Lämmitysjärjestelmät ja energiansäästö

Tässä osiossa on oppimistavoitteina:

• tutustua vesikiertoisen lämmitysjärjestelmän toimintaperiaatteisiin
• tutustua lämmönlähteisiin
• ymmärtää lämmitysverkoston toimintaperiaate
• oppia huoltotöiden merkitys energiansäästössä
• oppia seuraamaan kiinteistön kulutustrendejä säännöllisesti
• oppia vikojen paikallistamisen periaatteet.

Kiinteistöjen merkitys energiansäästössä

Asuminen on suomalaisten suurin yksittäinen hiilidioksidipäästöjen aiheuttaja. Rakennusten energiankulutusta vähentämällä voidaan saavuttaa jopa neljännes EU:n ja Suomen tavoittelemista päästövähennyksistä.

Rakennusten osuus on noin 40 prosenttia Suomen energiankulutuksesta. Tästä kaksi kolmannesta kuluu kotitalouksissa. Suomessa eniten energiaa kuluttavat tilojen ja veden lämmitys.

Rakennukset ovatkin tärkeässä asemassa, kun vähennetään energiankulutusta. Kiinteistönhoitajien ammattitaidon merkitys kiinteistöjen yläpitäjänä korostuu.

1960- ja 70-lukujen taloissa suurin energiansäästömahdollisuus on ilmanvaihdon lämmöntalteenotossa.

Lämmitys

Yleisimmät lämmitysmuodot ovat suora sähkölämmitys ja vesikiertoinen lämmitys. Sähkölämmitys on hajautettu lämmitysmuoto, jolla lämmitetään huonekohtaisesti ilman keskitettyä ohjausta tai valvontaa. Sähkölämmityksen yhteydessä lämmin käyttövesi tuotetaan 500-2000 litran sähkövaraajalla, jossa vesi lämmitetään sähkövastuksilla.

Tässä materiaalissa keskitytään vesikiertoiseen lämmitykseen. Vesikiertoinen lämmitys tarkoittaa lämmitystä, jossa lämmönjakohuoneessa tuotettu lämpö siirretään veden välityksellä huoneiden pattereihin tai lattialämmitysputkistoon. Automatiikka huolehtii keskitetysti lämmönsäädöstä ja huonetermostaatit hoitavat huonekohtaisen hienosäädön.

Varsinkin vanhemmassa rakennuskannassa lämmönlähteinä ovat ikkunoiden alla olevat patterit. Runkolinja kulkee yleensä kellarikerroksen käytävillä ja "pystynousut" ulkoseinillä. Runkolinjasta lähtevissä haaroissa on sulku- ja säätöventtiilit. Säätöventtiileillä varmistetaan, että jokaiselle pystynousulle virtaa riittävästi vettä. Näin myös virtausteknisesti hankalimmassa paikassa olevalle patterille riittää vettä. Lämmönsäätöautomatiikka huolehtii, että menoveden lämpötila pysyy vakiona suhteessa ulkolämpötilaan.

Vesikiertoisen lämmitysjärjestelmän osat

Patteriventtiilit

Patteriventtiili käsittää venttiilirungon ja säätöosan, joka on joko käsipyörä tai termostaattiosa. Venttiilirungosta säädetään patterille laskettu esisäätöarvo ja termostaattiosalla voidaan valita huoneen lämpötila. Termostaatin tulisi olla säädettynä 21 asteeseen.

Linjasäätöventtiili sijaitsee verkoston paluupuolella runkolinjan haarassa ja siitä säädetään linjakohtainen vesivirta.

Kiertovesipumput

Talotekniikan pumppukäytöissä käytettävät pumpputyypit ovat pääsääntöisesti kuiva-ja märkämoottoripumppuja.

Märkämoottoripumppu

Pumpattava neste ympäröi roottorin ja laakeroinnin märkämoottoripumpussa. Pumpattava neste voitelee pumpun laakerit ja jäähdyttää moottoria. Märkämoottoripumpussa sähkömoottorin tuottamaa lämpöä siirtyy pumpattavaan nesteeseen, joten märkämoottoripumpun asentaminen jäähdytysjärjestelmään ei ole suositeltavaa. Märkämoottoripumppu voi nostaa jäähdytysjärjestelmän energiankulutusta tarpeettomasti.

Sen sijaan lämmitysjärjestelmissä märkämoottorin tuottama lämpö saadaan hyödyksi, joten märkämoottoripumppu parantaa lämmitysjärjestelmän hyötysuhdetta. Märkämoottoripumpun etuja ovat kuivamoottoripumppua hiljaisempi käyntiääni ja huoltovapaus, sillä moottorin ja pumpun pesän välillä ei ole mekaanista tiivistettä, kuten kuivamoottoripumpussa. Märkämoottoripumppu on ilmattava erikseen moottorin päästä.

Kuivamoottoripumppu

Kuivamoottoripumpussa pumpun hydrauliikka ja moottori on erotettu toisistaan akselitiivisteen avulla. Moottorin jäähdytys on hoidettu tuulettimella, joten sähkömoottorin tuottamaa lämpöenergiaa ei siirry pumpattavaan nesteeseen. Tämän takia kuivamoottoripumppu sopii erinomaisesti jäähdytysjärjestelmän pumpuksi. Kuivamoottoripumppu
sopii paremmin vettä tiheämpien nesteiden pumppaamiseen kuin märkämoottoripumppu.

Kuivamoottoripumppu on yleinen suurten laitosten ja teollisuuden pumppausjärjestelmissä. Kuivamoottoripumpun rakenne on huoltoa vaativa. Akselitiiviste saattaa alkaa vuotamaan. Toisaalta kuivamoottoripumpun moottori voi olla märkämoottoripumppua pitkäikäisempi, sillä sähkömoottori ei ole tekemisissä pumpattavan nesteen kanssa.

Taajuusmuuttajaohjaus

Nykyään talotekniikassa käytetään pääasiassa taajuusohjattuja pumppuja. Taajuusmuuttaja säästää energiaa ja helpottaa verkoston tasapainotusta. Lämmitysverkostossa paras tapa säätää ja ohjata kiertovesipumppua on pumpun vakiopainesäätö. Varsinkin keväällä kun aurinko lämmittää päivällä talon eteläsivun huoneita, patteritermostaatit sulkevat kierron pattereista kokonaan. Ohjaamaton pumppu antaa koko ajan saman vesivirran riippumatta termostaattien asennosta. Se lisää veden virtausnopeutta verkostossa, mikä voi aiheuttaa ääntä putkistossa. Taajuusmuuttaja pienentää pumpun pyörimisnopeutta, mikä pienentää virtausta. Verkoston tasapainotus helpottuu.

Paisuntasäiliö ja varolaitteet

Lämmitysverkosto voi olla avoin tai suljettu. Avoimessa verkostossa piirin korkeimmassa kohdassa, yleensä ullakolla, on avoin paisuntasäiliö. Verkoston lämpötilamuutosten aiheuttaman painevaihtelun vuoksi vedenpinta vaihtelee säiliön sisällä. Säiliön yläreunassa on ylivuotoputki, josta ylimääräinen vesi johdetaan lämmönjakohuoneeseen. Verkosto täytetään laskemalla vettä niin kauan, että ylivuotoputkesta tulee vettä.

Avointa paisuntasäiliötä käytettiin 1960-luvulle asti. Säiliö sijoitettiin yleensä käyttöullakolle tai yläpohjan yläpuolelle kylmään tilaan ja eristettiin puruilla. Avosäiliö ruostuu puhki ennen pitkää, koska vedenpinnan vaihtelun vuoksi säiliön märkä sisäpinta on välillä kosketuksessa ilmaan. Säiliön hajotessa seurauksena on vesivahinko. 

Suljetussa verkostossa on kalvopainesäiliö ja vesi on hapetonta. Säiliössä on kumikalvo, jonka toisella puolella on verkoston vesi ja toisella puolella kaasu. Kaasun esipaineen tulee olla 0,5bar pienempi kuin verkostopaine. Veden lämmetessä sen tilavuus kasvaa. Kun vesi laajenee, se puristaa kaasua kasaan. Näin vesiverkoston paine pysyy vakiona lämpötilan vaihteluista huolimatta.

Isoissa verkostoissa on paisuntalinjassa hyvä olla ns. huoltoventtiili ja tyhjennysventtiili huoltoventtiilin ja paisuntasäiliön välissä. Huoltoventtiilistä poistetaan kahva, ettei venttiiliä suljeta vahingossa. Säiliön huoltotilanteessa ei tarvitse tyhjentää koko verkostoa.

Varoventtiili on jousikuormitteinen venttiili, joka aukeaa tietyssä ennalta määrätyssä paineessa. Suljetussa verkostossa pitää olla varoventtiili, joka estää liiallisen paineennousun aiheuttamat vahingot. Varoventtiili mitoitetaan käytettävän paineen mukaan. Avautumispaine on merkitty venttiilin päällä olevaan käsipyörään tai suojaan.