Talon ja käyttöveden lämmittäminen pääosin auringolla

[virtuaaliharri]

Toimisikohan seuraava noin periaatteessa:

- epäsymmetrinen harjakatto kokonaan teräksestä pelteineen, rankoineen, ruoteineen ja ristikoineen
- aurinkoon suunnattu jyrkempi lape aurinkopaneeleilla kattopellin sijaan
- yläpohjan "lattia" teräsbetonia, joka valettu EPS- tai XPS-eristelevytyksen päälle
- yläpohjan rakenne suljettu, siis ilman tavanomaista tuuletusta; vain minimalistiset venttiilit ilmanvaihtoon, jotta tilassa pystyy tekemään huoltotoimenpiteitä ilman happinaamareita
- VILP asennettuna betonilaatan päälle (tärinänvaimentimien kera) siten, että saa lämmön siirtymään mahdollisimman tehokkaasti aurinkopaneelien takapinnasta ilmaan pumpattavaksi
- kondenssiveden viemäröinti
- toimintalogiikka: aina kun aurinko paistaa tarpeeksi on-off-tyyppisen lämpöpumpun käyttämiseksi, niin pumppu käy ja
lämmittää 1000-3000 litran lämminvesivaraajaa; kun varaajan tavoitelämpötila on saavutettu ajetaan loput päivän aurinkolämmöt talon alle maahan
- poikkeuksena edelliseen, talvella pidetään lämminvesivaraajaa lämpimänä käyttämällä lämpöpumppua verkkosähköllä
- lattialämmitys hoidetaan ottamalla lämpöä talon alta kierrättämällä maa- ja lattiapiireissä vettä (alkuvuosina maan lämpöä nostettaessa joudutaan käyttämään em. lämminvesivaraajan kapasiteettia myös lattioiden lämmittämiseen)?

Siis lähinnä sillä kyselen, jotta kannattaako asiaa enempää laskeskella vai tuleeko heti mieleenne ilmeisiä näkökohtia, jotka tekevät hommasta taloudellisesti tai muuten kannattamattoman?

Perusideana on, että lämpöpumppu kävisi vain päiväsaikaan, joko aurinkoenergian ohjaamana tai sitten kalenterin ohjaamana (auringon nousujen ja laskujen mukaan paistoi tai ei), jolloin COP olisi suurempi ja sähkö pääosin paneeleilla tuotettua. Päiväaikaanhan on muutoinkin lämpimämpää ja myös pohjoislappeen pellin läpi johtuisi lämpöä. Talon alle riittäisi varmaankin tuhdit lämmöneristeet seinien alle riittävän syvälle ulottuvina siten, että pohja jätettäisiin eristämättä (olettaen että pohjavesi riittävän syvällä).

Lämpöpumpuista sanotaan käynnistysten olevan erityisen kuluttava tekijä. Kuinka merkittävästä asiasta oikeasti mahtaa olla kysymys? Kannattaisiko pitkät kesäpäivät tosiaan käyttää "ilmaista" sähköä ja pumpata lämpöä maahan vai onko sittenkin esim. kompressorin käyttötunnit ratkaisevampi tekijä eli pumppu vikaantuisikin aiemmin normaalikäyttöön verrattuna? Viimemainittuunhan järjestelmän kannattavuus toki viimeistään kaatuisi, jos pumppu ei kestä suurin piirtein samaa mitä normikäytössäkin.

 

[denzil dexter]

Enemmän saisi ehkä talteen suoraan katolta aurinkolämpökeräimellä. Lämpöä ei kuitenkaan enempää saa mitä paistetta tulee, mutta esittämässäsi vaihtoehdossa hävikkiä kasvattaa rakenteiden lämpövuoto.

Sellainen köyhän miehen ratkaisu olisi täyttää koko välikatto vedellä ja käyttää tuota vettä lämpöpumpun kylmäpuolena. Silloin kovilla pakkasillakin pumppu käy nollassa asteessa, eli hyötysuhteet ovat vielä kohdillaan. Kevään tullen ullakolla olisi sitten 100 000 kg jäätä, mutta se nyt sulaa äkkiä kevätauringossa...

Vähän pienemmällä puuhastelulla pääsisi, jos ilman ottaisi maakanaviston kautta pakkasilla ja sitten jos lämpöä on kesällä liikaa, lämmittäisi tuota kanavistoa.

 

[virtuaaliharri]

Aiemmat aurinkoenergian käyttöä koskevat kirjoitukseni täällä ovatkin pitkälle perustuneet aurinkolämpökeräimien käyttöön ja noissa tosiaan absoluuttisen rajan muodostaa absorbaattorille osuvan auringon säteilyn määrä. Tässä pumppuversiossa taas tulisi hyödynnettyä myös muista suunnista tuleva lämpösäteily eli ilman sisältämä ja maasta heijastama sekä rakennuksen sisältä rakenteiden läpi virtaava hukkalämpö. Toki osa lämmöstä karkaisi uloskin, jo ihan paneelien lasipinnasta, mutta eiköhän tuota lämpöä kertyisi ihan riittämiin.

Vaikka betoninen väli-/yläpohja (kumpikohan oikea termi?) ja teräsrakenteet olisivat tavanomaisia rakenteita kalliimpia, niin ajatus on, että säästöpuolelle tulisi erillisten aurinkopaneelitelineiden jääminen pois ja kokonaisuuden asennustyön nopeutuminen. Käsittääkseni noin ei voisi tehdä, mikäli paneeleille ei järjestettäisi koneellista tuuletusta (tässä VILP).

Lämmönhukkaan liittyen suurin arvoitus lienee maavaraajan kyky pitää lämpöä kun pohjaa ei eristetä. Maan lämpövastuksen vuoksi lämpö karkaa suhteellisen hitaasti, mutta kuinka hitaasti käytännössä, ei taida ihan yksinkertainen laskettava olla. Maavaraajan sivujen eristäminen ei paljoa kustantaisi, koska tuo hoituisi isolta osin routaeristeiden siirrolla ulkoseinien sivuilta alle (olettaen että maa helposti koneellisesti kaivettavaa). Toisaalta tontilla, jonka maaperä on helposti kaivettavaa ja tilaa kaivuumaalle löytyy, niin ei myöskään pohjan eristäminen olisi mahdotonta, vaan olisiko tuo kuitenkaan tarpeellista kun varmaankin riitäisi että selvittäisiin maavaraajan turvin tammikuun loppuun, helmikuussa jo Etelä-Suomessa auringonpaistetta riittäisi siinä määrin että tehokasta VILPiä käyttämällä saisi talon lämpimäksi ja käyttövedet lämmitettyä, mikä taasen ei onnistuisi aurinkolämpötasokeräimillä näiden suuren lämmönhukan takia + auringon suoran säteilyn riittämättömyyden takia.

Maakanaviin liittyen tuli mieleen kyssäri, josko markkinoilla olisi noiden kanssa käytettäväksi sopivia VILPejä? Ilmavirran pitäisi olla tavan pumppuja alhaisempi ja lämpötilan pudotuksen vastaavasti suurempi eli jotain perus-VILPin ja PILPin väliltä. Tuolle voisi löytyä käyttöä myös aurinkoilmalämmittimien kanssa.

 

[kotte]

Suomessa voinee asua ympäri vuoden periaatteessa ilman lämmitystä riittävän syvällä maan alla ja ilmanvaihdostahan saa lämmöstä suurimman osan talteen. Maan alle voisi myös rakentaa lisäeristetyn tilan, eli jos ulkopuolella on muutama plus-aste, pysyy tila aika vähäisellä asukkaista ja kotitalouslaitteista vuotavalla lämmöllä siedettävänä.

Kun maan alla asuminen on muuten ongelmallista, niin voisi rakentaa vastaavat olot maan pinnalle. Tämähän käy niin, että rakentaa taloon paksut eristeet ja niiden sisään melko keskelle, mutta ulkoreunan puolelle maasta pumpatulla nesteellä lämmitettävän (tai jäähdytettävän) välikerroksen esimerkiksi metallilevyistä, joiden pintaan on sopivalla menetelmällä hitsattu kiertoputkisto. Ikkunoihinkin voisi periaatteessa lisätä lasiparin, jonka välissä kierrätetään vastaavaa lämmöntasausnestettä.

 

[denzil dexter]

Ei sitä maata tarvitse eristää. Metrin-parin maakerros tai lumipeite on hyvä eriste itsessään. Eristämisestä voi olla jopa haittaa, koska se estää maan lämpenemistä kesäisin.
Nythän maaperää ei ole tarkoitus lämmittää huomattavasti ympäröivää maata kuumemmaksi, vaan ainoastaan tarjota lämpöpumpulle tila jossa ei ole pakkasta silloin, kun ilmassa on pakkasta.

Jos kovin epäilyttää, niin sadan kuution uima-allas pihalle. Kyllä kilowatteja piisaa, kun tekee 100 kuution jääköntin. 333 kJ/kg on 333 MJ/kuutio, eli 33 300 MJ sata kuutiota. Siis noin 10 000 kWh. Itse asiassa lampi ei edes mene umpijäähän, koska se saa maaperästä lämpöä ja jääpeitteen kasvu hidastuu kun eristettä alkaa kertyä pintaan.

Jos vieläkin epäilyttää ja käytössä on oma kaivo, niin siitähän on kätevä sumutella ilmaista vettä lämpöpumpulle niin, ettei kylmä puoli mene pakkaselle. Hommaa käytetyn lumitykin, niin on lisäksi paksu hanki tontilla eikä maa roudi niin pahasti. Kuution vettä kun jäädyttää päivässä, niin saa 100 kWh lämpöä tupaan.

 

[virtuaaliharri]

Ehkä sittenkin kuva paikallaan. Kas tässä:

 

[virtuaaliharri]

Kun maan alla asuminen on muuten ongelmallista, niin voisi rakentaa vastaavat olot maan pinnalle. Tämähän käy niin, että rakentaa taloon paksut eristeet ja niiden sisään melko keskelle, mutta ulkoreunan puolelle maasta pumpatulla nesteellä lämmitettävän (tai jäähdytettävän) välikerroksen esimerkiksi metallilevyistä, joiden pintaan on sopivalla menetelmällä hitsattu kiertoputkisto. Ikkunoihinkin voisi periaatteessa lisätä lasiparin, jonka välissä kierrätetään vastaavaa lämmöntasausnestettä.

Helpommalla ehkä valaisi paksuseinämäisen betoni"kuution", jossa tosin katon olisi hyvä olla vino. Lähelle ulkopintaa laittaisi auringonlämpöä vastaanottamaan putkipiirin tai useamman ja yhdistäisi nämä talon alle ja ympärille sijoitettuun maapiiriin. Vaipan sisäpinnan läheisyyteen puolestaan eri putkipiirit tuomaan lämpöä maasta. Nyt kun saadaan riittävän laajalla putkipiirillä pidettyä betonivaipan sisäpinta reippaasti nollan ylläpuolella 24/365, niin riittäisi ohuehko kerros PU-vaahtoa lämpöeristeeksi ja höyrynsuluksi.