Tekniikan Maailma: Vertailussa ilma

Comments

Transcription

Tekniikan Maailma: Vertailussa ilma
32 ● Rakennusmaailma 6/2011
Vertailussa
ilma-vesilämpöpumput
 Daikin Altherma
 Fujitsu Waterstage
 Mitsubishi Coolwex Duo
 Sanyo CO2 Eco
 Toshiba Estia
Ilma, vesi ja
sähkö öljyn
tilalle
Ilma-vesilämpöpumppu ottaa
lämmitysenergian ilmasta ja
siirtää sen veteen. Se soveltuu
siksi vesikeskuslämmitteisen talon
lämmityslaitteeksi ja sillä voi verraten
helposti korvata öljykattilan. Ilmavesilämpöpumppu on halvempi kuin
maalämpö, mutta vastaavasti se ei säästä
yhtä paljon sähköä.
HENRIK WECKSTRÖM
MIGUEL VERA, kuvat
E
dellisessä vertailussamme
(RM 9/10) simuloimme mittaustilanteessa taloa, jossa
oli lattialämmitys. Tällä kertaa otimme lähtökohdaksi sen, että öljykattila tai sähköpannu korvattaisiin
ilma-vesilämpöpumpulla. Niinpä
nostimme menoveden lämpötilapyynnön patteri- eli radiaattoriverkoston vaatimalle tasolle.
Lattialämmitys on lämpöpumpuille paljon otollisempi lämmönjakomuoto kuin patteriverkosto.
Ensinnäkin lämpöpumpun lämpökerroin on sitä parempi, mitä pienemmän lämpötilaeron se joutuu
kompressorilla tuottamaan. Lämpöpumppu tuottaa siis alle 40-asteista
vettä lattiakiertoon paljon pienemmällä energiamäärällä kuin 60-asteista vettä radiaattoreille. Itse asiassa valtaosa tämän testin laitteista ei
edes suostu tekemään yli 55-asteista menovettä, joten ne eivät sellaisenaan sovi korvaamaan öljylämmityskattiloita, ellei patteriverkostoon
tehdä muutoksia.
Toiseksi, koska ilma-vesilämpöpumput on ensisijaisesti suunniteltu lattialämmitysjärjestelmiin, ne
toimivat vaihtoventtiiliperiaatteella,
eli ne tekevät menovettä lämmitykseen ja lämmintä käyttövettä eri aikoina. Tämä siksi, että lämpökerroin
on parempi silloin, kun tehdään hieman viileämpää vettä lattiakiertoon.
Rakennusmaailma 6/2011 ● 33
Käyttövesi juoksutettiin vaa´an päällä seisovaan saaviin. Tavoitteena oli
50 litraa 55-asteista vettä kerralla. Mikäli veden lämpötila jäi alle tavoitteen, määrää lisättiin niin, että saavutettiin oikea energiasisältö.
Näin mitattiin
n PROJEKTIA varten MTT Vakola rakensi järjestelyn, joka mahdollisti kolmen koekappaleen samanaikaisen mittauksen. Mittaukset tehtiin maalis-toukokuussa 2011 kahdessa ryhmässä siten, että ensimmäisessä ryhmässä oli kolme ja jälkimmäisessä kaksi koekappaletta. Koekappaleiden kiertoveteen tuottama lämpö lauhdutettiin levylämmönsiirtimillä ja lauhdutettu energia laskettiin meno- ja paluuvesien lämpötilaerosta ja tilavuusvirtauksista. Lämpimän käyttöveden lämpötila mitattiin ja juoksutettu määrä punnittiin.
Oleellisin ero syksyn 2010 mittauksiin oli se, että lämmityskierron paluupuolelle sijoitettiin 200 litran lämmöneristetty puskurisäiliö. Toisena eroavaisuutena lämpimän käyttöveden lämpötila mitattiin T-tyypin termoelementeillä. Koska käyttöveden lämpötilan muutokset olivat nopeita, Pt-100-antureita kevy-
emmät termoelementit soveltuivat paremmin tällaiseen mittaukseen. Muut tulosten laskentaan käytetyt lämpötila-anturit olivat edelleen nelijohdinkytkettyjä Pt-100-antureita. Jokaisen koekappaleen sähkönkulutus mitattiin kahdella kWh-mittarilla siten, että lämpöpumpun ja lisävastusten kulutus voitiin erotella. Kaikissa mittauslämpötiloissa ulkotilaa simuloivan pakkashallin suhteellinen kosteus säädettiin höyrykostuttimella 80 prosenttiin. Ulkolämpötilassa +18 astetta tuotettiin vain lämmintä käyttövettä. Muissa lämpötiloissa koekappaleita kuormitettiin ottamalla niistä lämmitystehoa esimerkkitalon teoreettista lämmitystehon tarvetta vastaava määrä.
Mittaukset tehtiin lämpötilasta +18 0C aloittaen. Mittausten rytmi oli 24 tuntia siten, että aamulla noin klo 9 säädettiin ulkolämpötila. Kello 13 aloitettiin varsinainen tiedonkeruu, klo 14.30 tehtiin ensimmäinen käyttövesijuoksutus ja klo 15.30 toinen käyttövesi-
Mittausten periaate
Ilma-vesi–lämpöpumpun tuottama lämpö lauhdutettiin levylämmönsiirtimellä. Tuotettu lämpöenergia laskettiin meno- ja paluuveden lämpötilaeron ja tilavuusvirtauksen perusteella. Lisäksi
huomioitiin käyttöveden energiasisältö.
Mittausjärjestelyjä rakennettiin kolme rinnakkain, jolloin samanaikaisesti voitiin mitata
kolmea laitteistoa.
Ulkoyksiköt sijoitettiin MTT Vakolan pakkashalliin ja sisäyksiköt viereiseen laboratoriotilaan.
Mittauspisteet
1. Tuleva lauhdevesi
2. Lämmin lauhdevesi
3. Menovesi
4. Paluuvesi
5. Käyttövesi
6. Ulkolämpötila, 4 kpl
7. Suhteellinen kosteus
8. Tilavuusvirtaus
9. Sähkönkulutus, 2 kpl
10. Kennon lämpötila
11. Laboratorion lämpötila
12. Puskurisäiliön lämpötila
Vuorottelu johtaa käytännössä siihen, että moni pumppu keskeyttää talon lämmityksen silloin kun lämpimän käyttöveden menekki on suuri. Tämä ei lattialämmitetyssä talossa haittaa. Patterit sen sijaan kylmenevät nopeasti, ja silloin ne paukkuvat harmittavasti kutistuessaan ja jälleen taas laajetessaan. Patteriveden lämmön vaihtelu tuottaa siis turhaa melua ja rauhattomuutta, vaikka talon lämpötilavaihteluja ei huomaisikaan.
Tämän haitan kompensoimiseksi Mitsubishin maahantuoja katsoi parhaaksi lisätä omaan testijärjestelmäänsä satalitraisen ylimääräisen varaajan. Mitsubishin suuressa sisäyksikössä on 270-litrainen käyttövesivaraaja, mutta lämmin menovesi tehdään kierukassa. Lisäsäiliön on määrä pienentää lämmitysveden lämpötilan laskua käyttöveden val-
juoksutus. Käyttövettä juoksutettiin kerralla määrä, joka vastasi 50 litraa +8 C-asteesta +55 C-asteeseen lämmitettyä vettä. Juoksutettua määrää säädettiin siten, että yhden juoksutuksen energiasisältö oli 2,74 kWh. Toteutuneet kahden juoksutuksen energiasisällöt olivat 5,33–5,54 kWh/laite/ulkolämpötila. Käyttövesijuoksutukset vastasivat nelihenkisen perheen puolen vuorokauden lämpimän käyttöveden kulutusta.
Tiedonkeruujakson tuloksista ajalta klo 13.00–
01.00 laskettiin yhdistetty lämmityksen ja käyttöveden lämpökerroin (COP) sekä käyttöveden tuottamisen COP +18 asteen ympäristössä. Pelkän lämmityksen COP määritettiin em. tiedonkeruujakson kanssa kuusi tuntia limittyvältä jaksolta klo 19.00–07.00, jolloin koekappaleita ei kuormitettu käyttöveden juoksutuksella.
9
11
mistuksen aikana.
Koska Suomen kaltaisessa, kylmässä maassa lämmitys menee käyttöveden edelle, saattaisi kannattaa ohjelmoida laitteet Suomen talvessa painottamaan talon lämmittämistä ja tuottamaan käyttövettä vain, mikäli ylimääräisiä tehoja riittää. Esimerkiksi Daikinissa voidaan asettaa ulkolämpötila, jonka alapuolella käyttövesi lämmitetään vain sähkövastuksilla eikä lämpöpumpulla. Tämä parantaa hyötysuhdetta, koska käyttövesi pitää lämmittää kuumemmaksi kuin lämmityksen menovesi. Lämpöpumpulla kannattaa keskittyä tekemään mahdollisimman viileää vettä.
Testipaikassamme MTT:n Vakolan tutkimuskeskuksessa on mahdollista mitata kolme ilma-vesilämpöpumppua kerrallaan. Tarkoitus oli tälläkin kertaa mitata kuusi pump-
3v
ulkolämpötila
kWh
käyttöveden
juoksutus
sisäyksikkö
kWh
6 7
+18 °C
+7 °C
+2 °C
-7 °C
-15 °C
-20 °C
10
5
2
3
vaaka
lämmönsiirrin
puskurisäiliö 200 l
lauhdutuksen
säätö
8
1
4
lämmin
tulovesi
ulkoyksikkö
kylmä
tulovesi
tuloveden paineen
ja lämpötilan säätö
34 ● Rakennusmaailma 6/2011
12
4
3,5
COP lämmitys + käyttövesi
Daikin
Fujitsu
COP-arvot
3,0
Sanyo
Mitsubishi
Toshiba
2,5
2,0
1,5
1,0
+18
TEKNIIKKA
Ulkoyksikkö
Lämmitysteho
Ottoteho
Ilmoitettu COP
Kylmäaine, grammaa
Mitat, lks, mm
Paino kg
Sisäyksikkö
Mitat, lks, mm
Paino kg
Vastusteho
Käyttövesivaraaja
Tilavuus
Vastusteho
+7
+2
Ulkolämpötila
Toshiba
HWS-802H-E
8 kW
1,96 kW
4,08
R 410A 1,8 kg
900 x 890 x 320
63
HWS-802XWHT6-E
525 x 925 x 355
50
6 kW
HWS-2101CSHM3-E
210 l
2,75 kW
pua kahdessa vuorossa. Kävi kuitenkin niin, että useampi, jo mittauksiin ilmoittautunut pääedustaja
perui osallistumisensa. Kun toisen
kierroksen asennusten oli määrä alkaa, peräti kaksi edustajaa, joiden
kanssa oli etukäteen sovittu testistä, ilmoittivat etteivät he lähdekään
mukaan testiin. Kaikilla oli selityksenä jotakuinkin se, että päämies kielsi osallistumisen tutustuttuaan tes-
-7
Mitsubishi
PUHZ-HRP100HA2
11,2 kW
4,55 kW
3,24
R410A 5,5 kg
950 x 1350 x 330
134
Exclusive Duo HZDc
600 x 1990 x 660
137
9 kW
sisäyksikössä
270 l
-
Sanyo
SHP-C90MDN
9 kW
2,2 - 4,7 kW
3,5
R744(CO2) 1,74 kg
930 x 1235 x 340
118
SHP-TH90GDN-SW
596 x 1574 x 630
155
9 kW
kierukka
5,7 l
6 kW
taussuunnitelmaan.
Onneksi kuitenkin Fujitsu ja Daikin lähtivät testiin minimivaroitusajalla peruuntuneiden tilalle, mutta yksi testipaikka jäi harmillisesti tyhjäksi.
Jotakin se kertoo ilma-vesilämpöpumppujen ongelmista Suomessa,
että useat valmistajat eivät nähtävästi usko pumppujensa pärjäävän
testissämme.
-15
Fujitsu
WOYK112LAT
11,2 kW
2,51 - 4,16 kW
4,46
R410a 2,5 kg
900 x 1290 x 330
99
WSYK160DA9
450 x 1034 x 480
53
9 kW
OSO RTV 300VE
300 l
3 kW
-20
Daikin
ERLQ011CAW1
11,2 kW
3,15 kW
3,48
R410A 2,95 kg
900 x 1345 x 320
114
EKHBH016BA9WN
502 x 922 x 361
48
9 kW
EKHWS300B3Z2
300 l
3 kW
Bakteereja käyttövedessä
Suomen tiukat määräykset tuottavat myös hankaluuksia ilma-vesilämpöpumppujen maahantuojille
ja varsinkin asentajille. Rakennusmääräyksissä on säädetty, että lämminvesivaraajan minimilämpötilan
tulee aina olla vähintään 55 astetta.
Tämä siksi, ettei veteen pääsisi muodostumaan Legionella-bakteereja.
Useat laitteet eivät kuitenkaan
mielellään tekisi yli 50-asteista käyttövettä, koska sen lämpimämpää ei
oikeasti tarvita. Sen sijaan laitteissa
on ohjelmallinen Legionella-toiminto, joka lämmittää käyttöveden jopa
70-asteiseksi esimerkiksi kerran viikossa tai kahdessa, ja sen on määrä
hoitaa mahdollinen orastava Legionella pois päiviltä.
Koska rakennusmääräykset kuitenkin edellyttävät jatkuvasti vähintään 55-asteista vettä, joihinkin järjestelmiin on Suomessa jopa lisättävä erillisiä käyttövesivaraajia, jotka
nostavat hintaa, lisäävät asennuksen
vaikeutta ja pudottavat lämmitysjärjestelmän kokonaislämpökerrointa.
Lisäksi ne saattavat sotkea laitteen
huolellisesti suunniteltua, usein varsin monimutkaista toimintasykliä.
Lisävaraajista on toki se käytännön hyöty, että lämpimän käyttöveden jatkuva saanti varmistuu.
Lainsäätäjien olisi ehkä syytä tutkia, voisiko käyttövesimääräyksiä
mukauttaa joustavammiksi käyttöveden vaatimusten osalta, jotta
lämpöpumpuista voisi saada kaiken
hyödyn irti. Kun joidenkin pumppujen alkuperäistä käyttöveden valmistustapaa ei voi Suomessa suoraan käyttää, menetetään arvokkaita lämpökertoimia, mikä johtaa
energiankulutuksen kasvuun.
Tarjonta ja kysyntä eivät
kohtaa
Ilma- ja ilma-vesilämpöpumppujen
ilmoitettu suurin lämmitysteho ja
lämpökerroin COP mitataan +7 asteen lämpötilassa. Ilma-vesilämpöpumpuissa COP sidotaan lisäksi menoveden lämpöön; useimmilla on
lähtökohtana 35 astetta.
Esimerkkitalomme tarvitsee kuitenkin vain 3,3 kW lämmitystehoa
lämpötilassa +7 °C. Ulkolämpötilan laskiessa kylmäaineen höyrystyminen ulkoyksikön höyrystimessä hidastuu, joten pumpun lämmitysteho laskee. Samalla kompressorin työmäärä lisääntyy, kun yhä
© TM Rakennusmaailma / Osmo Päivinen, Lehtigrafiikka
Tiedot: sertifiointipäällikkö Pekka Rantti, MTT
Ilmasta veteen -lämpöpumppu
Lämpöpumppu tuottaa tarvittavan lämmön. Tietokone
ohjaa pumppuja ja venttiilejä. Niiden kautta säädellään
käyttöveden ja lämmityksen
Lämmitysveden
lämpö sopivaksi.
lähtöjohto
Kuori
Eriste
50 °C
Vesisäiliön koko
150 - 300 litraa
Käyttövesi
Täyttövesi
Sähkövastus
40 °C
30 °C
Lämpöpumpun
tuottama lämpö
siirtyy säiliöön,
jossa se lämmittää myös käyttöveden.
Lämmitysveden
paluujohto
Lämpöpumppu
(ulkoyksikkö)
Lämpöpumppu
Vesipumppu
LŠmpšpumpussaÊonÊsuljettuÊkierto,ÊjossaÊkylmŠaineÊ
muuttaaÊolomuotoaanÊkaasustaÊnesteeksiÊjaÊ
pŠinvastoin.Ê
KompressorissaÊkylmŠaineenÊ
paineÊjaÊlŠmpštilaÊnousevat.
KuumentunutÊkylmŠaineÊ
lŠmmittŠŠÊvesisŠilišn.
10ʼC
70ʼC
Ulkotila
Hšyrystin
PaisuntaventtiilissŠÊkylmŠaineenÊpaineÊjaÊlŠmpštila
laskevat.Ê
15ʼC
5Ê¡C
Ulkoyksikkš
Lauhdutin
UlkoilmaÊlŠmmittŠŠÊkylmŠainetta.Ê
SisŠtila
10ʼC
40ʼC
VesisŠiliš
VesisŠilišssŠÊlŠmpšpumpunÊtuottamaÊlŠmpšÊsiirtyyÊ
huoneistonÊlŠmmitysjŠrjestelmŠŠn.ÊSamallaÊ
saadaanÊlŠmpšÊmyšsÊkŠyttšveteen.Ê
kylmemmistä lähtökohdista pitää tehdä aina vain kuumempaa höyryä lauhduttimeen, joten lämpökerroin heikkenee. Tämä tarkoittaa, että siinä lämpötilassa, kun talo tarvitsisi sen lämpömäärän mitä pumppu parhaimmillaan tuottaa, pumpun teho onkin laskenut jopa puoleen nimellistehosta. 36 ● Rakennusmaailma 6/2011
Lämpöpumppujen lämmönvaihtimissa on kuitenkin varalla sähkövastuksia, jotka tulevat vaiheittain käyttöön, kun lämpöpumpun tuotto ei yksistään riitä.
Monessa pumpussa käykin niin, että kun sähkövastukset otetaan käyttöön täydellä teholla, sammuu ulkoyksikön kompressori ja siirry-
Päävesijohto
tään suoraan sähkölämmitykseen. Tämä ei välttämättä johdu siitä, että pumpusta ei vielä voisi olla hyötyä lämmöntuotossa, vaan siitä että laitteiston kokonaissähkönkulutus kasvaa niin suureksi, että tyypillisissä sähköliittymissä ei enää riitä tehoa kaikille. Jos lämmitykseen on varattu esimerkiksi 3 x 16 ampeerin liittymä, pumppu on sammutettava 9 kW:n vastusten alta. Vastukset tulevat yleensä mukaan vaiheittain, tyypillisesti kolme kilowattia kerrallaan. Ensimmäistä, usein toistakin, vastusta voi käyttää kompressorin kanssa rinnakkain. Testin Mitsubishin kompressorin ottoteho on suurimmillaan niin suuri, että se voi toimia rinnakkain vain ensimmäisen vastustason takia; jo toisen vastuksen mukaantulo sammuttaa kompressorin. Koska lämpöpumppu on talon ainoa lämmityslaite, ei voi ottaa riskiä, että liian suuri ottoteho polttaisi sulakkeet kovassa pakkasessa, siitähän se paniikki syntyisi. Itse lämpöpumpulle luvataan tuottoa –26 asteeseen asti.
Etenkin saneerauskohteissa, joissa öljykattila korvataan lämpöpumpulla, talon sähköliittymä on usein melko vaatimaton kooltaan. Eihän sähköä ole tarvittu kuin valaistuk-
seen ja hellaan. Kun kerran talossa on hormi, saunakin on usein puulämmitteinen. Monessa kohteessa olisi järkevää tilata järeämpi sähköliittymä lämpöpumpun hankinnan yhteydessä, vaikka siitä koituu lisäkustannuksia.
Ongelmana käyttövesi
Moni luulisi, että ilma-vesilämpöpumpun parhaita puolia olisi lämpimän käyttöveden tuotanto kesällä. Siksi ensimmäinen mittauksemme tehdään +18 ulkolämpötilassa, jotta laite voisi tuottaa pelkkää käyttövettä hyvällä kertoimella. Näin ei kuitenkaan tapahdu. Liekö käyttöveden tuotanto liian vähäinen tehtävä koko talon lämmitykseen pystyvälle lämpöpumpulle, että sinänsä edullinen COP-arvo laimenee koko järjestelmän tuottamiin häviöihin. Onhan siinä kiertovesipumppuja, ulkoyksikön tuulettimia ja paljon lämpöä säteilevää pinta-alaa. Joka tapauksessa pelkän käyttöveden lämpökertoimet jäävät vaatimattomiksi. Ainoastaan Mitsubishi saavutti yli kahden lämpökertoimen, useimpien muiden jäädessä puolentoista paikkeille. Jostain syystä Fujitsu onnistui käyttämään enemmän ener-
Kaikissa laitteissa on hyvin monipuoliset säätövalikot, joilla
pumppujen toimintaa ohjataan.
Toshiban valikoita pidettiin kaikkein helpoimpina ja selkeimpinä
käyttää.
giaa veden lämmitykseen kuin siitä
saatiin ulos, joten lämpökerroin jäi
alle ykkösen, eli suoran sähkölämmityksen tasolle.
Fujitsu käyttäytyi käyttövesimittauksessa erikoisesti. Muiden lailla
laitteen oli annettu käydä riittävän
kauan ja tasaantua ennen mittausjakson aloittamista, joten mitään
poikkeavaa ei odotettu. Kuitenkin
toisen käyttövesijuoksutuksen seurauksena kompressori käynnistyi ja
kävi kokonaiset kaksi tuntia. Tähän
kului sähköä suunnilleen saman verran kuin käyttövedessä saatiin energiaa ulos. Myöhemmin ennen puolen vuorokauden mittausjakson loppua kompressori kävi vielä lisää, ja lisäksi laite käytti jonkin verran lämmitysvastuksia.
Tätä energia-epäsuhdetta ei mittauksia tehdessä havaittu, koska silloin keskitytään keräämään raakadataa, jonka perusteella tulokset
myöhemmin lasketaan. Jälkikäteen
katsottuna näyttääkin todennäköiseltä, että käyttövesivaraaja ei jostakin syystä ollut riittävän lämmin
kun mittausjakso aloitettiin ja siihen
varastoitui mittausjakson aikana ylimääräistä energiaa. Tämä sitten kostautui heikkona käyttöveden lämpökertoimena.
Se, että Mitsubishi onnistuu käyt-
tövesimittauksessa parhaiten, johtuu osin siitä, että vastukset oli kytketty kokonaan pois. Koska pumput
priorisoivat käyttöveden tuotantoa,
ne tuppaavat käyttämään vastuksia
ensiapuna heti, kun huomaavat että lämminvesivaraaja alkaa jäähtyä.
Kun syksy saa ja lämmityskausi alkaa, myös lämpimän käyttöveden
lämpökerroin käytännössä paranee
muun aktiviteetin kohoamisen myötä. Mittauksissa on kuitenkin melko
mahdotonta täsmällisesti korvamerkitä, paljonko energiaa kulloinkin
menee lämmitykseen ja paljonko
käyttöveteen. Siksi ilmoitammekin
toteutuneet COP-luvut eli lämpökertoimet yhdistettyinä lämmityksen ja käyttöveden arvoina.
Öljykattilan tilalle
Testin lähtökohta oli, että noin 140-neliöisen vesikeskuslämmitteisen omakotitalon öljykattila korvataan ilmavesilämpöpumpulla. Kahdenkymmenen asteen pakkasessa talon lämmitystehon tarve on 8,3 kilowattia.
Kuten edelliselläkin kierroksella,
tämänkin testin laitteiden tehossa
on merkittäviä eroja. Tehokkain on
Mitsubishi, jonka ilmoitettu lämmitysteho on 11,2 kW. Saman tehon ilmoittavat toki myös Daikin ja Fujitsu.
Mitsubishin ilmoitettu suurin ottoteho on kuitenkin peräti 4,55 kW ja
kylmäpiirin täyttömäärä 5,5 kg, kun
muiden kylmäainemäärät jäävät alle kolmen kilon.
Mitsubishin onkin tarkoitus toimia niin, että lämpöpumppu säilyttää nimellistehonsa aina –15 asteeseen saakka, kun kilpailijoiden läm-
Valokatteella jatkat kesää
Järbolevyistä teet ulkotilan, josta sade ja liiallinen kuumuus
pysyvät poissa. Järbo PRO PC voittaa perinteisen valokate­
materiaalin mm. iskunkestävyydellään sekä lämpötilanvaih­
telukestävyydellään. Lisäksi se läpäisee erinomaisesti valoa
estäen samalla UV­säteilyn. Siksi annammekin levyille pi­
dennetyn 15 vuoden takuun! Tutustu myös ACOn muihin
kateratkaisuihin.
:
isiin
hin pihatuotte
stu ACOn mui
tu
tu
ja
a
ist
katte
Lue lisää valo
parha
www.pihasi
aksi.fi
HexaLine-kourut
Valokatteet
Kuraritiläjärjestelmät
Sadevesijärjestelmät
Ikkunat
mitysteho putoaa pakkasten kiristyessä. Testin pienimmän laitteen, Toshiban, nimellisteho on kahdeksan kilowattia ja sen ottoteho vain 1,96 kW. Kylmäaineen täyttömäärä on sekin vaatimattomat 1,8 kg.
Toshiba onkin testin vaatimuksiin nähden jopa alamittainen, mikä ei voi olla vaikuttamatta tulokseen. Kahden plusasteen lämpötilassa lämpöpumppu tuotti lähes neljän kilowatin tehon, mutta jo –7 °C lämpötilassa pumppu alkoi hiipua ja vastustehoa tarvittiin 2,5 kW, mikä heikensi lämpökerrointa. Kovimmissa pakkasissa laitteen 6 kW:n vastus ei edes riitä, vaan esimerkkitalomme kylmenisi. Pienemmässä talossa Toshiba olisi pärjännyt paremmin. Silti lämpöpumpun lähes täydellinen hiipuminen alle –10 asteen pakkasessa on Suomen oloissa heikko suoritus.
Suuri nimellisteho ei kuitenkaan takaa hyvää suoritusta. Toiseksi te-
hottomin laite, 9 kW:n Sanyo, suoriutui lämmitystehtävästä erinomaisesti ja oli itse asiassa testin ainoa, joka kykeni tuottamaan pyydetyn 60-asteisen menoveden 20 asteen pakkasessa. Vastaavasti tehokkain laite eli Mitsubishi lakkasi huippupakkasilla kokonaan toimimasta, eikä sitä huoltomiehen konsultoinnista huolimatta saatu elvytettyä. Niinpä Mitsubishi jäi kovimmassa pakkastestissä harmittavasti kokonaan ilman tulosta. Muissa +55 °C oli korkein mahdollinen menoveden lämpötila, mutta ne tuottivat kuitenkin kaiken tarvittavan lämmitysenergian. Kylmäaineet kamalia
myrkkyjä
Lämpöpumput periaatteessa säästävät energiaa, mutta niissä käytettävissä kylmäaineissa on ikäviä ominaisuuksia. Aikanaan käytetyt CFC-aineet eli halogenoidut kloo-
Aalto-yliopiston Energiatekniikan laitos laski
n AALTO-yliopiston Energiatekniikan laitos laati laskelmia testin lämpöpumppujen energiansäästöpotentiaalista. Lähtötietoina käytettiin MTT:n mittaamia lämpöpumppujen lämpökertoimia.
Tutkittavan rakennuksen lämmitystehontarve simuloitiin Etelä-Suomen olosuhteissa käyttäen rakennuksen sijaintina Helsinkiä ja säätietoina uutta Suomen energialaskennan tunnittaista Helsinki-Vantaan referenssivuotta (RakMk D3 2012). Simulointikohteena käytettiin yksikerroksista pientaloa, jonka huoneistoala on 136 m². Pientalosta tehtiin kolme simulointimallia, jotka kuvaavat vuosien 1960–1980, 1980–2000 ja 2000–2010 aikana rakennettuja pientaloja. Kaikissa laskentatapauksissa asuinhuoneiden lämmityksen asetusarvo oli 21 °C ja märkätilojen 23 °C. Rakennuksen kaikissa tiloissa oli käytössä vesiradiaattorit.
Rakennuksen käytöstä aiheutuvat lämpökuormat otettiin huomioon simuloitaessa pientalon lämmitystehontarvetta. Talossa asui nelihenkinen perhe, jonka elintavat vastaavat työssäkäyvää lapsiperhettä. Laskennasta vastasivat TkT Juha
Jokisalo ja professori Kai Sirén.
Laskettujen tapausten energiatulokset ja SPF-luvut. Taulukossa vuotuiset energiankulutukset on jaettu talon huoneistoalalla 136 m².
Energiatulokset kWh/m²a ja SPF-luvut:
Lämmitysjärjestelmä
Pientalo (1960-1980)
Vesik. sähkölämmitys
LP-lämmitys
LP-lämmitys
LP-lämmitys
LP-lämmitys
LP-lämmitys
Pientalo (1980-2000)
Vesik. sähkölämmitys
LP-lämmitys
LP-lämmitys
LP-lämmitys
LP-lämmitys
LP-lämmitys
Pientalo (2000-2010)
Vesik. sähkölämmitys
LP-lämmitys
LP-lämmitys
LP-lämmitys
LP-lämmitys
LP-lämmitys
Merkki
Vuotuiset energiankulutukset jaettu talon huoneistoalalla: 135,6 m²
Ostoenergia, kWh/m²a
Lämmitys
Ilmanvaihdon Tilojen
jälkilämmitys lämmitys
LP:n vaikutus
SPFLP-luku
Ostoostoenergian(Lämpöenergia
kulutukseen,
Yht
Kotitalous- Valaispumppu)
yht
kWh/m²a
sähkö
tus
Muu sähkönkulutus
LKV
Yht
Puhaltimet
SPFJärj-luku
(Lämmitysjärjestelmä)
Toshiba
Mitsubishi
Sanyo
Fujitsu
Daikin
-
155
86
102
79
96
72
36
30
18
27
43
23
191
116
119
106
138
95
-
25
25
25
25
25
25
7
7
7
7
7
7
32
32
32
32
32
32
223
147
151
137
170
126
-76
-72
-85
-53
-97
2,2
1,7
1,8
1,4
2,1
1,7
1,6
1,8
1,4
2,0
Toshiba
Mitsubishi
Sanyo
Fujitsu
Daikin
8
8
8
8
8
8
96
51
64
48
59
45
36
30
18
27
43
23
141
89
89
84
110
76
7
7
7
7
7
7
25
25
25
25
25
25
7
7
7
7
7
7
39
39
39
39
39
39
180
128
128
123
149
115
-52
-52
-57
-31
-65
2,1
1,7
1,8
1,3
2,1
1,6
1,6
1,8
1,3
2,0
Toshiba
Mitsubishi
Sanyo
Fujitsu
Daikin
8
8
8
8
8
8
70
37
46
35
43
33
36
30
18
27
43
23
114
75
72
71
94
64
7
7
7
7
7
7
25
25
25
25
25
25
7
7
7
7
7
7
39
39
39
39
39
39
153
114
111
110
133
102
-39
-42
-43
-20
-51
2,0
1,8
1,7
1,3
2,1
1,6
1,7
1,7
1,2
1,9
TM-testi:SPF-luvut ja pientalojen vuotuiset energiankulutukset
Taulukossa olevia termejä:
Ilmanvaihdon jälkilämmitys = ilmanvaihtokoneen sähköisen jälkilämmityspatterin sähkönkulutus
Tilojen lämmitys = tilojen lämmityksen sähkönkulutus (lämpöpumpun sähkönkulutus, kun lämpöpumppu käytössä tai muussa tapauksessa vesikiertoisen sähkölämmityksen sähkönkulutus)
LKV = käyttöveden lämmityksen sähkönkulutus
Puhaltimet = ilmanvaihtokoneen puhaltimien sähkönkulutus
Kotitaloussähkö = pistorasioihin kytkettävien laitteiden sähkönkulutus
Valaistus = valaistuksen sähkönkulutus
LP:n vaikutus ostoenergiankulutukseen = lämpöpumpun tuoma sähköenergiansäästö vuodessa vesikiertoiseen sähkölämmitykseen verrattuna
SPFLP-luku = vuotuinen lämpöpumpun tuottama käyttöveden ja tilojen lämmitysenergia jaettuna lämpöpumpun sähkönkulutuksella
SPFJärj-luku = vuotuinen lämpöpumpun ja lisälämmitysvastusten tuottama käyttöveden ja tilojen lämmitysenergia jaettuna lämpöpumpun ja lisälämmitysvastusten sähkönkulutuksella
38 ● Rakennusmaailma 6/2011
Daikinin, Fujitsun ja Toshiban sisäyksiköt ovat seinälle ripustettavia niin
sanottuja hydrobox-yksiköitä eli vesiyksiköitä. Ne sisältävät muun muassa tehokkaan lämmönvaihtimen, paisuntasäiliön, menoveden kiertovesipumpun ja ohjauslogiikan käyttöpaneeleineen. Käyttöveden varaaja
on näissä erillinen säiliö.
rifluorihiilivedyt tuhosivat – ja tuhoavat edelleen – maapallon otsonikerrosta. CFC-aineet on nyttemmin kielletty ja korvattu vähemmän
vaarallisilla aineilla kuten fluorihiilivedyillä (HFC). HFC-aineet, kuten
lämpöpumpuissa yleisesti käytettävä R410A, eivät tuhoa otsonikerrosta, mutta ne ovat erittäin pahoja
kasvihuonekaasuja.
Esimerkiksi kilo R410A:ta vastaa
1970 kiloa hiilidioksidia ilmakehässä. Korrekteina termeinä ilmaistaan,
että R410A:n GWP (global warming
potential) on 1970. Siksi kylmäpiirit
eivät saisi vuotaa, ja huoltojen yhteydessä on kaikki kylmäaine otettava
tarkasti talteen.
Kaikki muut valmistajat käyttävät
kylmäainetta R 410, mutta Sanyo on
valinnut oman tiensä. Kylmäaineena
on R744 eli hiilidioksidi. Sen kylmäntuotto on hyvä, se on myrkytöntä ja
palamatonta, hinnaltaan halpaa ja
sen GWP on tasan 1.
Hiilidioksidin ongelmana ovat
sen vaatima korkea paine ja alhainen kriittinen lämpötila (+31 0C),
mikä asettaa erityisvaatimuksia koko kylmäpiirille. Kriittisellä lämpötilalla tarkoitetaan sitä lämpötilaa, jossa aine ei suostu enää nesteytymään
korkeassakaan paineessa. Sanyo on
kuitenkin ratkaissut ongelmat kaksivaiheisella kompressorilla, joka nostaa paineen aina 12,5 megapascaliin
asti (125 bar).
Ylipäänsä koko kylmäala pyrkii
kohti haitattomien kylmäaineiden
käyttöä, joten Sanyo on tässä mielessä edelläkävijä.
Korkean käyttöpaineen takia Sanyon kylmäpiiri on hermeettisesti
suljettu, ja lämmönvaihdin on ulkoyksikössä. Vesiletkut kytketään suoraan ulkoyksikköön, eikä kylmälaiteasentajalle ole lainkaan töitä.
Säätöjä kannattaa opiskella
Ilma-vesilämpöpumput ovat hienos-
Baygonilla pääset hyönteisistä eroon nopeasti, tehokkaasti ja järkevästi. Pieni määrä ainetta riittää. Valitse
Baygon-aerosoli, -muurahaissyötti tai -sirote aina käyttötarkoituksen mukaan – ja saat rauhan hyönteisiltä.
Kuluttajapalvelu puh. 0800 92299, klo 13–15. www.baygon.fi
Käytä torjunta-ainetta turvallisesti. Lue aina etiketti ja
valmistetiedot ennen käyttöä.
Ulkoyksiköt asennettiin jalustoille Vakolan pakkashalliin. Hallissa on niin mahtava kylmäkoneisto, että kolmen
tehokkaan ulkoyksikön aikaansaama yhteinen jäähdytysteho ei niin sanotusti tuntunut missään. Hallissa ylläpidettiin 80 prosentin ilmankosteus höyrykostuttimella, koska ulkoyksiköiden höyrystimet keräsivät tehokkaasti kosteutta pintaansa.
tuneita laitteita, joissa on erittäin kehittynyt valikko-ohjaus. Lähes kaikkia lämmitykseen liittyviä parametreja voi säätää. Esimerkiksi Mitsubishi Duossa on erittäin monipuolinen käyttöjärjestelmä, jolla voidaan ohjata kolmea erillistä lämmityspiiriä, käyttövesiasetuksia, mahdollisia aurinkokeräimiä, lisälämmityksen sähkövastuksia sekä ulkoyksikön toimintaa. Ohjelmallisesti voi myös rajoittaa ulkoyksikön minimi- ja maksimitehoja, seisonta-aikoja ja lämpötiloja.
Vakioasetuksilla ilma-vesilämpö-
pumput asettavat aina käyttöveden valmistamisen etusijalle. Tämä tarkoittaa, että jos käyttövettä otetaan paljon kun koko perhe käy suihkussa, lämmitys saattaa katketa tuntikausiksi.
Kun asentajat asentavat laitteen, ne yleensä ottavat käyttöön jonkin peruskäyrän, jossa menoveden lämpötila nousee suunnilleen saman verran kuin ulkolämpötila laskee. Kiinteistön haltijan omaksi tehtäväksi jää siten tarkkailla laitteen toimintaa ja tarvittaessa pyrkiä säätämään laitteen toiminta optimaaliseksi niin asumismukavuuden kuin energiankäytön suhteen. Tehtävä ei ole helppo, ja asentajat kertovatkin huoltokäynneistä, joilla nollataan yli-innokkaiden isäntien tekemät ”parannukset”. Ellei käyttöohjeisiin perehdy kunnolla, on parempi antaa pumpun käydä perusasetuksilla.
Internetin lämpöpumppufoorumeissa on jopa merkki- ja mallikohtaisia käyttökokemuksia ja säätöehdotuksia. Monista puheenvuoroista näkee, että kirjoittajat ovat oikeasti hyvin perillä laitteensa ominaisuuksista. Ylipäänsä keskustelu on ainakin ajoittain korkeatasoista ja rakentavaa, joten netistä saatavaa apua ei kannata väheksyä, joskin asiallisen tiedon löytäminen voi olla työn takana. Loppuarvostelu
Daikin Altherma
Pääedustaja: Recair Oy
Hinta asennettuna: 12 000–13 000 euroa
n DAIKIN osallistui vertailuun hyvin samantyyppisellä kalustolla kuin edellisessä testissä. Korkea ulkoyksikkö on varustettu kahdella puhaltimella, sisäyksikkö on pienikokoinen hydrobox-lämmönvaihdin, ja erillisen lämminvesivaraajan tilavuus on 300 litraa. Varaajassa on myös liitännät aurinkokeräimille. Sisäyksikön vastusten teho on 9 kW, ja varaajassa on vielä 3 kW hätävarana. Daikin toimi läpi koko testin luotettavasti ja eleettömästi. Käyttöveden lämpötila oli tasainen, mutta lämmityksen kiertovesipumppu sammui usein pitkäksi toviksi käyttöveden oton jälkeen. Laiteessa ovat erilliset käyttöveden ja lämmitysveden virtakatkaisijat.
Daikinin lämpökerroin on keskimäärin testin paras. Aalto-yliopiston tekemässä esimerkkilaskelmassa Daikin on ainoa, joka saavuttaa kakkosella alkavan SPF-luvun, joka siis tarkoittaa koko vuoden keskimääräistä hyötysuhdekerrointa. Se tarkoittaa, että Daikinin lämpöpumppu säästää puolet lämmitykseen tarvittavasta energiasta.
40 ● Rakennusmaailma 6/2011
Sisäyksikkö
Ulkoyksikkö
Sisäyksikkö
Fujitsu Waterstage
Ulkoyksikkö
Pääedustaja: FG Finland Oy
Hinta asennettuna: 11 000-12 000 euroa
n FUJITSUN kokoonpano on periaatteessa kovin Daikinin kaltainen; suunnilleen samannäköinen ulkoyksikkö, samantyyppinen
sisäyksikkö, ja miltei samanlainen, saman
norjalaisen valmistajan tekemä 300 litran
lämminvesivaraaja. Molempien ilmoitettu
huipputeho on myös sama, 11,2 kW. Käytännössä kompressori tuotti suurimman
tehonsa -7 °C lämpötilassa, jolloin tuotto
oli 6,09 kW.
Fujitsu katkaisi usein lämmityskierron
käyttöveden oton jälkeen niin plus- kuin
miinus-merkkisissä ulkolämpötiloissa. Käyttöveden lämpö sen sijaan pysyi hyvin tasaisena.
Fujitsun lämpöpumppu toimi sinänsä
luotettavasti ja tuotti vielä alimmassakin
mittauslämpötilassa (-20 ºC) toiseksi parhaiten energiaa lämpöpumpulla (4,34 kW).
Kokonaisuuden lämpökerroin oli kuitenkin
keskimäärin muita alhaisempi.
Laskelmissa käyttöveden kertoimena on
käytetty pelkän käyttöveden mittauksessa
saavutettua kerrointa, joka on huonompi
kuin suoran sähkölämmityksen. Niinpä SPFluvuksi laskettiin ainoastaan 1,4–1,2, mutta
todellisuudessa pumppu pärjää todennäköisesti paremmin.
Forte Kivitalot on pientalorakentamisen edelläkävijä Suomessa.
Tarjoamme sinulle arkkitehtien
yksilöllisesti suunnitteleman
korkealaatuisen kodin markkinoiden parhaasta materiaalista.
Tutustu Forte Kivitaloihin
www.fortekivitalot.fi.
”Ota yhteyttä ja kerro meille
perheesi asumisen unelmista.
Rakennamme kanssasi
kestävän kodin kivestä.”
PETRI KEMPPINEN
Toimitusjohtaja
FORTE Kivitalot
PUH 010 229 9200
[email protected]
www.fortekivitalot.fi
FORTE ESPOO
PUH 010 229 9202
FORTE LAHTI
PUH 010 229 9204
FORTE LAPPEENRANTA
PUH 010 229 9205
FORTE TAMPERE
PUH 010 229 9207
FORTE KUOPIO
PUH 010 229 9210
FORTE VAASA
PUH 010 229 9211
www.fortekivitalot.fi
www.xella.com
Mitsubishi Coolwex Duo
Sisäyksikkö
Ulkoyksikkö
Sisäyksikkö
Ulkoyksikkö
Pääedustaja: Kataikko Oy
Hinta asennettuna: noin 13 000 euroa
n MITSUBISHIN ulko- ja sisäyksiköt ovat ryhmän suurimmat. Kahden tuulettimen ulkoyksikkö on levein, korkein ja painavin. Sisäyksikkökin on kaksi metriä korkea laitekaappi, jossa on 270-litrainen lämminvesivaraaja.
Mitsubishin lämpöpumppu on ryhmän tehokkain. Zubadan-ulkoyksikkö on mitoitettu niin, että se säilyttää täyden tehonsa –15 °C saakka. Sen näkee siitä, että kylmäainemäärä on lähes kaksi kertaa suurempi kuin muissa, ja suurin ottoteho on myös ryhmän suurimpia. Pääedustaja oli niin varma lämpöpumpun kyvystä selviytyä testitilanteesta, että kytki apuvastukset kokonaan pois testiä varten.
Mitsubishi toimikin hienosti ilman vastuksia jopa –15 asteen pakkasessa, joskin toinen käyttöveden otto jo teki kuopan lämpötilakäyriin. Viimeisessä, –20 asteen lämpötilassa menoveden lämpötila ehti saavuttaa 49 astetta, mutta käyttöveden otto aiheutti toimintahäiriön, jolloin laite meni vikatilaan. Niinpä kunnollisia alimman lämpötilan tuloksia ei saatu. SPF-luku kenties kärsii tästä hieman, mutta Mitsubishi saavuttaa kuitenkin SPF-luvun 1,6, mikä on testin keskitasoa. Sanyo Co2 Eco
Pääedustaja: Ahlsell Oy
Hinta asennettuna: Noin 11 500 euroa
n SANYON kaksiosaisen kokonaisuuden rakenne on selkeä. Ulkoyksikössä on paitsi lämpöpumppu, myös lämmönvaihdin, joten ulkoyksikköön kytketään sähköjen lisäksi vain vesiletkut, eikä kylmälaiteasentajalle ole töitä. Kylmäaineena Sanyo käyttää myrkytöntä hiilidioksidia, ja kylmäpiirissä käytetään poikkeuksellisen korkeita paineita.
Sisäyksikkö on suuri, kierukoilla ja vastuksilla varustettu varaajasäiliö, jonka tilavuus on 223 litraa. Käyttövesi lämpenee kierukassa, jonka tilavuus on 5,7 litraa. Varaajassa on 9 kW:n vastukset kiertovedelle ja 6 kW:n vastukset käyttövedelle, mutta kaikkia ei luonnollisesti käytetä yhtä aikaa.
Sanyo oli ainoa, joka saavutti pyydetyn (60 °C) menovesilämpötilan 20 asteen pakkasessa, eikä siinä esiintynyt mitään toimintahäiriöitä testin aikana. Tarvittaessa se olisi tehnyt jopa 70-asteista vettä. Laitteen COPlukemat eivät päätä huimaa, mutta tasaisuudellaan se saavutti silti SPF-luvun 1,8, joka on testin toiseksi paras. Ja –20 °C pakkasessa Sanyo tuottaa vielä lähes 6 kW lämpöpumpulla COP-arvon ollessa 1,4 eli Sanyo on kovassa pakkasessa ylivoimainen. 42 ● Rakennusmaailma 6/2011
Sisäyksikkö
Toshiba Estia
Ulkoyksikkö
Pääedustaja: Carrier Oy
Hinta asennettuna: 8500–9500 euroa
n TOSHIBA on testin pienitehoisin lämpöpumppu. Ulkoyksikkö muistuttaa niin kooltaan, painoltaan kuin teholtaan tavallista
ilma-ilmalämpöpumppua. Sisäyksikkö on
seinälle ripustettava pieni hydrobox-lämmönvaihdin. Erillinen 210-litrainen lämminvesivaraaja on varustettu 2,75 kW:n lisävastuksella.
Toshiban valikkorakenne on selkeä ja
helppotajuinen, kuten käyttöohjekin. Laite
katkoi lämmitystä lämpimämmissä ulkolämpötiloissa käyttöveden oton jälkeen joskus
puoleksikin tunniksi. Jo –15 °C:ssa oli vaikeuksia ulkoyksikön toiminnan kanssa – sekä
lämpöpumppu että vastukset temppuilivat.
Siinä lämpötilassa lämpöpumpun tuotto oli
enää 1,27 kW, ja muu lämmitys hoitui vastuksilla. –20 asteessa ulkoyksikkö ei käynyt
enää ollenkaan, eivätkä 6 kW:n vastukset
riittäneet lämmitykseen. Käyttövesi sentään
pysyi lämpimänä.
SPF-luvun eli vuosisäästön laskennassa
Toshiba kärsii myös pienitehoisuudestaan,
mutta plusasteilla saavutettujen hyvien lämpökerrointen ansiosta laskettu SPF-luku on
silti 1,7. Jos katsomme saraketta, jossa on
laskettu pelkän lämpöpumpun tuottamat
säästöt, Toshiban vertailuluku on koko ryhmän paras, peräti 2,2. Pienen tai huippueristetyn talon lämpöpumppuna Toshiba menestyisi paremmin.
Asuntolainaa,
remonttirahaa,
kulutusluottoa…
Kun tarvitset rahaa suuren tai pienen unelmasi toteuttamiseen, pyydä
lainatarjous Tapiola Pankista. Keskitä samaan pakettiin tärkeät
vakuutukset Tapiolasta – ja voit saada tuntuvaa taloudellista etua!
Kerromme mielellämme lisää: tapiola.fi sekä palvelunumerot
01019 5102 (pankki) ja 01019 5100 (vakuutukset) ma–pe 8–20.
Palveluntarjoajat: Keskinäinen Vakuutusyhtiö Tapiola, Keskinäinen Henkivakuutusyhtiö Tapiola, Tapiola Pankki Oy, Tapiola Varainhoito Oy
Puhelut: Tapiolan 01019-palvelunumeroihin lankapuhelimesta paikallisverkkomaksu kaikkialta Suomesta, matkapuhelimesta oman operaattorin matkapuhelumaksu.
Oikea lämpöpumppu
oikeaan paikkaan
Tässä lehdessä on testattu ilma-vesilämpöpumppuja vanhaa
öljylämmitystaloa vastaavissa olosuhteissa. Tällainen
suhteellisen korkeata lämpötilaa vaativa patterilämmitys
on erittäin haastava kylmästä ulkoilmasta lämmön ottaville
lämpöpumpuille.
L
ämpöpumppujen nopea kehitys on johtanut tilanteeseen, jossa moni harkitsee talonsa lämmitystavan vaihtoa lämmityskulujen alentamiseksi. Myös uusissa pientaloista joka toinen on päätynyt maalämpöpumppuun, ilma-vesi tai poistoilmalämpöpumppuun. Kuluttajat eivät ole suinkaan väärässä, koska onhan lämmitystavan vaihtaminen suurin yksittäinen energiansäästötoimenpide, joka hyvin toteutettuna voi puolittaa rakennuksen kokonaisenergiankulutuksen, sähköt ja lämmöt mukaan lukien. Sillä edellytyksellä, että talo on muuten kohtuullisessa kunnossa. Suomalaiset talot ovat sinänsä kautta aikojen olleet hyvin lämmöneristettyjä, mutta jos talo on erityisen hatara, ilmanpitävyys on laitettava kuntoon mahdollisuuksien mukaan. Lisälämmöneristäminen tulee ajankohtaiseksi lähinnä julkisivu- ja kattoremonttien yhteydessä.
Uudet talot on helppo suunnitella minkä tahansa järjestelmän ehdoilla, mutta vanhoissa taloissa olemassa oleva lämmitysjärjestelmä voi asettaa tiukat ehdot valittavalle lämpöpumpulle. Tässä lehdessä on testattu ilma-vesilämpöpumppuja van44 ● Rakennusmaailma 6/2011
haa öljylämmitystaloa vastaavissa olosuhteissa. Tällainen suhteellisen korkeata lämpötilaa vaativa patterilämmitys on erittäin haastava kylmästä ulkoilmasta lämmön ottaville lämpöpumpuille. Seuraavassa on tarkasteltu lämpöpumppujen toimintaedellytyksiä ja nyrkkisääntöjen paikkaansa pitävyyttä vanhoissa ja uusissa taloissa.
Maalämpöpumppulämmityksen nyrkkisääntönä on käytetty lämpökerrointa 3. Se tarkoittaa, että yhdellä kilowattitunnilla sähköllä lämpöpumppu tuottaa kolme kilowattituntia lämpöä. Ilma-vesilämpöpumppujen vastaava nyrkkisääntö on 2. Toinen maalämpöpumpun nyrkkisääntö on, että sähkölämmitteiseen taloon asennettuna se puolittaa energialaskun. Onkin olennaista tietää, missä tilanteissa näitä nyrkkisääntöjä voidaan käyttää.
Ongelmia korkeista
menoveden lämpötiloista
Lämpöpumppujen tehokkuus on suorassa riippuvuudessa lämmönlähteen (maaperä tai ulkoilma) ja lämmitysjärjestelmän veden lämpötilaerosta. Tämän vuoksi matalalämpötilajärjestelmät, kuten lattialämmitys, soveltuvat hyvin lämpö-
pumpuille. Uusissa taloissa myös patterilämmitys voidaan mitoittaa matalalämpötilaisena. Vanhassa talossa patterilämmitys voi olla mitoitettu 70 °C tai 80 °C menoveden lämpötilalle mitoitusulkolämpötilan tapauksessa (–26 °C Helsingissä, –32 °C Jyväskylässä ja –38 °C Sodankylässä). Tällainen korkea lämpötila on liikaa tavanomaisille lämpöpumpuille. Lämpötilatasoa saadaan alemmaksi lisälämmöneristyksellä, ilmanvaihdon lämmöntalteenoton asentamisella tai vaihtamalla patterit suurempiin. Pelastava tekijä voi olla myös se, että vanhat patterit on aikoinaan reilusti ylimitoitettu. Usein käyttäjä tämän tietää, kun on seurannut menoveden lämpötilaa talvipakkasilla. Testissä päädyttiin siihen, että keskivertoöljylämmitystalossa 65 °C-asteen menoveden lämpötila riittäisi – ylimitoituksen varaan laskettuna ja ehkä kerran ikkunatkin on vaihdettu jo parempiin. 65 °C menoveden lämpötila on kaikkea muuta kuin otollinen lämpöpumpuille, koska pitäisi tavoitella 30–45 °C lämpötilaa. Kaikki lämpöpumput eivät 65 °C vettä edes pysty tuottamaan, toki se onnistuu sähköisellä lisälämmitysvastuksella, mutta energiatehokkuus voi jää-
JAREK KURNITSKI,
Sitran Energiaohjelma
dä varsin huonoksi. Vuoden 2012 rakentamismääräyksiin, RakMK osa D5 2012, on ohjeistettu lämpöpumppujen laskenta. Näissä ohjearvotaulukoissa korkein menoveden lämpötila on 60 °C. Testin tulokset vahvistavat tämän rajan hyvin, kun ainoastaan yksi viidestä testatusta ilma-vesilämpöpumpuista pääsi 65 °C menoveden lämpötilalla em. lämpökertoimen nyrkkisääntöön 2. Ei siis ole välttämättä mielekästä mennä asentamaan ilma-vesilämpöpumppua sellaiseen korkealämpötilaiseen järjestelmään.
Tarkastellaan seuraavaksi, miten voi itse tehdä yksinkertaisen laskelman lämpöpumpun energiansäästöstä. Lähtötiedoksi tarvitaan rakennuksen energiankulutus, jonka saa sähkö- ja öljylaskuista. Jos on sähkölämmitys, lämmitysenergian kulutuksen saamiseksi pitää sähkölaskun energiankulutuksesta vähentää kotitaloussähkön ja muiden laitteiden osuus. Jos nelihenkisen perheen sähkölämmitteisessä talossa menee vuodessa 35 000 kWh/a sähköä, laitteille voi laskea 5000 kWh/a. Lämmitysenergian kulutukseksi jää siten 30 000 kWh/a, josta tilojen lämmityksen osuudeksi voi arvioida 25 000 kWh/a ja lämpimän käyt-
68,3
16,7
18,3
33,0
136
1,9
66,8
0,0
14,3
33,0
114
2,5
Ilma-vesilämpöpumppu
Helsinki
Jyväskylä
Sodankylä
2,8
2,8
2,7
2,5
2,5
2,4
2,3
2,3
2,2
2,2
2,1
2,1
1,8
1,6
1,3
ja 60 °C max. menoveden lämpötila riittää. Laskenta edistyy niin, että
tilojen lämmitystarve (167 kWh/(m²
a) jaetaan lämpökertoimella maalämpöpumpun tapauksessa. Ilmavesilämpöpumpun tapauksessa 90
% tästä lämmitystarpeesta jaetaan
lämpökertoimella ja 10 % jää hoidettavaksi sähkövastuksella. Vastaavasti käyttöveden lämmitystarve jaetaan käyttöveden lämmityksen lämpökertoimella. Muussa sähkönkulutuksessa (kotitaloussähkö
ja ilmavaihto) ei tapahdu muutosta.
Ostoenergian kulutus tippuu lähtötilanteen 233 kWh/(m² a) ilma-vesilämpöpumpun tapauksessa arvoon 136 kWh/(m² a) ja maalämpöpumpun tapauksessa 114 kWh/
(m² a). Keskimääräiseksi lämpökertoimeksi, jossa sähköinen lisälämmitys on mukana (eli lämpöpumpun ja lisälämmityksen tuottama
lämpöenergia jaettuna lämpöpumpun ja lisälämmityksen kuluttamalla sähköenergialla), saadaan vastaavasti 1,9 ja 2,5. Korkean menoveden
lämpötilan tapauksessa maalämpöpumpun nyrkkisääntö, keskimääräinen lämpökerroin 3, ei ihan toteudu
ja ilma-vesilämpöpumppu jää myös
hieman kakkosesta. Maalämpöpumpun toinen nyrkkisääntö siitä, että
kokonaisostoenergian kulutus puolittuu, kuitenkin toteutuu hyvin tällaisessa keskivertotalossa.
Tällaisen laskelman voi helposti suorittaa omilla kulutusluvuilla
ja arvioida ratkaisun kannattavuuden. Lämpöpumpputoimittajat tarvitsevat samat kulutuksen lähtöarvot ja tekevät omilla mitoitusohjelmilla tarkemmat laskelmat tarjousvaiheessa.
Uuden pientalon
energialaskelma
Vertailun vuoksi esimerkkilaskelma
on toistettu uudessa 2010 rakentamismääräysten mukaan rakennetussa samankokoisessa pientalossa. Ilmanvaihdon lämmön talteenotosta
sekä paremmasta lämmöneristyksestä ja ilmanpitävyydestä johtuen
lämmitysenergian tarve on nyt huomattavasti pienempi. Lisäksi lämpökertoimet ovat parempia tilojen
lämmityksessä, koska 35 °C menoveden lämpötila riittää hyvin lattialämmitykselle. Käytetyt lämpökertoimet
ovat 3,3 ja 2,65 maalämpöpumpulle ja ilma-vesilämpöpumpulle, jotka
ovat lämpökerrointaulukon 40:n ja
30 °C väliarvoja. Energiankulutukset ovat huomattavasti pienempiä,
ja myös keskimääräiset lämpökertoimet parempia, lähellä em. nyrkkisääntöjä. Maalämpöpumpun tapauksessa toteutuu taas kokonaisenergiankulutuksen puolittuminen.
Jos halutaan arvioida, täyttääkö
talo 2010 vuoden 2012 rakentamismääräykset, on ostoenergian kulutuksesta laskettava vielä E-luku. Sen
laskemiseksi ostoenergia kerrotaan
ko. energiamuodon kertoimella, joka on sähkölle 1,7. Tuloksena saa-
daan 226 sähkölämmityksen tapauksessa, 135 ja 112 lämpöpumppujen tapauksessa. RakMK D3 2012:n
vaatimus 150 m² pientalolle on E-luku 162 (vaatimus riippuu pinta-alasta). Näin kummankin lämpöpumpun tapauksessa vaatimus täytetään
helposti, mutta sähkölämmitteinen
talo ei täytä vaatimusta.
Yhteenvetona voidaan todeta, että lämpöpumpuilla on saavutettavissa suuret energiasäästöt erityisesti, mikäli pysytään järkevissä menoveden lämpötiloissa. Yli 60 °C max.
menoveden lämpötilan tapauksessa pitää toimittajalta varmistaa, että
lämpöpumppu soveltuu tällaiseen
käyttötarkoitukseen ilman merkittävää energiatehokkuuden heikkenemistä. Ilma-vesilämpöpumpuilla
rajaa tulee yleensä aikaisemmin vastaan, koska ne joutuvat ottamaan
lämmön kylmästä ulkoilmasta.
Tässä lehdessä julkaistu lämpöpumpputesti osoittaa suurehkoja
eroja eri ilma-vesilämpöpumppujen välillä, vaikka kaikki testissä olleet lämpöpumput edustivat hyvin tunnettuja tuotemerkkejä. Erot
ovat ehkä korostuneet ankaran testausohjelman takia, mutta ne kertovat myös siitä, että lämpöpumppuliikkeiden pitäisi tarkemmin katsoa käyttötarkoitukseen soveltuvat tuotteet, kun muutama lämpöpumppu ei edes suostunut toimimaan –20 °C pakkasella. Jokaisen
pitäisikin varmistaa, että tuote saavuttaa vähintään RakMK D5 2012:n
lämpökertoimien ohjearvot. Ellei niitä saavuteta, siitä pitäisi myös selkeästi ilmoittaa, jotta se voitaisiin ottaa
laskelmissa huomioon. Näyttäisi siis
olevan tarvetta lämpöpumppujen
testaukselle Suomen oloissa.
Ostoenergia
Talo 2010
Max. menoveden lämpötila 35°C
Tilojen ja ilmanvaihdon lämmitys, kWh/(m2 a)
Sähköinen lisälämmitys, kWh/(m2 a)
Käyttöveden lämmitys, kWh/(m2 a)
Muu sähkönkulutus, kWh/(m2 a)
Ostoenergia yhteensä, kWh/(m2 a)
Keskimääräinen lämpökerroin
Maalämpöpumppu
Yllä olevassa taulukossa on laskettu lähtökohtaisesti sähköllä lämpenevän 1970-luvun talon energiankulutus lämpöpumpuilla. On oletettu,
että talossa on vesipatterilämmitys
”Lämpöpumppuliikkeiden
pitäisi tarkemmin katsoa
käyttötarkoitukseen
soveltuvat tuotteet”
Ilma-vesi lämpöpumppu
Seuraavan energialaskelman tulokset on esitetty ominaiskulutuksina
lämmitettyjä lattianeliöitä kohden.
Lähtöarvoina on käytetty em. kWhlukuja ja talon kooksi on oletettu
150 m². Vanhan pientalon tulokset
on laskettu menoveden lämpötilaa
60 °C vastaavilla lämpökertoimilla, mitkä ovat tilojen lämmitykselle Helsingissä 2,5 ja 2,2 sekä käyttövedelle 2,3 ja 1,8 vastaavasti maalämpöpumpulle ja ilma-vesilämpöpumpulle. Ilma-vesilämpöpumppu
tarvitsee tietyn määrän sähköistä lisälämmitystä, koska lämmönluovutus laskee ulkolämpötilan laskiessa.
Esimerkissä on oletettu, että ilmavesilämpöpumpun nimellisteho, joka ilmoitetaan +7 °C ulkolämpötilalla, valitaan samaksi rakennuksen
lämmitystehon tarpeen kanssa mitoitusulkolämpötilalla –26 °C. Testatut 9–11 kW:n ilma-vesilämpöpumput riittävät siis tämänkokoiseen taloon. Tämä valinta johtaa siihen, että
ilma-vesilämpöpumpun teho riittää
vielä noin –5 °C ulkolämpötilalla. Sen
alapuolella tarvitaan lisälämmitystä ja RakMK D5-taulukosta voidaan
lukea, että lisälämmityksen tarve on
10 % lämmitysenergian tarpeesta. Siten 90 % lämmitysenergian tarpeesta voidaan tuottaa ilma-vesilämpöpumpulla. Maalämpöpumppu voidaan mitoittaa täysitehomitoituksella, jolloin lisälämmitystä ei tarvita.
167
0
33
33
233
1
Lämpöpumppujen energiansäästön esimerkkilaskelma 150-neliöisessä
vanhassa pientalossa.
Lämpöpumppujen lämpökertoimien ohjearvot tilojen ja käyttöveden
lämmitykseen rakentamismääräysten RakMK D5 2012 mukaan.
Vanhan pientalon
energialaskelma
Maalämpöpumppu
Tilojen ja ilmanvaihdon lämmitys, kWh/(m2 a)
Sähköinen lisälämmitys, kWh/(m2 a)
Käyttöveden lämmitys, kWh/(m2 a)
Muu sähkönkulutus, kWh/(m2 a)
Ostoenergia yhteensä, kWh/(m2 a)
Keskimääräinen lämpökerroin
Ilma-vesilämpöpumppu
Talo 1970
Max. menoveden lämpötila 60°C
Sähkölämmitys
Menoveden max.
Maalämpölämpötila, °C
pumppu
30
3,5
40
3,1
50
2,7
60
2,5
Käyttöveden lämmitys
2,3
Ostoenergia
Sähkölämmitys
töveden lämmitykseen 5 000 kWh/a.
Öljylämmityksen tapauksessa litramäärä kerrotaan kymmenellä. 3 000
litran vuosikulutus vastaa 30 000
kWh/a lämmitysenergiaa.
Lämpöpumpun suoritusarvoina
voi käyttää RakMK D5 2012 ohjearvoja, jotka ovat seuraavassa taulukossa, tai vaikka tämän lehden testin tuotekohtaisia arvoja. RakMK D5
2012 taulukosta nähdään lämpötilatason ja lämpöpumpputyypin vaikutukset. Ilma-vesilämpöpumppujen tapauksessa myös paikkakunnalla on merkitystä. Nähdään myös
se, että lämpökertoimet ovat huomattavasti alhaisempia käyttöveden
lämmitykseen, jolloin ilma-vesilämpöpumppu Sodankylässä on jo hyvin lähellä sähkölämmitystä.
70
0
33
30
133
1
23,8
7,0
18,3
30,0
79
2,1
21,2
0,0
14,3
30,0
66
2,9
Lämpöpumppujen energiansäästön esimerkkilaskelma 150-neliöisessä
uudessa pientalossa.
Rakennusmaailma 6/2011 ● 45