanvahdon massavrrasta q m. Lämpötlaa penentämällä saavutettavssa oleva säästö on stä suuremp mtä suurempa
9 ovat kyseset arvot. II-ukaalla saadaan ss suurmmat säästöt suurssa saunossa jossa on tehokas lmanvahto. ämänlasa saunoja on esmerkks taloyhtössä ja kylpylössä. 3.3 Saunomnen Saunomsella tarkotetaan tässä kappaleessa stä ajanjaksoa joka alkaa kun kukaalle aletaan hettää löylyä ja loppuu shen kun saunan ja kukaan lämpötlat ovat palautuneet samaan jota ne olvat ennen saunomsta. Saunomsen akana kukaan tarvtsema teho koostuu kaksta nstä tekjöstä kun saunavuorojen välssäkn mutta myös kukaalle hetetyllä vedellä on merktystä. Veden höyrystymslämpö on korkea joten jo pen määrä kukaalle hetettyä vettä kuluttaa höyrystyessään suuren määrän energaa ja sten aheuttaa kukaan suuren tehonkulutuksen. Yhtälössä (9) otetaan huomoon van se ves joka höyrystyy saunassa ja postuu höyrynä lmanvahdon mukana. Höyrystymättä jäävällä vedellä ta vedellä joka höyrystyy mutta tvstyy takasn vedeks saunan ssällä e oleteta olevan merktystä. Vemärn valuvaa vettä e huomoda vakka se lämpeneekn saunassa koska sen merktys on nn pen. lannetta selventää kuvassa estetty taseprros. uva : Saunan taseprros saunomsen akana P qm cp 1 qm vc p v1 qm v( c p v r) qm c p Φ = 0 (9)
10 Veden suuren höyrystymslämmön ansosta veden höyrystämseen vaadttava teho on merkttäväst suuremp kun veden lämmttämseen kuluva teho joka sks vodaan unohtaa mtättömän penenä. Höyrystymslämmön vakutusta kukaan energankulutukseen on havannollstettu ltteen 1 esmerkklaskelmalla. ukaan keskmääränen teho P saadaan yhtälöstä (10) ja kahden kukaan tehonkulutuksen ero P yhtälöstä (11). P = U P = ( ) q c ( ) q r A 1 m p 1 m v ( U A q c ) r( q q ) m p m v1 m v (10) (11) Yhtälöstä (11) vodaan päätellä että kukaden tehonkulutuksen mahdollset erot rppuvat kaksta samosta tekjöstä kun saunavuorojen välssäkn. Penemmän lämpötlan ylläptämseen vaadtaan penemp teho ja tehojen erotus on stä suuremp mtä suurempa ovat vapan pntojen pnta-alat A j lämmönläpäsykertomet U j ja vahtuvan lman massavrta q m. osn kun saunavuorojen välssä höyrystyvä ves lsää tarvttavaa tehoa. Osttan tästä syystä kukaden energankulutus onkn saunomsen akana suuremp kun saunavuorojen välssä. Mkäl veden kulutus on sama er kukalla se e tetenkään aheuta mtään eroa energankulutuksessa. osaalta kukaalle hetetty ves höyrystyy paremmn suuren kvmassan omaavassa kukaassa. ämä lsää käyttömukavuutta mutta väärn käytettynä myös energankulutusta. Mkäl höyrystyvän veden määrä lsääntyy se syö anakn osan stä energansäästöstä joka vodaan saavuttaa penemmällä lämpötlalla. uasta vahdettaessa osalla käyttäjstä saattaa höyrystyvän veden määrä kasvaa huomaamatta koska ves e vanhan malln mukaan valu kukaan läp lattalle. ukaalle ss hetetään sama määrä vettä kun ennenkn mutta suuremp osa stä höyrystyy. Esmerkksaunan olosuhtessa energantarve tunnssa 10 o C penemmällä lämpötlalla on samalla tavalla 017 kwh:a penemp kun saunavuorojen välsenäkn akana mkäl höyrystyvän veden määrä e lsäänny lankaan. Seuraavaks on laskettu kunka paljon höyrystyvän veden massavrta saa korkentaan lsääntyä jotta II-ukaan tehontarve
11 e kasvas tavallsen kukaan tehontarvetta suuremmaks saunomsen akana. P r * q m v kj 017 P s = = 75* 10 r kj 60 kg 5 q m v kg s Höyrystyvän veden massavrta saa kasvaa korkentaan 75*10-5 kg/s el ss non 7 desltraa tunnssa. Nän pen kasvu on hyvnkn todennäkönen joten II-ukaan säästöpotentaal on saunomsen akana pen. 4 MIAUSE eoreettslla laskelmlla e voda täysn korvata käytännön mttauksa. Sks laskelmen tukemseks tehtn käytännön mttauksa 18 ja 19.5.009 ehtaankatu 13. saunatlossa. aloyhtössä on kaks denttstä saunaa jotka vastaavat mtoltaan teoreettsssa laskelmssa käytettyä esmerkksaunaa. ummankn saunan ssämtat ovat **1 [m] ja ovaukkojen ssennysten mtat 08*1*03 [m]. Saunojen tlavuudet olvat ss non 9 m 3. Saunossa ol taloyhtön asukkaden käytössä II Sähkö 75kW kukaat jota e kutenkaan tässä tutkmuksessa käytetty. Mttauksa varten toseen saunaan tuotn käyttämätön 75kW II-uas ja vertalusaunaan Helon 8kW:n sähkökuas joka ol myös käyttämätön. Vertalukuas on nmellsteholtaan 8kW koska markknolta e II- ukaan lsäks löytynyt tosta 75kW:n kuasta. Nmellstehon erolla e kutenkaan ptäs olla suurta merktystä koska tutkmuksessa vertaltn keskmääräsä tehoja. Suuremmat vastukset ovat vähemmän akaa päällä mkäl energankulutus on sama. ukaden kvet olvat Sauna Grantta kvlaatu Olvn dapaas alle 10 cm. ummassakn kukaassa käytettn samoja kvä jota II-uas Oy ol käyttänyt myös akasemmssa tutkmuksssaan tuotekehtykseen lttyen. ukaden kvet olvat keskenään samankäsä ja yhtä paljon käytettyjä. II-ukaaseen pantn kvä non
1 130kg ja vertalukukaaseen non 30kg. ukaden kvmassojen ero ol ss sama 100kg kun teoreettsen oson esmerkkkukassa. Merkttävä ero teoreettsten laskelmen ja mttausten välllä on se että laskelmssa kästellään saunan lämpötlan ylläptämseen ja veden höyrystymseen tarvttavaa energaa kun taas mttauksssa mtattn sähkönkulutusta. arvttava energa on sähkönkulutuksen ja kvstä vapautuvan energan summa. 4.1 Mttausmenetelmät Mttauksssa mtattn kummankn saunan energankulutusta Hager ec 310 kwh mttarella jota ol yks kummallekn kukaalle. Saunojen lämpötloja mtattn kahdeksalla One wre vewer lämpötlamttarlla jota ol neljä kummassakn saunassa. Mttart ol sjotettu nn että kummankn saunan ylälauteen ulkoreunalla ol mttar kummassakn reunassa non 15 senttmetrn etäsyydellä senästä. olmannet mttart olvat katon okeassa takakulmassa sjatsevssa postolmaventtlessä ja neljännet keskellä saunojen takasenä selkänojen päällä. Neljän er lämpötlan avulla laskettn saunojen yläosen kesklämpötlat jota käytettn laskennassa. Saunojen yläosen lämpötlojen oletettn antavan paras kuva saunojaan vakuttavsta lämpötlosta. Lsäks mttauksssa käytettn Vasala HMI 41 - lmankosteusmttara ja CompuFlow hermo-anemometer Model 8585 - vrtausnopeusmttara jolla todstettn saunojen olevan mahdollsmman samankaltasa. Mttaukslla haluttn vertalla kukaden energankulutuksa lämmtyksessä ja käytön akana er lämpötlolla. Saunomsen smulonnssa käytettn kahta löylykauhaa joden kummankn tlavuuden todettn olevan non 3 dl desmtan avulla. Saunomsen akana kukalle hetettn vettä 3 dl kerralla mnuutn 35 sekunnn välen. Erkonen löylynhettoväl valttn koska lämpömttaren mttausväl ol tasan 1 mnuutt. Löylynhettotaajuus e saa olla mttaustaajuudella jaollnen koska se hekentäs mttausten tarkkuutta. Ves kaadettn htaast joka puolelle kvä jotta mahdollsmman pen osa valus kukaan läp. Löylyä hetettn jokasen saunavuoron akana kahdeksan kertaa. Ensmmäsen ja vmesen löylynheton välnen aka ol ss non 18 mnuutta.
13 4. ulokset ukaden asennusten yhteydessä nden vrrankulutus mtattn nden tarkkojen tehojen selvttämseks. Helon vrrankulutus ol 114 A joten sen sähköteho ol 78 kw. II-ukaan vrrankulutus ol 107 A ja teho 74k W. ummankn kukaan teho eros ss heman lmotetusta. Saunosta mtattn lämpötlat suhteellset lmankosteudet ja postolman massavrta jotta tedettäsn eroavatko saunat tosstaan merkttäväst. yseset suureet mtattn kolmeen kertaan muutaman mnuutn välen. Saunojen lämpötlat olvat ennen saunomsta non 3 o C ja suhteellset lmankosteudet non 30 % keskeltä saunaa mtattuna. Vrtausnopeudet mtattn kummankn saunan postolmaventtlstä kohdasta jossa venttln halkasja ol 10 cm. Vrtausnopeus ol kummassakn venttlssä non 10 m/s. Vertaltavat saunat olvat ss samanlasa myös näden omnasuuksen suhteen. ukaat olvat tstana 19.5.009 päällä yhteensä non 6 tunta erlasssa lämpötlossa. änä akana II-uas kulutt yhteensä 178 kwh ja Helo 08 kwh. Pävän akana II- uas kulutt ss 3 kwh vähemmän energaa kun vertalukuas. ummankn saunan lämpötla ennen lämmtystä ol non 3 o C. Saunoja lämmtettn kunnes keskmääränen lämpötla ol II-ukaan saunassa non 63 o C ja vertalusaunalla non 70 o C. ysesssä lämpötlossa kummatkn kukaat ovat käyttölämpötlojensa ylärajolla. Nässä keskmäärässsä lämpötlossa postolman lämpötlat olvat vertalusaunassa 85 o C ja II-saunassa 74 o C. Lämpötla ylälauteen korkeudella ol kummassakn saunassa non 55 o C. II-ukaalla saatn ss saunaan aluks heman tasasemp lämpötla. Lämpötlaerot tasottuvat myöhemmn saunomsen akana. Ilmanvahtoa e suljettu lämmtyksen ajaks. Lämmtyksen akana II-uas käytt 108 kwh ja vertalukuas 84 kwh sähköä. Ero lämmtyksen akana ol ss 4 kwh vertalukukaan eduks. Mkäl teoreettset laskelmat ptävät pakkansa II- ukaan 100 kg:a suuremp kvmassa selttää non kwh energankulutuksen erosta. uten jo akasemmn todettn kvn varastotunut energa vodaan saada myöhemmn hyödyks saunan käytön ta kuvaamsen akana. ällön II-ukaalla menetetään van
14 non 0 kwh:a enemmän energaa lmanvahdon ja vapan läp postuvan energavrran mukana ympärstöön. Akaa saunan lämmtykseen kulu vertalukukaalla 1h 38 mn ja II-ukaalla h 3 mn. Lämmtyksen osalta mttausten tulokset olvat ss samaa kokoluokkaa kun teoreettsten laskelmen tulokset. Saunavuorojen välsenä akana kukaden keskmääräset tehot olvat II-kukaalla 7 kw ja Helolla 30 kw. II-ukaalla ol ss 03 kw penemp teho sen saunan keskmääräsen lämpötlan ollessa non 7 o C penemp. Lämpötlan lasku penens ss kukaalta vaadttavaa tehoa ss non 004 kw/ o C. Mttausten tulokset ovat nn lähellä teoreettsten laskelmen tuloksa että vodaan olettaa tulosten kuvaavan saunojen kokonasenergankulutuksa. Lämmtyksessä II-ukaan suurempaan kvmassaan varastotunutta energaa e ss srtynyt merkttäväst saunan lmaan saunavuorojen välsenä akana. Sspä nässä olosuhtessa II-ukaalla ols säästetty lämmtyksessä saunasta postuva 0 kwh:n energavrta alle tunnssa. stan akana kummallakn saunalla saunottn kolme kertaa. Saunojen keskmääräset lämpötlat olvat saunavuorojen akana II-ukaalla 68 o C 6 o C sekä 59 o C ja vertalukukaalla 73 o C 64 o C ja 53 o C. Vertalusaunan sähkönkulutus ol kahden ensmmäsen saunavuoron akana kwh ja vmesessä 1 kwh. Sähkönkulutus on mtattu ensmmäsen ja vmesen löylynheton välltä el non 18 mnuutn ajalta. Vertalukukaan keskmääränen teho ol saunomsen akana ss non 73 kw mkä on melko lähellä kukaan maksmtehoa. Vastaavssa löylyvuorossa II-sauna kulutt sähköä 03 kwh 07 kwh ja 0 kwh. Vmesessä saunavuorossa kukaan vastukset evät ss olleet lankaan päällä. Vmesen saunavuoron akana vertalusaunassa ol IIsaunaa penemp lämpötla. eoreettsten laskelmen mukaan vertalusaunassa ols tällön ptänyt olla myös penemp energankulutus. Samon keskmmäsen saunavuoron akana energankulutuksen ols ptänyt olla suurn prten samat. Lsäks kakken saunavuorojen akana vertalukukaan läp valu merkttävä osa slle kaadetusta vedestä kun taas II-uas höyryst lähes kaken joten myös veden höyrystymnen kulutt IIsaunassa enemmän energaa kun vertalusaunassa. Saunat evät ss olleet statonaarsessa tlassa vaan vodaan olettaa että II-saunan
15 penemp sähkönkulutus johtu II-kukaan suurempaan kvmassaan varastotuneesta energasta. ulos ss vahvstaa sen olettamuksen että lämmtyksessä kvn varastotunut energa saadaan hyvn hyödynnettyä saunomsen akana. 4.3 ulosten tarkastelu utkmuksessa käytettn II-ukaalla non 10 o C penempä lämpötloja kun vertalukukaalla. eteellsest kutenkn on vakea todeta kunka paljon lmankosteus vakuttaa lämmöntuntemukseen saunassa. Jokasella on varmast oma melpteensä stä mllanen on hyvä löyly. 10 o C asteen ero ol tutkjan oma melpde ja perustu omn kokemuksn saunoessa. Esmerkksaunan ja mttausten saunan välllä ptäskn olla heman eroa. Postolmaventtlestä mtattu vrtausnopeus osottaa että lma vahtu mttausten saunossa non kolme kertaa tunnssa kun taas esmerkksaunan lma sen sjaan vahtu neljä kertaa tunnssa. Mttauksssa käytetyt saunat olvat todennäkösest myös paremmn erstettyjä kun laskelmen esmerkksauna. Esmerkksauna ja mttausten saunat olvat kutenkn nn lähellä tosaan että teoreettsten laskelmen vodaan olettaa olevan okeansuuntasa. Lämpömttart näyttvät kakk samaa arvoa ptkän akaa ennen kun saunoja alettn lämmttää ja myös saunojen jäähdyttämsen jälkeen. Vodaan ss olettaa että mkäl lämpötlamttaren näyttämät arvot hettävät todellssta lämpötlosta nssä kakssa on samaa kokoluokkaa oleva vrhe. ällön vrheellä e ptäs olla suurta merktystä saunojen lämpötlaeroja laskettaessa. Mtattaessa suhteellsta lmankosteutta ja lman vrtausnopeutta käytettn kummassakn saunassa samaa mttara. ällön myös nden tuloksssa mttarn epätarkkuuden merktys on pen koska oleellsta on saunojen välnen ero evätkä tarkat arvot. ukaden erot olvat nn suura että mttaustuloksn vodaan suuntaa-antavast luottaa. Mtään lukuarvoja kuten tarkkaa akaa jollon II- uas alkaa säästää energaa vähän kvä ssältävään kukaaseen nähden e voda ottaa krjamellsest. ulokssta vodaan kutenkn päätellä että laskentaan perustuvat arvot olvat okeansuuntasa ja että II-ukaalla on mahdollsta säästää energaa vähän
16 kvä ssältävään kukaaseen verrattuna. arkkaan laskentaan perustuvat epävarmuudet ssältyvät laajempaan teknkan kanddaatntyöhön. 5 JOHOPÄÄÖSE Mttausten tulokset tukevat teoreettsa laskelma joden mukaan II-kukaalla saunan lämmttämseen kuluu enemmän energaa kun vähän kvä ssältävällä kukaalla. Suuremp energankulutus lämmtyksen akana johtuu suurelta osn suurempaan kvmassan stoutuneesta energasta joka saadaan hyödynnettyä myöhemmn saunan käytön akana ekä stä sks menetä ympärstöön. Suuremmasta energankulutuksesta van murto-osa selttyy lmanvahdon mukana ja vapan läp postuvana energavrtana ympärstöön. II-ukaan suuremman kvmassan ansosta kukaalle hetetty ves höyrystyy tehokkaast jo penemmässä lämpötlassa. Sks kysesellä kukaalla vodaan saunoa klpaljoden kukata heman penemmässä lämpötlassa. Penemmän lämpötlan ylläptämseen kukaalta vaadtaan penemp teho ja sks energaa säästyy saunoessa ja varsnkn saunavuorojen välsenä akana. II-ukaalla säästetään klpaljoden kukaaseen verrattuna energaa sllon kun käytönakasten energankulutuksen ero on II-ukaan eduks suuremp kun lämmtyksen akana energankulutuksen ero vertalukukaan eduks. Energansäästö saunan käytön akana rppuu saunan omnasuukssta ja stä kunka ptkään saunat ovat lämmtyksen jälkeen käytössä. Mttaustulokset osottavat että anakn taloyhtöden saunossa jossa saunotaan useta tunteja pävässä II-ukaan energankulutuksen ptäs olla penemp kun vähän kvä ssältävllä kukalla. Laskennassa käytetty esmerkksauna kuvas tavallsta kerrostalon yhtesösaunaa ja snä energaa säästettn jo alle kolmen tunnn pävttäsellä käytöllä. Pävttäseen käyttöön kuuluvat saunavuorot ja nden välnen aka.
Lte 1 Höyrystymslämmön merkttävän rooln kukaan energankulutuksessa vo todstaa käytännön esmerkllä: ukaalle kaadetaan kauhalla 1 dl (el 01kg) 50 o C astesta vettä mnuutn välen. Alla höyrystyvän veden massavrta okeassa ykskössä. q v m = 01kg / 60s = 0 00167 kg s Seuraavaks lasketaan ensn vesvrran lämmttämseen tarvttava teho ja toseks veden höyrystymseen vaadttava teho. kg kj qm vc p v ( ) H 1 = 000167 * 419 * (100 C 50 C) 0 35kW s kg C kg kj q m v r = 000167 * 60 3 77kW s kg uloksa tulee tulkta nn että pelkästään yhden desltran höyrystämnen mnuutn välen lsää kukaan tehonkulutusta keskmäärn 377 kw. El ss 15 mnuutn sanomsen akana pelkästään veden höyrystymnen kuluttaa 094 kwh sähköä. Vastaavana akana veden lämmtys höyrystymslämpötlaan lsää sähkönkulutusta van 009 kwh. Veden höyrystymsen ollessa nän paljon veden lämmtystä merkttävämp tekjä energankulutuksen kannalta vodaan kukaden energankulutuksa vertaltaessa veden lämpenemseen kuluva energa unohtaa tlanteen selventämseks.