Lämmitys

2.2
Lämmitys
2.2.1
Lämmitysjärjestelmät, yleistä
Rakennuksen sisäilmasto vaikuttaa ihmisten terveyteen ja viihtyvyyteen ratkaisevasti. Lämpöja kosteusolosuhteet (ilman ja pintojen lämpötila, ilman suhteellinen kosteus, ilman liikenopeus) vaikuttavat kehon lämmönluovutukseen ja siten aineenvaihdunnan tasapainoon. Aineenvaihdunnan tuottaman lämmön on poistuttava kehosta kohottamatta sisäosien lämpötilaa. Mukavaksi koettu lämpötila-alue riippuu yksilöllisestä lämmön tuotosta ja on varsin
kapea muutaman asteen alue.
Keskimäärin ihmiset ovat tyytyväisiä 20–22 °C lämpötiloihin. Erityisryhmillä (lapset,
vanhukset, paikallaan olevat henkilöt) lämpötilataso saattaa olla 1–2 °C korkeampi. Korkeammat lämpötilat lisäävät ihmisten oireita ja lämmin ilma tuntuu kuivemmalta ja tunkkaisemmalta. Alhaisemmat lämpötilat lisäävät vedon tunnetta. Lämpötilan mukavuustasoon vaikuttaa myös tiloissa tapahtuvan työn ja toiminnan raskaus.
Vedon tunne aiheutuu ihon paikallisesta jäähtymisestä. Jotta vedon tunnetta ei aiheutuisi, tulee ilman liikenopeuden olla oikea suhteessa ilman lämpötilaan. Yleensä ilman liikenopeuden tulee oleskeluvyöhykkeellä olla alle 0,15 m/s.
Lämpötila-aistimukseen vaikuttavia tekijöitä ovat:
•
•
•
•
•
ympäröivien pintojen lämpötila, etenkin kylmä lattia ja ikkuna,
lämpötilan vaihtelu, muutosnopeus,
paikalliset lämpötilaerot, etenkin pystysuunnassa,
lämpösäteily, etenkin epäsymmetrinen,
vedon tunne – ilman liike, kylmät pinnat, epäsymmetrinen lämpösäteily.
Rakennuksen lämpötase muodostuu lämpöhäviöistä (rakennuksesta poistuvat lämpövirrat) ja
rakennukseen tulevista lämpövirroista. Lämpöhäviöt aiheutuvat ulkovaipan läpi johtuvasta
lämmöstä ja ilmanvaihdon poistoilman ja viemäriin johdetun lämpimän käyttöveden
mukana poistuvasta lämmöstä. Toimisto- ja liikerakennuksissa sisäisillä lämpökuormilla
(valaistuksen, sähkölaitteiden ja ihmisten lämmönluovutus) on ratkaiseva merkitys tilojen
lämpötiloille.
2.2.2
Lämmitysjärjestelmän osat
Lämmönkehitys, lämmöntuotanto
Lämmönkehityslaitteiksi kutsutaan laitteita, jotka muuttavat ulkopuolisesta lähteestä tulevan
energian rakennuksessa hyödynnettäväksi lämmöksi. Yleisimpiä lämmönkehityslaitteita ovat:
•
•
•
•
kaukolämpölaitteet (taajama-alueilla),
erilaiset keskuslämmityskattilat (öljy, kaasu, puu),
sähkölämmitys (varaava tai suora),
lämpöpumppu (maalämpöpumppu, ilmalämpöpumppu).
Energiakatselmoijan käsikirja – Osa 2 – Luku 2
5
Energiamuodon mukaan lämmönkehityslaitteet vaativat erilaisia kytkentöjä ulkopuolisiin
verkostoihin: sähkö-, kaukolämpö-, maakaasuverkostoon, jne.
Lämmönjako
Lämmönjako tarkoittaa niitä järjestelmän osia, joilla lämpö siirretään varsinaiseen käyttökohteeseen. Lämmönjakojärjestelmään kuluvat siirtoputkistot ja -kanavistot, huonetilojen ja
tuloilman lämmityslaitteet ja näiden säätölaitteet.
Sisäolosuhteiden kannalta lämmönjaon oikea mitoitus ja toteutus ovat avainasemassa.
Tärkeimpiä seikkoja ovat lämmöntarpeen laskenta, lämmönjaon mitoitus vastaamaan tarvetta sekä lämmönjaon säädön suunnittelu.
Lämmönjaon perusratkaisuja ovat:
•
•
•
vesikeskuslämmitys (lämpöä luovuttavat patterit tai lattiaan asennetut putkistot),
ilmalämmitys (tiloja lämmitetään niihin puhallettavan ilman avulla),
huonekohtaiset lämmitysjärjestelmät (suora sähkölämmitys, ilmalämpöpumppu,
lämminilmakehittimet).
2.2.3
Lämmön jakelu
Lämpötilan säätö
Rakennuksen sisälämpötilat pidetään halutuissa arvoissa säätämällä lämmitysverkostoon
menevän veden lämpötilaa. Periaatteena on, että ulkolämpötilan muuttuessa muuttuu myös
verkostoon menevän veden lämpötila kiinteistön lämmöntarpeen mukaan.
Lämmityksen säätimeen on kytketty ulkolämpötilan ja patteriverkostoon menevän
veden lämpötilan mittaus sekä patteriverkoston säätöventtiilin ohjaus. Säätökeskus ohjaa
säätöventtiilin asentoa ulkolämpötilan mukaan. Kaukolämpökohteessa säätöventtiili on kaukolämpöverkoston puolella oleva kaksitieventtiili, kattilalaitos- ja varaajakohteessa venttiili on
lämmitysverkostossa oleva kolmitieventtiili.
Käyttöveden säätimeen on kytketty verkostoon menevän käyttöveden lämpötilan
mittaus sekä veden lämpötilaa ohjaava säätöventtiili (joko kaukolämpöpuolella tai käyttövesiverkostossa).
Säätökeskus on tavallisesti varustettu aseteltavalla säätökäyrällä tai näytöllä ja näppäimistöllä, joiden avulla käyttäjä voi vaikuttaa säätökeskuksen toimintaan, mm. valitsemalla tai
muuttamalla lämmityksen säätökäyrää sekä käyttöveden lämpötilan asetusarvoa.
Lämmitysjärjestelmän säätimeen aseteltava säätökäyrä (verkoston veden lämpötila suhteessa ulkolämpötilaan) on kiinteistökohtainen ja sen asettelu saadaan kohdalleen kokeilemalla. Jos säätökäyrä on valittu väärin, koko järjestelmä toimii virheellisesti ja seurauksena
on usein sisälämpötilaongelmia, jotka ilmenevät erilaisilla ulkolämpötiloilla.
Säätökeskuksen toimintoja ovat säätökäyrän kulmakertoimen muutos, käyrän suuntaissiirto, yölämpötilan alentaminen, lämpötilan vuorokausi- tai viikko-ohjaus, jne. Säätimeen
voidaan usein liittää myös toimintoja lämpötilan korjaamiseksi erityisen tuulisissa tai aurinkoisissa olosuhteissa.
6
Energiakatselmoijan käsikirja – Osa 2 – Luku 2
Taulukko 2.2.3 Tyypillinen patteriverkoston säätökäyrän asettelu, kun käyrä
on suora (lineaarinen).
Ulkolämpötila,
°C
+20
+10
0
-10
-20
-30
Verkostoon menevän
veden lämpötila, °C
20
30
48
60
75
85
Säätökäyrän asetteluun vaikuttavat rakennuksen ominaispiirteet: sijaintipaikan tuulisuus ja
aurinkoisuus, julkisivujen suuntaus, ikkunoiden kunto, jne. Usein asetellaan käyrä suhteessa
korkeammaksi pakkasen ollessa 0 ja -15 °C välillä, tällöin säätökäyrä ei ole lineaarinen vaan
siinä on korottava mutka, jolla kompensoidaan tuulen vaikutusta.
Lämpötilan säädössä usein esiintyviä ongelmia ovat:
•
•
•
•
•
•
•
Säätölaitteet ovat ikääntyneet (yli 15 vuotta) eivätkä ne toimi luotettavasti
(sisälämpötilaongelmia / suuri energiankulutus).
Säätölaitteiden huolto on laiminlyöty eivätkä ne toimi luotettavasti
(sisälämpötilaongelmia / suuri energiankulutus).
Säätökäyrä on väärin aseteltu (sisälämpötilaongelmia / suuri energiankulutus):
• kylmällä säällä kylmä sisällä,
• kylmällä säällä kuuma sisällä,
• lämpimällä säällä kylmä sisällä,
• lämpimällä säällä kuuma sisällä.
Säätö toimii käsikäytöllä.
Säädin toimii, mutta säätöventtiili ei toimi (ei avaudu, ei sulkeudu, ei liiku).
Ulkolämpötila-anturi on väärässä paikassa tai rikki eikä mittaa todellista ulkolämpötilaa.
Verkoston lämpötila-anturit eivät anna oikeaa tietoa vallitsevasta lämpötilasta –
kalibrointiongelma, väärä sijainti, tuntoelin väärin asennettu.
Säädön ongelmia kompensoidaan usein tarpeettoman korkeilla asetusarvoilla, jotta
saavutetaan kaikissa tiloissa siedettävät olosuhteet. Tästä aiheutuu muissa kuin kriittisimmissä
tiloissa tarpeetonta energiankulutusta, kun ylilämpöä tuuletetaan ovista ja ikkunoista.
Pumput
Lämmitysverkoston pumpulla kierrätetään vettä kiinteistön patteriverkostossa tai ilmanvaihdon lämmitysverkostossa. Oikein toimiva pumppu on hiljainen ja käy tasaisesti. Pumppu
voidaan pysäyttää, kun lämmitystarvetta ei ole. Pumpun juuttumista voidaan estää käyttämällä pumppua muutamia kertoja viikossa esimerkiksi rakennusautomaatiojärjestelmän avulla.
Lämmitysjärjestelmän toiminnalle on tärkeää, että verkostossa kiertää vesi, verkostossa
ei ole ilmaa, kaikki järjestelmään kytketyt laitteet saavat oikean lämpöistä vettä ja että virtaamat jakaantuvat oikein.
Energiakatselmoijan käsikirja – Osa 2 – Luku 2
7
Tyypillisiä ongelmia:
•
•
•
•
pumppu juuttunut pysähdyksiin, pitää ääntä tai käy epätasaisesti – pumppu ikääntynyt,
huolto laiminlyöty,
pumppu äänekäs, verkostossa ääniongelmia – verkostoa ei ole ilmattu tyhjennyksen
jälkeisen täytön jälkeen,
pumppu äänekäs, verkostossa ääniongelmia – pumppu väärin mitoitettu ja sen teho on
liian suuri kyseiseen järjestelmään,
pumppu kierrättää vettä epätasaisesti verkoston eri osissa, ks. lämmitysverkoston
perussäädön tarve.
Pumpun ja vesikierron ongelmat aiheuttavat tarpeetonta energiankulutusta tiloissa, joissa
vesivirta on liian suuri ja ylilämpöä tuuletetaan ulos.
Paisuntajärjestelmä
Paisuntalaitteiden avulla lämmitysverkostossa pidetään riittävä painetaso niin, että myös
ylimpien kerrosten pattereissa kiertää vesi. Pumpulla kierrätetään verkoston vettä, mutta verkoston painetasoa ylläpitää paisuntajärjestelmä. Paisunta-astia ottaa vastaan veden lämpötilavaihteluista johtuvat veden tilavuuden muutokset. Jos paisunta-astia ja verkosto ovat kunnossa pysyy lämmitysverkostossa riittävä paine ilman, että sinne täytyy lisätä vettä. Veden
lisäämisen syyt tulee aina selvittää.
Paisuntajärjestelmät olivat vielä 1980-luvun alussa usein avoimia säiliöitä, jotka sijoitettiin rakennuksen ylimpään osaan. Nykyään käytetään useimmiten suljettua paisuntajärjestelmää, jolloin veden lämpenemisestä aiheutuvan laajentumisen ottaa vastaa kalvopaisuntaastia. Suuremmissa rakennuksissa käytetään myös paisunta-automaatteja, joissa paisuntaastiaan yhdistetyt pumput pitävät verkoston paineen vakiona.
Rakennuksissa, joissa on 1–2 kerrosta patteriverkoston normaali painealue on
0,8–1,2 bar (80–120 kPa). Korkeammissa 2–6 kerroksisissa rakennuksissa painealue on
2,4–3 bar (240–300 kPa).
Paisuntajärjestelmän tyypillisiä vikoja:
•
•
•
•
•
avoin paisunta-astia on syöpynyt ja vuotaa,
verkostosta paisunta-astiaan johtava putki on tukkeutunut tai syöpynyt eikä vesi pääse
astiaan – varoventtiili päästää vettä, kun verkoston lämpötila nousee,
kalvopaisunta-astian kalvo on rikki ja astia on täynnä vettä – paisunta ei toimi,
kalvopaisunta-astia on liian pieni tai sen esipaine ei ole oikea, paisuntatilavuus ei riitä –
varoventtiili päästää vettä, kun verkoston lämpötila nousee,
kalvopaisunta-astian esipaine on liian alhainen – vesi ei kierrä ylimmissä pattereissa.
Lämmitysverkostossa on varoventtiili suojaamassa laitteita rikkoontumiselta mahdollisen toimintahäiriön sattuessa. Varoventtiili estää paineen liiallisen nousun. Varoventtiili on jousikuormitteinen venttiili, joka aukeaa tietyssä ennalta määrätyssä paineessa estäen liiallisen paineen kehittymisen suljettuun verkostoon.
8
Energiakatselmoijan käsikirja – Osa 2 – Luku 2
Syy varoventtiilin jatkuvaan vesivuotoon tulee aina selvittää. Syynä voi olla viallinen
varoventtiili, virheellisesti toimiva paisuntajärjestelmä, lämmönsiirtimien sisäinen vuoto tai
lämmitysverkoston täyttöventtiilin aukiolo tai jatkuva vuoto.
Paisuntajärjestelmän ongelmat aiheuttavat tarpeetonta energiankulutusta, mikäli verkoston ylimpien osien puutteellisen kierron vuoksi pidetään verkoston lämpötilaa muiden
tilojen kannalta liian korkeana ja näissä tiloissa ylilämpöä tuuletetaan ikkunoista.
Putkisto ja sen varusteet
Lämmitysverkoston putkistot ovat muovia, terästä tai kuparia. Rakenteisiin sijoitetut putket
ovat vanhemmissa kiinteistöissä paljaana tai kevyeen suojamateriaaliin käärittyjä, uudemmissa kohteissa käytetään joskus suojaputkea, jolloin lämmitysverkoston putkisto voidaan
uusia rakennetta purkamatta.
Tyypillisiä ongelmia:
•
•
•
•
•
putkistot ovat näkymättömissä rakenteissa ja verkostossa täyttötarvetta – vuoto on
todennäköinen,
ei lainkaan tai liian vähän tai toimimattomia lämpömittareita verkoston lämpötilojen
seurantaan,
ei lainkaan painemittaria tai toimimaton mittari verkoston painetason seurantaan –
verkostossa liian vähän vettä tai ongelmia paisuntajärjestelmässä,
ilmanpoistimia liian vähän tai väärissä paikoissa tai ilmausta ei ole suoritettu verkostossa on ilmaa, joka aiheuttaa ääntä ja kierto-ongelmia,
verkostoon kertyy sakkaa, suodattimia tai mudanpoistimia ei ole.
Verkoston täyttötarve, mahdolliset vuodot
Jos verkostoon joudutaan lisäämään vettä useammin kuin kerran puolessa vuodessa on
todennäköisesti verkostossa, siihen liittyvässä varaajassa tai paisuntajärjestelmässä vuoto. Verkoston vuotoihin on aina suhtauduttava vakavasti, etenkin, jos putkistoa on näkymättömissä
rakenteissa. Varoventtiilin kautta tapahtuva verkoston tyhjentyminen viittaa ongelmaan
paisuntajärjestelmässä.
Tyypillisiä vuotokohtia:
•
•
•
•
avoin paisunta-astia,
maahan ja rakenteisiin asennetut putkistot,
ikääntyneet venttiilit, putkistoliitokset, ilmanpoistimet, laitteet,
sähkölämmitteinen varaaja (vastuksen liitos, miesluukku, ilmanpoistin).
Verkoston vuodot aiheuttavat tarpeetonta veden ja energian kulutusta koska joudutaan
jatkuvasti lisäämään kylmää vettä, joka lämmitetään verkoston lämpötilaan. Vuoto voi pitää
eristeet jatkuvasti märkinä, jolloin niiden lämmöneristyskyky heikkenee ja putkiston häviöt
kasvavat. Lisättävä kylmä vesi on happipitoista, joka saattaa aiheuttaa korroosio ongelmia
putkistossa.
Energiakatselmoijan käsikirja – Osa 2 – Luku 2
9
Eristykset
Putkistoeristeitä tarvitaan useammasta syystä:
Turvallisuusnäkökulma:
•
•
Kuumien putkistojen pintalämpötila on työturvallisuus- ja viihtyisyysriski.
Kylmissä tiloissa kulkevia putkia eristetään jäätymisen estämiseksi.
Energiatalousnäkökulma:
•
•
Pienennetään putkiston lämpöhäviöitä, jotta putkistossa virtaava vesi saadaan
käyttöpisteeseen halutussa lämpötilassa.
Pienennetään putkiston lämpöhäviöitä, jotta tila, jossa putket kulkevat ei lämpenisi
tarpeettomasti.
Lämmitysputket kulkevat pääsääntöisesti rakennuksen sisällä ja joissakin tapauksissa
eristämättömien putkien lämpöhäviöt korvaavat osittain tilan lämmitystarvetta eikä tehokas
eristäminen ole tarpeen. Silloin, kun putket kulkevat tilassa, joka on muutenkin liian lämmin tai jota ei pitäisi lämmittää lainkaan, on hyvä eristys tarpeen. Hyvää eristämistä vaativat
yleensä kattila- ja lämmönjakohuoneessa, roiloissa, kellareissa, ryömintätiloissa ja ullakolla
kulkevat putket. Näkyvissä olevat patterien haarajohdot ja nousulinjat jätetään yleensä
eristämättä.
Yleisesti käytettyjä putkieristeitä ovat muotoon puristetut mineraalivillakourut. Eriste
voidaan tehdä myös mattomaisesta eristeestä sitomalla. 1970-luvulle saakka putket eristettiin
kokonaan tai osittain putken pinnalle muotoiltavilla ja siihen kovettuvilla massoilla. Piimaaja magnesiapohjaisissa massoissa on käytetty sideaineena asbestia.
Maanalaisten putkien eristämiseen käytetään yleisesti eristyselementtejä, joissa eristeenä
on polyuretaani.
Katselmuksessa tulee kiinnittää huomiota seuraaviin seikkoihin:
• eristetyt ja eristämättömät putkiosuudet,
• eristeiden materiaali ja pinnoitus,
• mahdolliset asbestieristeet > ongelmat,
• eristeiden ikä ja kunto > ongelmat,
• lisäeristystarpeet – lähinnä kattila, varaaja, lämmönjakohuoneen laitteet.
2.2.4
Lämmitysjärjestelmän huonelaitteet
Huonelaitteilla tarkoitetaan tiloissa sijaitsevia lämmitysjärjestelmän laitteita, joita ovat yleensä
patterit varusteineen, mutta myös kierrätysilmakoneet, tuulikaappikoneet, jne luokitellaan
huonelaitteiksi. Huonelaitteilla hallitaan sisälämpötilaa.
Lämmönluovuttimien tulee sijaita paikoissa, joissa ne estävät kylmien pintojen kylmäsäteilyä ja ikkunoista tai ovista aiheutuvaa vetoa.
Pattereissa on yleensä termostaattiohjatut säätöventtiilit. Patteritermostaatin tehtävänä
on ”leikata huippuja” eli kun huoneessa on ylilämpöä, venttiili sulkeutuu ja rajoittaa lämmitystehoa. Oleellista on kuitenkin, että patteriverkoston menoveden lämpötilaa säädetään
oikein vallitsevien ulko-olosuhteiden mukaan.
10
Energiakatselmoijan käsikirja – Osa 2 – Luku 2
Tyypillisimpiä vikoja ovat:
•
•
•
•
•
Termostaattinen patteriventtiili on väärässä paikassa – ei riittävän kaukana usein
avattavan oven tai ikkunan välittömästä läheisyydestä ja lämmittävistä laitteista.
Termostaattinen patteriventtiili on väärässä asennossa – eri valmistajilla on ohjeita
venttiilien oikeasta asennustavasta (termostaattiosa ei saa olla pystysuorassa).
Termostaattinen patteriventtiili on peitetty – kalusteilla ja verhoilla peitetty termostaatti ei
tunne todellista sisälämpötilaa.
Termostaattinen patteriventtiili on rikki – väärin käsitelty ja rikkoontunut venttiili ei
toimi luotettavasti.
Termostaattinen patteriventtiili on juuttunut auki tai kiinni – venttiilin sisällä säätävä osa
ei liiku.
Patteriventtiilin tulee olla esisäädöllä varustettu – patteriverkoston perussäädön toteuttamisen
edellytyksenä on, että verkostossa on linjasäätöventtiilit ja esisäädettävät patteriventtiilit.
Tarkista tyyppitiloissa katselmuksen yhteydessä:
•
•
•
•
pattereiden ikä ja asennustapa,
patteriventtiileiden tyypit, iät ja kunnot, onko patteriventtiileissä esisäätö,
patteriventtiilien asetusarvojen tarkastus,
tilojen käyttäjien lyhyt suullinen haastattelu eri vuodenaikoina ilmenevien ongelmien
selvittämiseksi.
Syitä huonelämpötilojen poikkeamiin:
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
Huoneen lämpöhäviö on laskettu väärin.
Seinämissä on jokin rakenteellinen vika esim. elementtien saumat eivät ole tiiviit.
Seinien lämmöneristävyys on heikentynyt iän myötä, eristeet ovat siirtyneet.
Lämmöneristeiden lämmöneristävyys on heikentynyt kosteusvaurion johdosta.
Ikkunoiden ja ovien huonokuntoiset tiivisteet.
Ilmanvaihtuvuus on lisääntynyt tai vähentynyt ilmanvaihtojärjestelmän epätasapainon
johdosta.
Lämmönluovuttimet on peitetty paksulla verholla tai huonekaluilla, jolloin niiden
lämmönluovutus heikkenee mitoitusarvosta.
Termostaattiset patteriventtiilit on peitetty paksuilla verholla tai huonekaluilla, jolloin ne
eivät säädä patterin vesivirtaa todellisen huoneen lämpötilan mukaan.
Lämmönluovuttimessa on ilmaa.
Verkoston vesivirtoja ei ole säädetty tai ne on säädetty väärin, jolloin jokin patteri saa
liikaa vettä ja huone lämpenee liikaa, tai jokin patteri saa liian vähän vettä, jolloin
huonelämpötila on haluttua lämpötilaa alhaisempi.
Energiakatselmoijan käsikirja – Osa 2 – Luku 2
11
2.2.5
Lämmitysverkoston perussäädön tarve ja säätömahdollisuudet
Lämmitysverkoston perussäädöllä tarkoitetaan vesikiertoisen järjestelmän vesivirtojen tasapainottamista eli virtaamien säätämistä tilojen lämmöntarvetta vastaaviksi. Perussäädön
avulla saadaan sisälämpötilat hallintaan, pienennetään energiankulutusta, poistetaan verkoston ääniongelmat – ja joissakin tapauksissa pidennetään verkoston käyttöikää, kun pumppu
ja virtaamat saadaan oikealle tasolle.
Perussäätöprojektissa patteriverkoston virtaamat määritellään patterikohtaisesti laskettujen lämpöhäviöiden perusteella, venttiilien säätöarvot määritellään laskennallisesti ja säätötyö
suoritetaan linjasäätöventtiilien ja esisäädettävien patteriventtiilien avulla. Pumpun toimintapiste tarkistetaan, tarvittaessa uusitaan pumpun juoksupyörä tai koko pumppu.
Vanhemmissa kiinteistöissä (ikä yli 15–20 vuotta) perussäätö harvoin onnistuu olemassa
olevilla verkoston varusteilla. Yleensä joudutaan verkoston linjasäätöventtiilit ja patteriventtiilit uusimaan. Patteriventtiilien tulee olla esisäädettäviä ja linjasäätöventtiileissä tulee olla
vesivirtojen mittausyhteet.
Ensimmäisellä lämmityskaudella perussäädön jälkeen lämmityksen säätökäyrälle etsitään uusi asettelu, joka vastaa verkoston muuttunutta toimintatilaa.
Perussäädön toteuttamismahdollisuuksien ja -kustannusten selvittämiseksi on tarkistettava:
•
•
•
patteriventtiilien ikä ja tyyppi, onko esisäätöä – onko uusimistarvetta,
linjasäätöventtiilien ikä, sijainti ja tyyppi, onko mittausyhteitä, ovatko säädettävissä –
onko uusimistarvetta – vai voidaanko vesivirrat mitata muulla tavoin, esim.
ultraäänimittausta käyttäen,
putkiston eristeiden materiaali ja kunto – onko tarvetta asbestipurkutyölle.
Lämmitysverkoston perussäädön tarve voidaan todeta seuraavien tunnusmerkkien avulla:
•
•
•
•
•
epätasaiset ja yleensä osassa rakennusta liian korkeat sisälämpötilat (sisälämpötiloja
mitattaessa tai arvioitaessa tulee huomioida sisäisten ja ulkoisten lämmönlähteiden
vaikutus),
selkeät ongelmahuoneet, joiden alhaisen sisälämpötilan vuoksi joudutaan
ylilämmittämään muuta osaa kiinteistöstä,
joissakin tiloissa ylilämpöä tuuletetaan ulos myös pakkasella,
äänet pattereissa (kohina, naksuminen),
suuri energiankulutus.
2.2.6
Tyypillisiä lämmitysjärjestelmän energiansäästömahdollisuuksia
Lämmitysverkoston perussäätö
Yleensä ennen kuin rakennuksen sisälämpötilatasoa ryhdytään alentamaan on selvitettävä
patteriverkoston perussäädön tarve ja kustannukset.
12
Energiakatselmoijan käsikirja – Osa 2 – Luku 2
Case 1:
Lämmitysjärjestelmä, esimerkki kenttätyössä suoritettavasta havainnoinnista ja säästömahdollisuuksien etsimisestä
Toimistorakennuksen A-osan sisälämpötilat vaihtelivat +19 °C–+21 °C välillä. Matalan
siipirakennuksen (B-osa) sisälämpötilat vaihtelivat +20 °C–+24 °C välillä. Rakennus on
liitetty kaukolämpöön ja kummallakin osalla on oma säätöpiiri.
A-osan sisälämpötilataso on sopiva, mutta B-osan lämpötilaerojen syyt on selvitettävä
tarkemmin.
VINKKI:
Löytyykö “kylmistä” tiloista mitään erityistä syytä alhaiseen sisälämpötilaan:
•
•
•
•
•
•
patteriventtiili juuttunut kiinni-asentoon,
patterissa ilmaa,
huonot vanhat ikkunat, huonot tiivisteet, ikkuna ei sulkeudu kunnolla,
ilmavuotoja, kylmiä pintoja,
liian vähän tai liian pieniä pattereita,
liian alhainen sisäänpuhalluslämpötila, liian tehokas ilmanvaihto.
Löytyykö “kuumista” tiloista mitään erityistä syytä korkeaan sisälämpötilaan:
•
•
•
paistoiko aurinko huoneeseen mittaushetkellä,
oliko huoneessa paljon sisäisiä lämmönlähteitä (atk-laitteet, valaistus ihmiset jne.),
ilmanvaihdon vaikutus (korkea sisäänpuhalluslämpötila).
Selvitä myös lämmitysverkoston säädettävyys, eli onko linjoissa toimivat kertasäätöventtiilit ja
pattereissa esisäädettävät patteriventtiilit?
Energiansäästötoimenpiteenä pitäisi tulla mieleen B-osan sisälämpötilatason alentaminen.
Ennen kuin B-osan sisälämpötilatasoa ryhdytään alentamaan, on ensin selvitettävä Bosan patteriverkoston perussäädön tarve ja sen kustannukset.
Edellä kuvatussa tilanteessa selvitetään kylmien tilojen ongelmat ja korjataan mahdolliset viat (ikkunoiden tiivistys, patterien ilmaus, jne.). Jos sisälämpötilojen hajonta on korjauksen jälkeenkin vielä suuri, on verkosto tasapainotettava.
Tasapainotuksen jälkeen voidaan B-osan lämmitysverkoston menoveden lämpötilaa
laskea asetusarvoa muuttamalla siten, että sisälämpötilataso laskee n. 2 °C.
Sisälämpötilan alentaminen
Rakennuksen sisälämpötilamittausten sekä kiinteistön käyttö- ja hoitohenkilökunnan haastattelujen perusteella selvitetään rakennuksen keskilämpötilataso ja lämpötilojen tasaisuus. Mittauksissa tulee ottaa huomioon edellä esitetyt mittaustulokseen vaikuttavat tekijät – sisälämpötila ei ole yksinomaan lämmitysjärjestelmästä johtuva.
Rakennuksen sisälämpötilatasoa voidaan alentaa laskemalla lämmitysverkoston säätökäyrää, jos seuraavat ehdot täyttyvät:
•
•
rakennuksen sisälämpötilojen hajonta ei ole suurempi kuin 2–3 °C,
rakennuksessa ei ole ongelmatiloja (kylmä / kuuma).
Energiakatselmoijan käsikirja – Osa 2 – Luku 2
13
Lämmitysverkoston vesivirtojen epätasainen jakautuminen johtaa yleensä sisälämpötilojen
suureen hajontaan. Kylmimpien tilojen sisälämpötiloja pyritään tällöin usein nostamaan
esim. verkoston lämpötilatasoa nostamalla. Näissä tapauksissa on ensin korjattava kylmissä
tiloissa olevat mahdolliset ongelmat esim. ikkuna ei sulkeudu kunnolla tai ikkunan tiivisteet
ovat huonot tai patterissa on ilmaa jne. Joskus kylmimpien tilojen patterien uusiminen
suurempitehoiseksi voi olla koko kiinteistön näkökulmasta kannattava toimenpide.
Jos kylmimpien tilojen parannustoimien jälkeen edelleen sisälämpötilojen hajonta on
suuri, on lämmitysverkoston vesivirrat tasapainotettava, ks. edellä. Tasapainotuksen jälkeen
voidaan verkoston lämpötilatasoa alentaa säätökäyrää laskemalla, jolloin saavutetaan tavoitelämpötilataso eri tiloissa ja samalla myös lämmitysverkoston energiankulutus pienenee.
Sisälämpötilatason alentamisen energiansäästö voidaan laskea esim. Motiwatti-ohjelmalla.
Nyrkkisääntönä voidaan pitää, että yhden asteen sisälämpötilan lasku vastaa viiden
prosentin laskua johtumis- ja vuotoilmanvaihdon energiankulutuksesta. Jos kohteessa
toteutetaan sisälämpötilan lasku vain yöllä ja viikonloppuisin, ei em. nyrkkisääntö enää
päde.
Case 2:
Lämmitysjärjestelmä, energiansäästön laskenta
Toimistorakennuksen A-osan sisälämpötilat vaihtelivat +19 °C–+21 °C:een välillä. Matalan
siipirakennuksen (B-osa) sisälämpötilat vaihtelivat +20 °C–+24 °C:een välillä. Rakennus on
liitetty kaukolämpöön ja kummallakin rakennusosalla on oma säätöpiiri.
A-osan sisälämpötilataso on sopiva, mutta B-osan lämpötilaerojen syyt on selvitettävä
tarkemmin.
Energiakatselmuksessa ehdotetaan toimistorakennuksen B-osan sisälämpötilatason laskua kahdella asteella. Säästöä laskettaessa on huomattava, että sisälämpötilatason lasku koskee siis vain B-osaa eli on selvitettävä ensin B-osan johtumisen ja vuotoilmanvaihdon aiheuttama energiankulutus.
Koko toimistokohteen energiatase on seuraava:
Johtuminen ja vuotoilmanvaihto
Ilmanvaihto
Käyttövesi
Yhteensä
MWh/a
525
1 140
85
1 750
%
30
65
5
100
Toimistorakennuksen B-osan osuus koko kiinteistön johtumisen ja vuotoilmanvaihdon
aiheuttamasta energiankulutuksesta voidaan laskea esim. Motiwatti-ohjelmalla. Tässä tapauksessa oletetaan B-osan osuuden olevan 210 MWh/a.
Sisälämpötilatason alentamisen (2 °C) aikaansaama energiansäästö on siis 10 % B-osan
johtumis- ja vuotoilmanvaihto-osuudesta eli 21 MWh/a.
14
Energiakatselmoijan käsikirja – Osa 2 – Luku 2
Termostaattisten patteriventtiilien lisääminen
Termostaattisten patteriventtiilien hyöty on se, että ne leikkaavat ylilämmön tiloista kuristamalla lämmityspatterin vesivirtaa silloin, kun sisäiset ja ulkoiset lämmönlähteet lämmittävät
tiloja. Termostaattisten patteriventtiilien lisäämistä ei useinkaan voida pitää varsinaisena
energiansäästötoimenpiteenä, ne saattavat parantaa sisäolosuhteita lämmityskauden rajoilla.
Termostaattisten patteriventtiilinen hyöty kohdistuu pääsääntöisesti vain osaan tiloja –
esimerkiksi rakennuksen eteläjulkisivulla ne estävät tarpeettoman lämmityksen silloin, kun
lämmitystarvetta vielä esiintyy pohjoisjulkisivulla. Tämän vuoksi tulee pyrkiä välttämään
säästövaikutuksen yliarvioimista, laskentaperusteena ei tulisi käyttää koko kiinteistön lämmitysverkoston kulutusosuutta vaan arvioida niiden tilojen osuus, joissa säästöä voidaan saavuttaa.
Termostaattisten patteriventtiilien lisääminen edellyttää, että verkoston perussäätö on
kohdallaan.
Säätökäyrän asettelu
Säätökäyrän asettelun säästövaikutus kohdistuu koko kiinteistöön, joten säästön arviointiperusteena voidaan pitää kiinteistön lämmitysverkoston kulutusosuutta.
Rakennuksen sisälämpötilatasoa voidaan alentaa laskemalla lämmitysverkoston säätökäyrää,
jos seuraavat ehdot täyttyvät:
•
•
rakennuksen sisälämpötilojen hajonta ei ole suurempi kuin 2–3 °C,
rakennuksessa ei ole ongelmatiloja (kylmä / kuuma).
Säästövaikutus lasketaan kuten edellä on esitetty, arvioiden yhden asteen sisälämpötilan
pudotuksen vastaavan noin 5 % säästöä lämmitysverkoston kulutusosuudessa.
Säädön parantaminen
Rakennuksen lämmitysenergian tarvetta voidaan pienentää parantamalla ilmaisenergioiden
(auringon lämpösäteily, ihmiset, valaistus, laitteet) hyväksikäyttöastetta. Tähän voidaan
vaikuttaa parantamalla lämmitysjärjestelmän ja verkostojen menoveden säätöä mm.:
•
•
•
ulkolämpötilaohjauksella,
julkisivukohtaisella tai eri alueiden säädöllä,
huonekohtaisella säädöllä (esim. termostaattiset patteriventtiilit).
Em. toimenpiteitä toteutettaessa on muistettava, että lämmitysverkoston tasapainotuksen
tulee olla kunnossa. Toimenpiteiden säästövaikutuksia voidaan laskea esim. Motiwatti-ohjelmalla. Useimmissa tapauksissa säädön parantaminen kohdistuu kuitenkin ilmanvaihtojärjestelmään.
Säätötavan muutos
Säätötavan muuttaminen lämmitysjärjestelmässä saattaa tulla kyseeseen, jos sama säätöpiiri
palvelee useita rakennuksia tai useita erilaisia toiminta-alueita. Esimerkiksi useaa rakennusta
palvelevan alueverkoston lämpötilaa saatetaan pitää vakiona rakennuskohtaisia käyttövesisiirtimiä tai –varaajia varten. Säästötoimenpiteenä tulee kyseeseen käyttöveden tuottaminen
Energiakatselmoijan käsikirja – Osa 2 – Luku 2
15
keskitetysti tai rakennuskohtaisesti sähköllä sekä verkoston lämmityksen säätötavan muutos
vakiolämpötilasta ulkolämpötilaohjatuksi. Säästön laskennassa tulee ottaa huomioon verkoston häviöiden pieneneminen sekä mahdollisesti kasvavat käyttövesiverkoston häviöt. Toimenpiteellä on vaikutusta myös kattilalaitoksen toimintaan ja energiatalouteen.
Eristysten parantaminen
Rakenteiden eristysten parantaminen on harvoin kysymykseen tuleva säästötoimenpide eikä
lisäeristystä voida perustella energiansäästöllä vaan perusteena on viihtyvyysongelma, rakenteen uusimistarve, ulkonäköseikka, tms. Tämä pätee myös ikkunoihin, jolloin uusimissyynä
on useimmiten vanhojen ikkunoiden toiminnalliset puutteet.
Esimerkkejä
Oletuksena:
•
•
•
•
lämpöenergian hinta 25 €/MWh
sisälämpötila 20 °C
lämmityskauden keskilämpötila 0 °C
lämmityskauden pituus 6 000 h
Seinän lisäeristys
•
•
•
k-arvo paranee 0,14 W/m²,°C lisäämällä 50 mm villaa.
Säästö 0,14 x 6 000 h x 20 °C = 16,8 kWh/m²,a, tämä vastaa kustannussäästöä
0,42 €/m²,a.
Eristyskustannus on esim. 18 €/m², jolloin takaisinmaksuaika on 43 vuotta.
Ikkunan uusiminen kolmilasiseksi
•
•
•
k-arvo paranee noin 0,7 W/m²,°C.
Säästö noin 84 kWh/m²,a (laskettu kuten edellä), tämä vastaa kustannussäästöä
2,1 €/m²,a.
Ikkunan uusimiskustannus on esim. 50 €/m², jolloin takaisinmaksuaika on 24 vuotta.
Toisen tyyppinen eristysten parantaminen tulee kysymykseen, kun lämmitysjärjestelmässä on
merkittävässä määrin eristämättömiä tai puutteellisesti eristettyjä putkiosuuksia. Tällöin säästöjen laskennassa tulee määritellä putken lämpöhäviöiden pieneneminen esim. eristetoimittajien ohjeiden mukaan.
Ilmavuotojen estäminen
Hallityyppisissä rakennuksissa (varastot, korjaamot, teollisuushallit) on usein epätiiviyskohtia,
joiden läpi ilma virtaa hallitsemattomasti. Vaikka rakenteiden uusiminen ei tulisi
energiansäästötoimenpiteenä kyseeseen, kannattaa kuitenkin tukkia tarpeettomat ilmavuodot
rakenteiden raoista. Tyypillisiä vuotopaikkoja ovat poimulevykaton ja seinä liitos, josta profiilitiiviste on haurastunut tai kulunut pois, erilaiset kuljetin- ja putkiläpimenot sekä ovirakenteet.
Säästövaikutuksen arvioinnissa on epävarmuustekijänä hallitsemattoman ilmanvaihdon
3
suuruus. Se tulisi pyrkiä arvioimaan ilmanvaihtokertoimena (1/h) tai ilmavirtana (m /s).
Ilmavuodon voi myös laskea keskimääräisen vallitsevan lämpötilaeron tai tuulen perusteella.
16
Energiakatselmoijan käsikirja – Osa 2 – Luku 2
Käyttötottumukset
Lämmitysjärjestelmään liittyvänä käyttötottumustyyppisenä säästömahdollisuutena tulee
useimmiten kysymykseen ikkunatuuletuksen vähentäminen. Nyrkkisääntönä voidaan pitää,
että viiden minuutin ikkunatuuletuksella saadaan tilan ilma vaihdettua tehokkaasti, pitempiaikainen tuuletus tuhlaa energiaa.
Säästöjen laskemiseen ei yksikäsitteistä menettelytapaa ole, lähtökohtana säästölaskelmassa on ikkunan kautta tulevan ulkoilmavirran lämmittäminen tai tilan lämpötilan lasku ja
uudelleen lämmitys.
Samantyyppisiä käyttötottumussäästöjä voi löytyä teollisuuskohteista, joissa lastaus- ja
kulkuovia sekä tuuletusluukkuja pidetään usein auki turhaan.
Energiakatselmoijan käsikirja – Osa 2 – Luku 2
17
18
Energiakatselmoijan käsikirja – Osa 2 – Luku 2