Ensikokemukseni vesijäähdytteisen takan käytöstä | Tulikivi

Ensikokemukseni vesijäähdytteisen takan käytöstä

Rakennusprojekti

Kesällä 2009 löysimme mieleisen tontin Teiskosta uutta omakotitaloamme varten. Paikka oli peltojen ympäröimä metsäsaareke, jossa männyt varjostavat taloa etelässä ja lännessä, mutta eivät estä näkyvyyttä pelloille ja läheiselle järvelle. Talon paikka sijaitsee noin 20 metriä järveä ja 10 metriä peltoja korkeammalla, joten paikka on tuulinen. Pohjoisessa ja idässä vielä korkeammat metsäiset mäet suojaavat pahimmilta viimoilta. Tontti on sopivan rauhallinen eläkeläisille, mutta vielä julkisten kulkuyhteyksien varrella. Maalaismaisemaan sijoittuvassa talossa pitää olla oma porakaivo ja maasuodattamo. Sähkökatkoihin on varauduttava toisella tavalla kuin kaupungin kaava-alueella sijaitsevassa entisessä talossamme..

Arkkitehdin kanssa suunnittelimme kokonaispinta-alaksi 165 m2 ja huoneiston pinta-alaksi 140 m2. Huonekorkeudeksi valittiin 280 cm, joka mahdollisti sen, että kaikki kaapelointi ja ilmastointiputket voitiin sijoittaa höyrysulun alapuolelle käyttämällä laskettua kattoa käytävillä ja pesutiloissa. Tällä pyrittiin energiatehokkuuteen ja mahdollisten vuotokohtien minimointiin.

Edullisiin käyttökustannuksiin pyrkiessämme varauduimme erityisesti siihen, että sähkön hinta tulee nousemaan merkittävästi. Energian kulutusta 150 kWh/ vuosi/ brm2 käytettiin suunnittelun lähtökohtana. Tämä tarkoittaa noin 25 000 kWh:n vuosikulutusta. Koska omasta metsästä on riittävästi polttopuuta saatavilla, niin sopivan takan ja puukiukaan avulla oletettiin, että sähkön kulutusta saadaan vähennetyksi noin 6 000 kWh. Julkaistujen selvitysten mukaisesti yksi pino-m3 vastaa 1200-1350 kWh ostettavaa sähköenergiaa.

Suunnittelun tarkentuessa saatoin laskea energian kulutusennusteen, jota käytin laitevalinnoissa:

– Lämpövuo 14 000 kWh/vuosi
– Ilmanvaihto 3 000 kWh/vuosi
– Lämmin vesi 2 000 kWh/vuosi
– Varasto 1 000 kWh/vuosi
– Sähkö 3 000 kWh7vuosi
– Yhteensä 23 000 kWh/vuosi

Tässä sähkö tarkoittaa sitä osuutta sähkön käytöstä, joka ei muutu omakotitalossa hyödynnettäväksi lämpöenergiaksi. Varasto on erillisen kylmän autotallin yhteydessä oleva lämmitettävä 11 m2:n tila, jonka lämpötila pidetään sähköpatterin avulla noin 10 asteessa.

Laitevalinnoista ensimmäinen oli mahdollisimman tehokkaalla lämmön talteenotolla varustettu ilmastointilaitteisto, jonka lämmön talteenoton hyötysuhde on vähintään 70 %. Samalla valittiin keittiöön liesituuletin, jossa on aktiivihiilisuodatin ja suodattimen läpi kulkenut ilma palautetaan keittiöön, joten lämpö ja myöskin kosteus jäävät huoneistoon. Aktiivihiilisuodatin oli tuttu jo aikoinaan Espooseen rakentamastamme talosta. Huonetermostaateilla ohjattu vesikiertoinen lattialämmitys ja oli itsestään selvä ratkaisu ja
siihen etsittiin sopivaa lämmöntuottajaa. Öljylämmitys hylättiin heti, samoin puukeskuslämmitys osoittautui liian kalliiksi investoinniksi vaatimansa suuren erillisen tilan vuoksi. Valittiin Jäspi Ecowatti, koska se mahdollisti erilaisten tukilämmitysmuotojen myöhemmän hyödyntämisen. Mietittiin aurinkolämmitystä, mutta koska talo rakennetaan komeiden mäntyjen suojaan, niin auringosta saatavan lämmön hyödyntämisestä luovuttiin. Maalämpöä laskettiin tarkasti, mutta investoinnin takaisinmaksuaika näytti kasvavan liian pitkäksi. Poistoilmalämpöpumppu sanahirviönä piti tutkia, mutta hylättiin nopeasti. Ilmalämpöpumppu voisi myös olla kiva kesällä, mutta vielä tässä vaiheessa se investointi ei ole noussut haluttavaksi.

Takka oli tietenkin pakollinen hankinta. Valintavaiheessa ei vielä tiedetty, kuinka haavoittuva Teiskon sähköverkko todellisuudessa on. Takan valinta tapahtui keväällä 2010 ja siinä tuli ensimmäinen isompi muutos alkuperäisiin suunnitelmiin. Edellisessä omakotitalossamme oli Tulikiven takka/leivinuuni ja vastaavaa lähdettiin ostamaan. Neuvottelujen yhteydessä meille esiteltiin vaihtoehtona Valkia-takka, johon silloin sai lämmönsiirtimen asennettuna. Takka oli rakennettavaan olohuoneeseen sopivan mallinen, mutta mielessä oli alunperin selkeästi isomman kivimäärän takka/leivinuuni. Lämmönsiirrin tuntui heti lyhyen tutustumisen jälkeen teknisesti erinomaiselta ratkaisulta, juuri oikealta tavalta hyödyntää takasta saatavaa lämpöä ja samalla vähentää takan säteilylämpöä asuintilaan. Toisaalta laitteen prototyyppiluonne arvelutti, mutta oma pitkä tuotekehityskokemus kertoi, että ratkaisussa ei voi olla mitään sellaista riskiä, miksi sitä ei valittaisi. Valinta tehtiin nopeasti kesken rakennusprojektin kiireiden ja mielessä olivat heti LVI-suunnitelmiin tehtävät muutokset ja asennustyön onnistumisen varmistaminen sekä Jäspiltä ostettavan lisäpaketin hankinta.

Talon ja takan käyttöönotto sujui ongelmitta ja joulukuun alussa 2010 oli lopputarkastus ja muutto suoritettu. Käytännössä joulu- ja tammikuu kuluivat asumaan asettumisessa ja rakentamisen sekä muuton rasituksista palautumisessa. Helmikuun alusta 2011 saatoin aloittaa energian kulutuksen seurannan. Tätä varten hankin kaksi PT1000 lämpömittaria, jotka asensin takan yhteyteen, toisen palomuurin taakse tulevan ja toisen takan sisään lähtevän veden lämpötilaa mittaamaan. Näiden avulla saatoin seurata takan lämmittämisen edistymistä ja lämmitystarvetta.

Käyttökokemukset

Päätin taltioida päivittäin vuorokauden keskilämpötilan ja 10 vuorokauden välein sähköenergian kulutuksen. Aluksi punnitsin poltetun puumäärän ja laskin estimaatin takan tuottamalle lämmölle. Tein energian kulutusmallin, jossa kahden hengen talouden sähkön kulutus on mallinnettu mahdollisimman tarkasti. Talopaketin tunnuslukujen perusteella laskin myös mallin talosta poistuvalle lämmölle ulkolämpötilan perusteella (lämpövuo), sekä ilman ja veden lämmittämiseen tarvittavan energian. Varsin pian alkoi tulla selväksi, että mallin ennustama sähkön kulutus ja toteutunut kulutus ovat riittävän tarkkoja ja saatoin laskea minulle riittävällä tarkkuudella takan tuottaman lämmön. Minua ei tässä vaiheessa kiinnostanut se, mikä osuus lämmöstä ajetaan lattialämmitykseen ja mikä osuus lämmittää huonetilaa perinteisen takan tavalla.

Takkaa on lämmitetty toukokuun loppuun asti, tosin maaliskuun alusta lähtien lämmitys on vähentynyt ulkolämpötilan nousun myötä. Syksyllä lämmitys aloitettiin syyskuun lopussa, joten takkaa on lämmitetty vuodessa 8 kuukautta. Talvella takkaa on lämmitetty aamulla ja
illalla. Huonelämpötilan nousu liian korkeaksi sekä poissaolot ovat tietysti rajoittaneet takan käyttöä.. Takasta poistuvan veden lämpötila on yleensä ollut 35 … 40 astetta lämmityksen loputtua. Veden lämmittäminen 45 asteeseen aiheuttaa olohuoneen lämpötilan nousun turhan korkeaksi, yli 24 astetta, johtuen huonetermostaattien ohjauskyvyn rajallisuudesta. Olohuone on yli 30 m2 ja siihen liittyvät keittiö ja kirjasto ovat avointa ovetonta tilaa. Lämmönsiirtimen vaikutusta takan optimikokoon emme osanneet hahmottaa, eikä se vieläkään ole täysin selvinnyt.

Takan ja lämmönsiirtimen vaikutusta lattialämmityksen huonetermostaatteihin ei osattu kunnolla ottaa huomioon. Takan ympäristöön olisi pitänyt tehdä omat termostaattiohjatut vyöhykkeet huomioiden takan säteilylämmön vaikutus. Nyt olohuone, ruokailutila ja keittiö muodostavat yhdellä termostaatilla ohjatun alueen, jossa on liian paljon säätämätöntä lattiapinta-alaa. Myös ilmastoinnissa olisi kannattanut paremmin huomioida takan käyttö. Jos takan näin tehokas käyttö olisi ollut tiedossa taloa suunniteltaessa, olisi varmaan päädytty toisenlaiseen takan sijoitukseen ja huonejärjestelyyn. Lisäksi olisi varmaan haluttu takkaratkaisu, jossa takan säteilylämmön osuus olisi ollut luokkaa alle 35 % nyt ilmoitetun 50 %.n asemasta. Lisäksi takan varauskyky saisi olla suurempi, jotta kerran päivässä tapahtuva lämmitys antaisi yhtä hyvät tulokset.

Tulosten tarkastelua

Energiatodistuksen mukaiseksi energian kulutukseksi muodostuu 23 740 kWh/vuosi ja rakennuksen energiatehokkuusluku on 144 kWh/brm2/vuosi. Tämä tieto tuli vasta projektin loppuvaiheessa. Nämä tunnusluvut edustavat uusien omakotitalojen normaalivaatimuksia ja on ilmeistä, että lisäeristäminen ei voi olla kovin taloudellista.

Laskentavuoden 2.3.2011 -1.3.2012 sähkön kulutukseksi muodostui 14 023 kWh ja takkapuita kului noin 7 pino-m3 . Tarkkaa arviota käytetystä puumäärästä ei ole, koska käytössä on ollut sekä tontilta raivattua pienpuuta, että kesällä 2010 myrskyn kaatamista männystä tehtyä polttopuuta ja vanhempaa hyvin kuivanutta polttopuuta. Mallin mukaisesti laskettuna takka tuotti 7252 kWh ja auringon säteily 865 kWh. Varaston lämmitykseen kului 800 kWh ja muu sähkö oli 5515 kWh. Ikkunat etelään ovat 12,6 m2 ja länteen 9,6 m2, joten auringon liiallinen lämmittävä vaikutus pyrittiin eliminoimaan tehokkaasti auringon lämpösäteilyä suodattavien ikkunoiden valinnalla.
Seuraava taulukko kuvaa kuukausitason kulutuksia ajalta 2.3.2011 ...1.3.2012. Käyttämäni talvikuukaudet tammi-, helmi- ja maaliskuu ovat 30 päivää: 

Kuukausi
Ulkolämpötila
astetta
Energiatod
kWh/kk
Sähkö
kWh/kk
Lask energia
kWh/kk
Lask takka
kWh/kk
Lask aurinko
kWh/kk
maaliskuu
-5,9
1960
1242
2418
1176
45
huhtikuu
4,8
1639
857
1790
933
50
toukokuu
9,3
1474
854
1366
512
148
kesäkuu
16,3
1315
691
714
23
202
heinäkuu
18,5
1368
628
628
0
115
elokuu
15,2
1358
926
942
16
82
syyskuu
12,3
1479
1171
1201
30
70
lokakuu
7,1
1759
1299
1617
318
71
marraskuu
3,3
2096
1269
1940
671
52
joulukuu
0,5
2708
1573
2364
790
0
tammikuu
-7,1
2985
1617
2955
1338
0
helmikuu
-12,3
2477
1896
3341
1445
30
Yhteensä
5,2
22618
14023
21275
7252
865


Auringon mukaanotto malliin ja laskentaan oli välttämätöntä, jotta saatiin mukaan selittävä tekijä, joka samalla ilmoitti epäsuorasti annetun mallin epätarkkuuden. Energiatodistuksen antama vuosikulutus näyttää olevan varsin lähellä laskettua kulutusta, mutta kuukausitason isot erot hämmästyttävät, vaikkakin energiatodistus on laskettu keskimääräisillä kuukausilämpötiloilla.

Takasta saatu lämpöenergia on siis ollut tasolla 7000 kwh/vuosi ja mallinnusvirhe on alle 1000 kWh/vuosi. Koska seuranta tehtiin 10 päivän jaksoissa, saatiin 36 havaintopistettä, jotka mahdollistivat tarkemman tarkastelun. Olisi ollut mahdollista käyttää takkaa siten, että sähkön kulutus olisi laskenut alle 12 000 kWh/vuosi ja takasta saatava energia noussut tasolle 10 000 kWh/vuosi. Teoreettinen lämpövuo on 13 300 kWh/vuosi ja lisäksi veden lämmitykseen voidaan käyttää takasta saatavaa lämpöä 1000 kWh/vuosi. Kuten tuloksista näkyy, takka tasaa merkittävästi sähkön kulutusta.

Yhteenvetona voin todeta, että lämmönsiirrin on ollut erinomaisen edullinen ratkaisu ja se on mahdollistanut tavanomaista huomattavasti tehokkaamman takan hyötykäytön. Mielestäni tulokset voisivat olla vieläkin paremmat, jos takan ja lämmönsiirtimen ominaisuudet olisi voitu sisällyttää talon suunnittelun lähtötietoihin. Esimerkiksi tekninen tila olisi kannattanut sijoittaa keskelle rakennusta ja takka saunan yhteydessä olevaan takkahuonetilaan, jonka lämpötila olisi saanut vaihdella selvästi enemmän kuin perinteisen olohuoneen.

Taisto Huhtelin