Lämmitys maalämmöllä ilman lämpöpumppua

Muutaman viime vuoden aikana Suomen markkinoille on ilmaantunut ns. energiapaaluja, jotka ovat teräs- tai teräsbetonipaaluja, joihin on asennettu lämmönsiirtoputket. Mikäli rakennuksen perustamistavaksi valitaan paalutus, niin "energialisä" ei hirveitä maksa. Energiapaaluihin voidaan johtaa jäähdytyksessä tai aurinkokeräimillä kerättyä lämpöä ja ottaa tätä lämmityskaudella hyötykäyttöön. Järjestelmään voidaan yhdistää tavallisia lämpökaivoja. Itse paaluttamisen kustannusten takia ei energiapaalujen käyttö kuitenkaan kuulemma kannata, jos paaluttamista ei muutoin tarvita. Lämmön kausivarastointiin soveltuu parhaiten märkä savimaa, jonka kanssa yleensä paaluttamista käytetään.

Pientalon paaluttaminen märkään savimaahan on kuitenkin sen verran arvokasta puuhaa, että pohdin tovin löytyisikö vaihtoehtoa. Oheen hahmottelin nähdäkseni edullisimman mahdollisen aurinkolämmönkeruu- ja maahan-dumppaustavan: aurinkolämpö kerätään suljetussa ilmakierrossa eteläseinän seinäpellin ja etelälappeen kattopellin alla ilmasta-veteen-lämmönvaihtimen kautta. Veden avulla tavallista maalämpöputkea käyttäen viedään lämpö edelleen maahan spiraalin muotoon asennettuna maapiirinä. Maapiiri kannattanee asentaa matalan mutta laajan kartion muotoon, jolloin talo alapohjarakenteineen painaa maapiirin suojaksi asennettuja EPS-levyjä viistosti ulos- ja alaspäin. Riippuen talon energiantarpeesta mitoitetaan kartion säde ja putken asennustiheys.

Halvin ja luotettavin menetelmä aurinkolämmönkeruuseen lienee käyttää tavallista tummaa seinä- ja kattopeltiverhoilua, sillä ison maamassa lämmittämiseen ei korkeata veden lämpötilaa tarvita. Mitä matalammalla keruulämpötilalla pärjätään, sen suuremmalla tehokkuudella homma toimi. Ilmasta-veteen-lämmönvaihtimet taitavat olla kohtalaisen arvokkaita laitteita, joskin käsittääkseni muutaman tonninkin laite kykenee siirtämään kymmenien kilowattien teholla lämpöä ilmasta veteen (tai päinvastoin). Mitään pakkasenestoaineita ei käsittääkseni tarvittaisi, vaan lämmönvaihdin kannattaisi pitää sulana maan lämmöllä (pakkasenestoaineet huonontavat hyötysuhdetta luokkaa 10% kun taas sulanapito ei lisänne prosenttiakaan maavaraajan lämpöhäviöitä).

Jotta maahan kerätty lämpö voitaisiin hyödyntää "viimeiseen" kWh:iin ilman lämpöpumppua, kannattaisi lattiat asentaa 20 mm:n lattialämmitysputkesta tavallista tiheämpään, jolloin päästään pienimpään mahdolliseen tarvittavaan lämpötilaeroon lattian ja kausivaraajan välillä. Älykkäitä säätimiä käyttäen lämpöä dumpattaisiin maahan tai otettaisiin maasta mahdollisesti apuvaraajaa hyödyntäen. Itseäni viehättää kuitenkin ratkaisu, jossa asennettaisiin samaan maapiiriuraan rinnakkaisputki: putki kun on halvempaa kuin elektroniikka. Tällöin toisella putkella hoidettaisiin lämmön dumppaaminen ja toisella maasta ottaminen. Nyt onnistuisi tuloilman ja käyttöveden esilämmittäminen sekä lattioiden lämmittäminen suoraviivaisesti levylämmönvaihtimin, ja käyttöveden loppulämmittäminen suoralämmittimellä.

Maan lämpövastuksen vuoksi lämpö tunkeutuu suhteellisen hitaasti syvyyksiin siten, että noin viiden vuoden kuluttua maa on lämmennyt niin syvälle kuin järjestelmän toiminnan kannalta kannattaa huomioida. Tuossa vaiheessa maa on niin syvälle lämmintä, että "varsinaisena" lämpövarastona toimivan tilavuuden ja ulkopuolisen maan lämpötilaero on niin pieni, että kesällä dumpattu lämpö pysyy riittävän hyvin varastossa. Siihen asti tarvitaan lämmityskauden aikana lisäenergiaa. Energiapaalut ovat toki siinä mielessä tehokkaammat, ettei lämpökenttää tarvitsisi levittää talon ympärille. Kuvaamassani ratkaisussa tarvitaan "routaeristys" laajemmalle alueelle. Kovinkaan paksu eristekerroksen ei talon ulkopuolella tarvinne olla kunhan päälle tulee riittävästi maata. Talon alle taas jo nykymääräykset vaativat kohtalaisen eristepaksuuden, joskin tässä tapauksessa paksuutta tarvitaan pitämään lämpö maassa poissa sisätiloista. EPS-kartion ja lattian välissä voisi toimia hyvin kevytsora, jolloin putket saisi näppärästi eristeeseen ja massaa eristelevyjen päälle.

Kuvan hahmotelmaan nähden lisää aurinkotehoa saisi pulpettikatolla eli katto yhtenä lappeena etelään päin kallistettuna ja jos vieläkään ei riitä, niin osan joko seinä- tai kattopellistä voisi korvata kennolevyllä ja asentaa tuuletusrakoon absorbaattoriverkkoa (mustaa hyönteisverkkoa, jonka läpi kulkiessaan ilma lämpenee).

Mitäs ajatuksia tämä herättää? Itselläni lähinnä: miksi tällaisia ei jo ole rakennettu - vai onko?

aurinkotalo-v0-12.png
 

pökö

Member
Mikäli ymmärsin ajattelit kerätä auringon lämmittämästä ilmasta lämpöä ensin veteen ja siitä sitten maahan? Kö ?

Kuumalla ilmalla ei vesi häävisti lämpene, lämmitä ennemmin auringolla suoraan vettä, se on tehokasta.
 
pökö sanoi:
Mikäli ymmärsin ajattelit kerätä auringon lämmittämästä ilmasta lämpöä ensin veteen ja siitä sitten maahan? Kö ?

Kuumalla ilmalla ei vesi häävisti lämpene, lämmitä ennemmin auringolla suoraan vettä, se on tehokasta.

Juu, ilmasta veteen olisi tarkoitus. Onko tuo toteamuksesi kokemusperäistä tai tietoa? Toki lämmönvaihtimia on monenlaisia ja voi olla että tähän kohteeseen ei suoraan sopivaa varastoista löydy. Tässä tarvittaisiin mahdollisimman pienellä ilmanvastuksella maksimaalinen lämmön siirtymä ja kanavamalli tai kanavointiin soveltuva malli. Luullakseni edullisimmat tehokkaat ilmasta-veteen-lämmönvaihtimet lienevät vapaaseen tilaan asennettavaksi tarkoitettuja, esim. pyykinkuivaushuoneisiin. Voin toki olla väärässäkin, kun ei noita hintoja netissä juurikaan näy.

Jos perinteisin aurinkokeräimin selviäisi noin 40 m2 keräinalalla, niin tuo maksaisi suomalaisin tuottein asennettuna ehkä noin 30 000 €. Ulkomaisin halpistuottein saattaisi selvitä puolella tuosta. Vastaavan tehoinen ilmasta-veteen-lämmönvaihdin ja tarvittava kanavointi ei maksane lähellekään samaa + ei tarvita pakkasnesteitä kiertoon. Seinä- ja kattopellityksen hintaa en tuossa huomioi, kun jonkinlainen kate kuitenkin tarvitaan ja pelti lienee niitä edullisimpia tapoja tuo hoitaa.
 

pökö

Member
Veden lämmityksestä auringolla on kokemuksia, ei ilmalla.

Jos  40 neliön systeemi maksaa kotimaisesti tehtynä 30000e se kannattaa sitten tehdä ebay.de kautta niin siitä selviää alta kymppitonnin.

Tai hakee täältä 38m2 ilmaiseksi, Suomesta.
https://www.nettimarkkina.com/aurinkakerain-n-2312-m-n-14-kpl/1469136
 
pökö sanoi:
Jos  40 neliön systeemi maksaa kotimaisesti tehtynä 30000e se kannattaa sitten tehdä ebay.de kautta niin siitä selviää alta kymppitonnin.

Voisikohan keräimet asentaa kulmaraudoilla suoraan kattotuoleihin kiinni vesikatoksi? Kattotuolien vahvuus ja väli valittaisiin keräimen leveyden mukaan. Väliin alumiiniset listat pitkillä ruuveilla ja tiivistenauha, joiden alla keräimet pääsisivät elämään lämmönvaihteluiden mukaan. Vai välttäisikö kenties jokin elastinen tiivistemassa keräimien väleissä ilman listaa? Villojen päälle jokin pisaroista värjääntyvä paperi, niin tietää milloin on aika uusia tiivisteet. Ilmeisesti ei ihan noin yksinkertaisesti onnistu, kun muutamat firmat ovat kehittäneet erityisesti kattoon integroitavia keräimiä. Ei sillä, että vielä luovuttaisin ilmasta-veteen-lämmönvaihtimien ja pellityksen hyödyntämisen suhteen, mutta olisihan tuo tavallinen vettä lämmittävä aurinkokeräin toki koetellumpi menetelmä.
 
savonhumu sanoi:
Ruukki on valmistanut jo classic kattoon integroitavan keräimen yhteistyössä savosolarin kanssa...

Juu, tsekkasin tilanteen ennen edellisen viestini kirjoittamista. En nähnyt maininnan arvoiseksi, koska Ruukki Classic Solar aurinkolämpöpaketti 4m2 maksaa Maalämpötukussa 4 590,00 €, josta skaalattuna 40m2 keräinalalle maksaisi 45 900 € !
Mielelläni tukisin suomalaista työtä, mutta kun hinnoittelu ja markkinointi on tuota tasoa... Siis mitenkään mainittuja firmoja moittimatta, vaan alalle yleisesti: hinnat löytyvät netistä vain hyvin pienille järjestelmille. Lopuista pitäisi lähteä kysymään tarjouksia. En kuitenkaan erehtyne, jos väitän, että tuskin tipahtaa Ruukin tuotteen hinta puolta enempää 40m2:n alalle, jos edes tuotakaan.
 
Tuosta Ruukin keräimestä juohtui mieleeni etäinen yhtäläisyys lattialämmityksen lämmönluovutuslevyihin. Mitäpä jos kattopelteihin prässättäisiin putkiurat lähelle reunaa siten, että seuraavan levyn reunan saisi suojaksi päälle ja jonkinlainen piilokiinnikejärjestestelmä. Noin saisi aikaiseksi edullista lasitonta keräinalaa. Tuollainen voisi välttää mainiosti kausivaraajan lämmittämiseen ja olisi kuitenkin jonkun verran edellä kaavailemaani  perustuvaa vaihtoehtoa tehokkaampi. Jäänestoaineen tarve tuossa toki olisi, joten erillinen lämmönvaihdin tarvittaisiin kuitenkin, jos halutaan varmistaa, ettei putkirikossa aine leviäisi maahan.
 

pökö

Member
virtuaaliharri sanoi:
pökö sanoi:
Jos  40 neliön systeemi maksaa kotimaisesti tehtynä 30000e se kannattaa sitten tehdä ebay.de kautta niin siitä selviää alta kymppitonnin.

Voisikohan keräimet asentaa kulmaraudoilla suoraan kattotuoleihin kiinni vesikatoksi? Kattotuolien vahvuus ja väli valittaisiin keräimen leveyden mukaan. Väliin alumiiniset listat pitkillä ruuveilla ja tiivistenauha, joiden alla keräimet pääsisivät elämään lämmönvaihteluiden mukaan. Vai välttäisikö kenties jokin elastinen tiivistemassa keräimien väleissä ilman listaa?
Aika vaativa asennus, ei varmaan mahdoton tehtävä mutta en lähtisi tekemään. Ehkä sitten jos aluskatteen tekisi 100% vesitiiviiksi?
 
pökö sanoi:
virtuaaliharri sanoi:
Voisikohan keräimet asentaa kulmaraudoilla suoraan kattotuoleihin kiinni vesikatoksi? Kattotuolien vahvuus ja väli valittaisiin keräimen leveyden mukaan. Väliin alumiiniset listat pitkillä ruuveilla ja tiivistenauha, joiden alla keräimet pääsisivät elämään lämmönvaihteluiden mukaan. Vai välttäisikö kenties jokin elastinen tiivistemassa keräimien väleissä ilman listaa?
Aika vaativa asennus, ei varmaan mahdoton tehtävä mutta en lähtisi tekemään. Ehkä sitten jos aluskatteen tekisi 100% vesitiiviiksi?
Lyhyen googlauksen perusteella vaikuttaisi siltä ettei tarkoitukseen sopivaa elastista tiivistemassaa liene markkinoilla. Alumiiniset listat kumi- tms. tiivisteineen taas vaikuttavat kalliilta ja työläiltä asennettavilta. Erityishankaluutena olisi, että aluskatteen joutuisi irroittamaan, jos haluaa ottaa keräimen irti. Joten kait se on uskottava, että jos meinaa kattoon integroida keräimet, niin niissä täytyy käyttää tarkoitukseen suunniteltuja tuotteita; tai sitten kehitettävä jotain eksoottisempaa kiinnitys- ja tiivistysratkaisua tai rakennettava keräimet itse.
 

kotte

Well-known member
Itselleni tuli ensimmäisenä mieleen rakenne, jossa perinteinen harjakatto on katettu lasitiilillä ja alla musta aluskate (en osa sanoa, mikä olisi sopiva musta materiaali aluskatteeksi, ehkäpä standardi-sellainen noettuna yläpuolelta). Harjalle sitten tuuletusaukot katteen ja aluskatteen välistä yläpohjaan ja harjan alle koko harjan pituinen lamelli- tai ripaputki lämmönkeräimeksi ilmasta nesteeseen. Yläpohjan tuuletusratkaisu olisi ihan tavanomainen, eli kohtuukokoiset venttiilit päätykolmioiden yläosissa. Toimivuudesta en osaa sanoa, kun tuntemattomia tekijöitä on paljon.

Ilmasta olisi omasta mielestäni 1-vaiheen lämmönsiirtoaineena hyötyä sikäli, että tehoerot tasottuvat luonnostaan ja luontainen tiheysero saadaan siirtämään lämpöä tehokkaasti alhaalta ylöspäin. Ylimääräisiä kustannuksia ei välttämättä tule juuri muuta kuin lamellikeräimen/ripaputken osalta. Ylikuumenemistakaan (ainakaan paljon yli 100 asteen) tuskin tapahtuu. Talvella teho ja etenkin lämpötilaero toki jäänee heikoksi .

Paremman hyötysuhteen ja korkeamman lämpötilaero varmaan saisi useampikerroksisella aluskatteella, eli alempana voisi olla löysähkö tavanomainen aluskate ja ylempänä kireämmällä oleva musta (välissä voisi myös olla kohokkeita tai rimoja). Ideanahan on, että kuumin ilma kerääntyisi alukatteiden väliin ja nousisi sieltä harjaa kohti.
 
kotte sanoi:
Itselleni tuli ensimmäisenä mieleen rakenne, jossa perinteinen harjakatto on katettu lasitiilillä ja alla musta aluskate (en osa sanoa, mikä olisi sopiva musta materiaali aluskatteeksi, ehkäpä standardi-sellainen noettuna yläpuolelta). Harjalle sitten tuuletusaukot katteen ja aluskatteen välistä yläpohjaan ja harjan alle koko harjan pituinen lamelli- tai ripaputki lämmönkeräimeksi ilmasta nesteeseen. Yläpohjan tuuletusratkaisu olisi ihan tavanomainen, eli kohtuukokoiset venttiilit päätykolmioiden yläosissa. Toimivuudesta en osaa sanoa, kun tuntemattomia tekijöitä on paljon.

Mielenkiintoinen idea! En ollut tiennytkään että on olemassa lasisia kattotiiliä. Ensimmäinen vastaantullut hinta oli 10 €/kpl. Kokoa ei mainittu, mutta jos olisi 420*330, niin neliöhinta jäisi alle 100 €. Lamelli- ja ripaputkia olen miettinyt aiemmin viherherhuoneen katon rajassa lämmöntalteenottajina, mutta minulla ei oikein ole käsitystä niiden lämmönkeruukyvystä. Käsittääkseni ovat myös varsin tyyriitä.

Voisikohan tavallista polykarbonaatista tehtyä kennolevyä asentaa suoraan tummaa profiilipeltiä vasten? Vai onko riskiä että lämpötila nousisi polykarbonaatin sietämän +120 Celsius-asteen? Meinaan jos noin onnistuisi, niin ei tarvitsisi laittaa puutavaraa kennolevyn ja pellin väliin, jolloin palonkesto paranisi ja riittäisi ohuempi kennolevy.
 

savonhumu

Member
Katto on helppo rakentaa pomminvarmasti tiiviiks jo aluskatetasolla kun lähdetään käyttämään tavallisen ruode/tuuletusrima/muovialuskate systeemin tilalla umpilaudoitusta ja kermialuskatetta. Sitten se on lähinnä makuasia että millä materiaalilla sen kattokeräimen haluaa ympäröidä vai rakentaako siitä keräimestä koko lappeen kokoisen? konesaumatekniikalla saadaan yhdisteltyä aikalailla tiiviisti moniakin juttuja ja jos sinne aluskermille pääsee vettä jostain saumakohdasta niin sekin voidaan hoitaa suoraan ränniin asti ;)

Toki tuo systeemi tuo hiukan lisähintaa katolle mutta ei niin paljon kun vois kuvitella!

Ruukin integroidun keräimen hinnotelupolitiikasta oon samaa mieltä alottajan kanssa että ihan liikaa maksaa saavutettuun hyötyyn nähden ::) Kunhan toin tuossa aiemmin esille että jotakin integroitavaa on jo tehty.. Aiheena tämä koko ketju on kyllä mielenkiintoinen!
 
Kiitoksia vinkeistä! Päivitetäänpäs kuvaa. Laitoin katon uusiksi ja siirryin "kertakäyttöilman" käyttöön, jolloin järjestelmä yksinkertaistuu ja ainakin osa riskeistä pienenee. Löysin uuden tuttavuuden: poistoilmapatterin. Niitä saa kotimaiselta valmistajalta käsittääkseni minkäkokoisia hyvänsä. Ainakin jotkin tekokumikermit kestävät +120 ºC ja kun eivät ole täysin mustia, niin tokkopa noin kuumaksi kennolevyn alla lämpenisivät vaikka ilmavirtaus jostain syystä pysähtyisi. Seinässä lämpenevä ilma antaisi talvella aurinkokeräimenä toimivan pohjoislappeen päällä oleville lumille kyytiä siinä vaiheessa kun lämpöä alkaa olla hyödynnettäväksi asti.

Lisäsin kuvaan myös toisen maapiirin eli ensimmäisellä viedään lämpöä poistoilmapatterilta maahan ja toisella tuodaan lämpöä sisään tarvittaessa. Tässä poistoilmapatteri ei liity mitenkään talon ilmanvaihtoon, vaan toimii aurinkoilmalämmittimen ilmasta-veteen-lämmönvaihtimena.

En löytänyt piirtämälleni kattomallille suomenkielistä nimeä; englanniksi kyseessä butterfly roof eli kirjaimellisesti käännettynä perhoskatto. Ruotsissa kutsutaan kattoa sanoilla motfallstak ja v-tak. Tuosta viimeisestä saisi kuvaavan sana suomeen: v-katto.

aurinkotalo-v0-13.png
 

kotte

Well-known member
virtuaaliharri sanoi:
Laitoin katon uusiksi ja siirryin "kertakäyttöilman" käyttöön, jolloin järjestelmä yksinkertaistuu ja ainakin osa riskeistä pienenee. Löysin uuden tuttavuuden: poistoilmapatterin.
"Kertakäyttöilman" kohdalla olisi syytä päästä mahdollisimman hyvään jäähtymiseen, jotta hyötysuhde pysyisi kohtuullisena. Jos kierron järjestää puhaltimella, pitäisi sen olla pumpun ohella lämpötilaneron perusteella säätyvä, jotta päästään maksijäähtymään. Poistoilmapatterin pitäisi myös koostua peräkkäisistä kennoista, jotka nostavat asteittain kiertävän nesteen (tms.) lämpötilaa ja vastaavasti pudottavat lämpöä luovuttavan ilman lämpötilaa.

Itse kylläkin miettisin vielä ilman kierrättämistä, mutta vain yläpohjassa (tai sen yläosassa). Puhallin ja poistoilmakenno voi silti olla edullisin tapa kerätä lämpö talteen -- ja tässä tapauksessa jopa vain yksiasteratkaisuna, koska kennon lävitse pääsevä lämpö auttaa ilman lämmittämisessä uudelle kierrokselle.
 
kotte sanoi:
Itse kylläkin miettisin vielä ilman kierrättämistä, mutta vain yläpohjassa (tai sen yläosassa). Puhallin ja poistoilmakenno voi silti olla edullisin tapa kerätä lämpö talteen -- ja tässä tapauksessa jopa vain yksiasteratkaisuna, koska kennon lävitse pääsevä lämpö auttaa ilman lämmittämisessä uudelle kierrokselle.

Kenties tähän tapaan? Vähän pientä tuherrusta tuli, mutta toivottavasti saa selvää.

aurinkotalo-v0-13a.png
 
pökö sanoi:
Onhan tuolla katolla jo nimi, se on tasakatto.

Onhan tuossa kieltämättä tiettyjä yhtäläisyyksiä, varsinkin jos vielä päätyihin laittaisi laidat ja sadekourun vaihtaisi kattokaivoiksi. V-katon hyvä puoli sadevesien suhteen on, että ne saa kerättyä kahteen tai jopa vain yhteen pisteeseen näppärästi. Toki jos tuo ainut aukko jotenkin tukkeentuu, niin ongelmia seuraa...
 

Puuha

Well-known member
Älä nyt ainakaan huumorillakaan tuollaista kattoa suunnittele. Harja ja riittävästi kaltevuutta. Tuollainen katto on vain säästellen sippiin mallia. Se minkä saatavassa energiassa häviää sen myöhemmin korjauskustannuksissa moninkertaisesti säästää.
 
Puuha sanoi:
Älä nyt ainakaan huumorillakaan tuollaista kattoa suunnittele. Harja ja riittävästi kaltevuutta. Tuollainen katto on vain säästellen sippiin mallia. Se minkä saatavassa energiassa häviää sen myöhemmin korjauskustannuksissa moninkertaisesti säästää.

Motivaattorina v-katto-valinnalleni tuossa oli varjottomuuden todennäköisyyden maksimoiminen, tuulen lämmönhukkaa lisäävän vaikutuksen pienentäminen ja estetiikka. Vastaavan varjottomuusasteen saisi harjakatolla nostamalla katon korkeutta - perinteinen ulkonäkö - tai rakentamalla erillisen aurinkoilmalämmittimen pohjoisseinän päälle, mikä taas ei näytä hyvältä. Modernia ulkonäköä tavoitellen parhaalta ehkä näyttäisi pulpettikatto pohjoiseen päin kallistaen, jolloin taas kattoa ei voisi hyödyntää lämmönkeruuseen, joskin tällöin rakentaminen yksinkertaistuisi ja pohjoissuunnan tuulien jäähdyttävä vaikutus pienenisi.

Tuossa viimeisessä vaihtoehdossa olisi tyytyminen eteläseinään lämmönkeruussa ja pelti olisi korvattava valokatteella, jotta saataisiin riittävästi tehoa pienemmällä käytettävissä olevalla alalla (+ tn. varjoisamman sijannin kompensointi). Mitäs jos eteläseinän jakaisi kanavoiviin osastoihin siten, että ilmaa kierrätettäisiin kaikkien osastojen ja lämmönvaihtimen läpi? Tuuletus hoituisi painovoimaisesti pienillä pyöreillä venttiileillä seinän ala ja yläosissa. Ylikuumenemisen torjuminen vikatilanteissa vaatisi jotain varomekanismeja, mutta tuskin olisi ylivoimaista. Sen sijaan näyttääkö kennolevy + mustaksi maalattu/rapattu seinä tai musta alumiiniverkko hyvältä onkin toinen juttu - modernilta varmasti.
 
Ylös