Yhteenvetoa Aurinkotuulia-talosta

Jälleen kerran TM-rakennusmaailma (1/2012) on esitellyt energiatehokasta rakentamista ansiokkaasti sekä artikkeleissaan ja myös pääkirjoituksessaan. Tässä yhteenvetoa Tampereen messutalonakin olleen Aurinkotuuliatalon ratkaisuista:

• Hyvä eristystaso ja pieni ilmanvuotoluku on tämäntyyppisessä rakentamisessa itsestäänselvyys. Se on toteutettu kuitenkin sangen ohuella rakenteella: 150 mm uretaanilevyä ja 100 mm villaa. Uretaanilevyn käyttö helpottaakin pientä ilmanvuotolukua.
• Laatta on eristty maaperästä yhtenäisellä uretaanilevykerroksella
• Tyhjiöputkiperiaatteella toimivat aurinkokeräimet lämmöntuotantoon: käyttövesi, kylpypalju
• Aurinkokennot sähköntuotantoon
• Led-valaistus
• Poistoilmapumppu
• Maalämpöpiiri tuloilman esilämmitykseen ja kesäajan jäähdytykseen. Erilliset piirit pihassa ja talon pohjan täytön sisässä.
• Lämmöntalteenotto veteen takasta ja saunankiukaasta
• Ikkunoiden sijoittelu vanhan perinteen mukaisesti eli vähmmän ikkunoita pohjoisen puolelle

Kesäajan ylimääräistä lämpöäkin joudutaan hallitsemaan:

• pidempi kattoräystäs eteläpuolella
• etelän puolen ikkunoiden ulkopuoliset sälekaihtimet 

Miltei kaikki nykyisin tarjolla oleva on tähän taloon mahdutettu. Muutama kommentti tulee mieleen:

• toivottavasti maalämpöpiiriä käyttävä jäähdytys on toteutettu riittävän tehokkaasti tai kesällä saattaa olla todella lämmin
• aktiivisen jäähdytyksen lisäksi kannattaisi harkita myös passiivisia keinoja: automaattiset markiisit, automaattiset sälekaihtimet (toimivat myös lämmönkulutuksen vähentäjinä). Passiisiset mutta ohjattavat keinot ovat  yleensä parempia kuin jatkuvan moottoritehon tarvitsevat ratkaisut
• toivottavasti ilmanvaihto ja automatiikka on toteutettu siten että ikkunoita voi pitää auki kesällä silloin kun haluaa - se lienee omakotitaloasujan oikeus jota minkään tekniikan ei pitäisi tuhota. Linnunlaulukaan ei tule läpi yöhön ja aamuun jos ikkuna on pidettävä suljettuna.
• maajäähdytys käyttää artikkelin mukaan vain pihaan asennettua maalämpöpiiriä. Ehkä olisi harkittavaa, että maajäähdytys käyttäisi myös talon alla olevaa piiriä - talostahan ei valu käytänössä mitään lämpöä maahan joten maajähdytyspiirin käyttö talon alla (ja lähellä) olevan maan lämmitykseen saattaisi olla järkevää - tällä vähennettäisiin routisen riskiä ja taltioisiin lämpöä talon alla olevaan massaan
• toivottavasti routimiseen on muutenkin kiinnitetty huomiota - materiaaliin talon alla ja varsinkin routaeristykseen talon ympärillä jotta kylmä ei pääse talon alle 

Tällainen talo tuottaa - tai sen on mahdollista tuottaa - erittäin paljon tietoa uusien ratkaisujen toimivuudesta. Toivottasti taloon asennetun anturoinnin tiedot olisivat mahdollisimman vapaasti saatavilla ja toivottavasti niitä myös tutkittaisiin esimerkiksi opinnäytetöissä.

Mielenkiintoista olisi saada tästä seuranta-artikkeli vuoden 2015 tienoilla.

Rossipohjan maaperä lämpövarastona

TM Rakennusmaailman numerossa 3/2012 on juttua LVI-suunnittelija Matti Puikkosen 2009 Nastolan Villähteelle valmistuneesta talosta jossa on keskitytty aurinkoenergia hyväksikäyttöön  lämmityksessä.

Suuren, noin 40 m2, lämmönkeräimen teho siirretään talon alapohjaan ilman välityksellä. Etuina rakentaja on pitänyt yksinkertaista rakennetta ja varmuutta kun rakenne ei sisällä ilmaa. Jopa 80 asteiseksi lämpiävää ilmaa kierrätetään talon rossipohjaan jossa se luovuttaa lämpöään ja palaa keräimille. Lämmönsiirtoa ohjataan lämpötilaerolla.

Rakennusmaailman jutussa kerrotaan rossipohjan ilman lämpiävän aina 35 asteeseen korkeimmillaan ja maaperän 23 asteeseen, anturointi metrin ja kahden syvyydessä. Talven aikana lämpötila rossipohjassa ja maassa laskee 10 asteen tienoille.

Lämpöä ei siirretä aktiivisesti rossipohjasta sisälle taloon vaan se siirtyy vain lämpötilaeron mukana alapohjan läpi.

Koneellisen ilmanvaihdon tuloilmakanava kulkee saman aurinkokeräimen läpi jolloin se esilämmittää tuloilmaa  - näin toki vain lämmityskaudella - muulloin tuloilma tulee suoraan ulkoa.

Kun ulkolämpötila on plussan puolella kierrätetään keräimessä myös käyttöveden esilämmitykseen käytettävää vettä, talviajaksi tuo kierto tyhjennetään.

Lämmityskulut on saatu järjestelmällä todella pieniksi - noin neljäsosaan verrattuna normitaloon.

Ajatuksia:

• sen jälkeen kun rossipohjan lämpötila laskee alle talon sisälämpötilan ei rossipohja enää toki lämmitä taloa mutta pienentää toki alapohjasta johtuvaa lämpöhäviötä
• vertailu normitalon kulutukseen ei anna oikeaa kuvaa talon energiatehokkuudesta. Tällaisen talon rakentanut ja siinä asua käyttäisi todennäköisesti normitalossakin energiaa vähemmän kuin normitalon normiasukas. Eli osa pienestä kulutuksesta johtunee elintavoista.
• ilman käyttö energiansiirtoon on mielenkiintoinen idea - kuten jutussa todetaan antaa se mahdollisuuden toteuttaa järjestelmän erittäin edullisesti - eivätkä esimerkiksi lämpötilaeroista johtuvat vuodot kerääjissä aiheuta kuin hyötysuhteen pientä huonontumista, ei vesivahinkoja.
• myös lämmityspiirin käyttö vedellä sulan aikana on mielenkiintoinen idea - yksinkertainen rakenne ja toisaalta veden siirtokapasiteetti on parempi kuin vesi-glykoliseoksen. 
• hyvä idea on myös tuloilman esilämmitys aurinkokeräimessä - paitsi, että pienentää energiankulutusta tuloilman lämmityksessä niin myös ehkäisee ilmanvaihtokoneiden jäätymisongelmia
• voisiko rossipohjan lämpöä hyödyntää tuloilman esilämmityksessä silloin kun rossipohja on lämpimämpi kuin aurinkokeräin? Putkisto  toki pitenisi ja pitäisi myös varmistaa, että rossipohjasta ei poistettaisi liikaa lämpöä.
• voisiko tämän ratkaisun yhdistää ideaan jossa ilmalämpöpumpun ulko-osa on sijoitettu rossipohjaan?
• voisiko rossipohjaan tuoda lämpöä talon ulkopuolisesta maalämpökentästä, vaikkapa ilmakiertoisesta, jos rossipohjan lämpötila laskee liian alas tilanteessa jossa sieltä siirretään pois lämpöä tuloilman esikämmitykseeen tai ilmalämpöpumpulla? Toki tällöin tuo keräyskenttä pitäisi olla routarajan alla ja silloinkin lämpötila olisi vaatimaton.
• kokonaisuutena järjestelmä on mielestäni mielenkiintoinen ja askel oikeaan suuntaan - aurinkokeräinten kesällä tuottaman, käytöstä ylijäävän, lämmön varastointi talven kaamosajan tarpeeseen.

Maan lämmitystä, maan viilennystä, talon lämmitystä ja talon viilennystä - miten niillä voisi säästää?

TM Rakennusmaailmassa 8/2011 oli passiivitaloartikkelin sisällä mielenkiintoinen juttu Nikolas Salomaan taloonsa toteuttamasta tuloilman esilämmitys- ja jäähdytysjärjestelmästä.

"Salomaan talossa lämmönvaihtoa tehostaa omintakeinen järjestelä, joka hyödyntää maaperän lämpötilaa sekä lämmityksessä että jäähdytyksessä. Rakennusvaiheen aikana talon vieressä oli suurehko monttu, mihin asennettiin 200 metriä tavallista 40 mm:n vesijohtoputkea. Putken sisällä kiertävän glykoliveden lämpötila hakeutuu kohti maassa ympärivuotisesti oevaa, noin neljän asteen lämpötilaa.

Talon ollessa viilennyksen tarpeessa maassa jäähtynyt neste jäähdyttää sisälle otettavan ilman Salomaan mukaan pahimmillakin helteillä noin kahteenkymmeneen asteeseen. Talvella sama järjestelmä esilämmittää sisänotettavan pakkasilman nollan vaiheelle.

Korvausilman jäähdytys/lämmitys tehdään vesikiertoisessa esilämmityspatterissa, joka toimii 2,4 kW:n teholla. Nesteen kierrätyksestä huolehtii 25W:n pumppu.

Salomaan omien kokemusten pohjalta on käynnistynyt myös tuotekehitysprojekti.

"Tavoitteena on kehittää järjestelmä, joka säilöö maaperään kesän liikalämmön ja hyödyntää tätä talvella".

Näyttöä tämän mahdollisuudesta on Salomaan mukaan saatu omista kokemuksista.

"Lämpimän kesän jälkeen maapiirin lämpö nosti vielä marraskuun pakkasilla korvausilman nollan sijasta kahdeksaan asteeseen. Korkeat lukemat johtuivat ilmeisesti talon viilennyksesä maahan varastoituneesta lämmöstä."

Varmaa näyttöä siitä, missä määrin tämä johtui talosta kulkeutuneesta lämmöstä, ei kuitenkaan vielä ole."

Kuulostaa aika kiinostavalta, muutamia ajatuksia

• lämmön säilöminen marras-tammikuun ajalle olisi Suomessa tärkeä tavoite - helmikuusta alkaen taas voidaan alkaa käyttää merkittävästi aurinkolämpökeräimiä
• vaikka hyötysuhde maahan varastoinnissa olisi huono niin siirtoon tarvittava energia on sangen pieni eli suht suurillakin varastointihäviöillä voidaan saada hyvä kokonaishyötysuhde
• lämpövaraston lämmittämiseen voisi käyttää myös mahdollisten aurinkokeräimien tuottamaa hukkalämpöä - kesällähän kohtuukokoisista kennoista tulee lämpöä sen verran että sitä jää hyvinkin ylenmäärin
•  lämpövarastoa voisi harkita toteuttavaksi myös perustusmonttuun - montun voisi eristää pohjalta ja sivulta ohuella vettäimemättömällä eristeellä  - seinämän ei tarvitsisi olla vesitiivis vaan tarkoitus olisi hidastaa lämmön kulkeutumista pois perusmontusta. Lämpöä ladattaisiin perusmonttuun niin paljon kuin sitä on yli ja purettaisiin siihen asti kun lämpötila olisi + 5 C  - eli ei alle maaperän peruslämmön. Näin estettäisiin perusmontun routiminen.
• voisiko lämmönsiirron toteuttaa ilmalla? Siirtokapasiteetti on pienempi mutta ei välttämättä liian pieni
• ilman käyttö väliaineena toisi mahdollisuuden "boostata" lämpötilaa huoneiden lämmitykseen sopivaksi ilmalämpöpumpulla. Jos ilmalämpöpumpun saisi toimimaan nollakelin olosuhteissa olisi hyötysuhde aivan toista luokkaa kuin - 15 C tai saati sitten kylmemmässä. Voisiko ilmalämpöpumpulle siis tehdä ilmakiertoisen lämmönkeräyskentän?  Kesällä kenttään voisi työntää vaikka vain lämmittämätöntäkin kesäpäivän lämpöä ja kun ulkolämpötila syksyllä laskee kentän lämpötilaa alemmaksi niin kenttää aletaan purkaa.
• Edellisessä ilmalämpöpumppuratkaisussa etuna maalämpöön olisi se, että lämpöä voitaisiin ottaa maasta tai ilmasta sen mukaan kumman lämpötila on korkeampi. Onhan hiukan nurinkurista että keväällä ja syksyllä kun lämpöä ilmassa on yllin kyllin niin maalämpöpumppu imee sitä viileästä maaperästä. (Eri asia on taas että olisiko hyötyllistä maalämpöpiiristä tulevan veden lämpötilaa nostaa pienellä aurinko/ilmalämmitysjärjestelmällä silloin kun niillä on energiaa tarjolla - se on toisen kirjoituksen asia)
• Ilmakiertoiseen kenttään lisäkymymyksiä: kannattaisiko purkaminen aloittaa vasta kun ilmalämpöpumpun hyötysuhde laskee liian alas ulkoilmalla? Tämä riippuisi kentän lämmönvarauskyvystä (säilyykö lämpö kentässä talveen vai kannaako purku alkaa heti?), kentän mitoituksesta (kuinka pitkään kentästä riittää lämpöä?) ja kentän kyvystä imeä maaperän lämpöä (sen jälkeen kun varastoitu keinotekoisesti varastoitu lämpö on käytetty). Kaikki valitettavasti maaperästä riippuvia, jokaisessa toteutuksessa muuttuvia, tekijöitä.
• Lisäkymyksenä ilmakiertoiseen kenttään tulee mieleen: tarvitseeko putkiston ja onko syytäkään olla tiivis? Toimisiko salaojaputki paremmin lämmönsiirtäjänä? Mitä kosteampaa ilma on sitä enemmän se sisältää ja siirtää energiaa.

Paljon kysymyksiä. Mukava olisi kuulla mielipiteitä lukijoilta.