5.2 Aurinkolämpöjärjestelmät (PÄIVITETTÄVÄNÄ)

Päivitetty 31.8.2017

Sisältö

Lyhyesti (kalvoesitys) | Yleistietoa | Aurinkolämpöjärjestelmän toimintaperiaate | Aurinkokeräimet | Energian saanti Suomessa | Mitoitus | Lähteet | Palaute

Lyhyesti (kalvoesitys)

Yleistietoa

Aurinkoenergiaa paistaa rakennuksen katolle ja seiniin enemmän kuin on sen energian tarve. Haasteena on säteilyenergian valjastaminen käytettävään muotoon. Aurinkoenergiaa voidaan hyödyntää passiivisesti ja aktiivisesti. Aktiiviset aurinkolämmitysjärjestelmät saavat aurinkoenergiaa suoraan käyttöönsä säteilyenergiasta. Aktiivinen aurinkoenergia jaetaan aurinkolämpöön ja aurinkosähköön sen mukaan muunnetaanko säteily sähkö- vai lämpöenergiaksi. Aurinkolämpöjärjestelmät edustavat tavanomaista LVI-tekniikkaa. 

Aurinkolämpöjärjestelmän toimintaperiaate

Aurinkolämpöjärjestelmiin kuuluvat kuvan mukaisesti seuraavat perusosat:

  • aurinkokeräimet
  • varaaja
  • lämmönsiirtojärjestelmä (mm. venttiilit, pumput, lämmönsiirrin, ohjausyksikkö).

aurinkolampojarjestelma

Kuva: Aurinkolämpöjärjestelmään kuuluvat aurinkokeräimet, varaaja sekä siirtojärjestelmä. Asuinrakennuksissa lämpöä hyödynnetään perinteisesti käyttöveden ja tilojen lämmitykseen. Lisälämmönlähteenä toimivat esimerkiksi pelletti, puu, lämpöpumput, sähkö, öljy tai kaukolämpö. (CC-BY 4.0 Eksergia.fi)

Aurinkolämpöjärjestelmän laitteet ovat pitkäikäisiä, käytännössä ainoat liikkuvat osat ovat kiertovesipumppu ja säätö- tai yksisuuntaventtiili. Auringonsäteily muutetaan aurinkokeräimissä lämmöksi. Lämpö siirtyy keräimessä lämmönkeruunesteeseen ja sen avulla lämpövaraajaan. Pumpun käynnistämisestä huolehtii säätöyksikkö, joka mittaa keräimien ja varaajan lämpötilaa. Yleensä käynnistys tapahtuu kun keräinten lämpötila nousee varaajan lämpötilaa korkeammaksi. Lämmön varastointi varaajaan on välttämätöntä, sillä aurinkoenergiaa ei ole saatavilla ympäri vuorokauden ja vuodenaikojen. Kuvan varaajassa on myös toisen lämmönlähteen lämmönsiirrin varalämmönlähteenä ja talviajaksi. Varaajaan tulee kylmän veden syöttö ja lämmenneen käyttöveden ulosotto, mahdollisesti vastaavat tilojen lämmitykselle. Käytössä jäähtynyt lämmönsiirtoneste pumpataan takaisin keräimiin. Lämmönkeruunesteen tilavuusvaihteluita (muuttuu lämpötilan mukaan) kompensoidaan paisunta-säiliön avulla. Yksisuuntaventtiilillä estetään nesteen väärään suuntaan liikkuminen pumpun ollessa pois päältä. Jos paine nousee liikaa, päästää varoventtiilii kiertonestettä ulos. Mahdolliset ilmakuplat poistetaan ilmanpoistoventtiilin avulla. 

Lammonkeruuputkien lammoneristys aurinkolampojarjestelma (CC-BY 4.0 Eksergia.fi)

Kuva: Keräimistä varaajaan johtavia putkia. Outket on lämmöneristetty lämpöhäviöiden välttämiseksi. äÄmmönkeruuneste on nykyään myrkytöntä ja luonnossa hajoavaa vesi-glycolia. Glycolin osuus on nesteestä noin 40-50 %. (CC-BY 4.0 Eksergia.fi)

Aurinkolämpöjärjestelmät soveltuvat erinomaisesti myös uima-altaiden lämmitykseen. Kuvassa eräs toteutusperiaate.

KUVA

Aurinkokeräimet

Keräimissä musta levymäinen absorbaattoripinta lämpenee auringonsäteiden vaikutuksesta ja lämmittää niissä kiertävää lämmönkeruunestettä. Keräimet ottavat säteilyä talteen myös pilvisellä säällä, sekä ympäristöstä heijastuvaa hajasäteilyä.  Keräinvaihtoehtoja on useita, ja soveltuvat eri tarkoituksiin, joten suoraan ei voida sanoa mitkä keräintyypit ovat parhaimmat. Keräimien hyötysuhteet ja tehokkuus ovat nähtävissä niille tehdyistä testituloksista. Niiden avulla ei kuitenkaan pysty päättelemään koko järjestelmän tuottoa sillä se riippuu useammasta tekijästä, kuten järjestelmän rakenteesta (mm. varaajan ja siinä olevan lämmönsiirtimen koko), käyttäjien energiankulutuksesta, sijainnista ja katon/keräimien suunnasta. Esimerkiksi kesäkäyttöisen uima-altaan lämmitykseen voi olla taloudellisesti järkevää investoida edullisiin ja hyötysuhteeltaan huonompiin keräimiin.

Tasokeräin

Tasokeräin on ensimmäinen keräintyyppi, jota on käytetty aurinkoenergian hyödyntämiseen. Joidenkin mielestä tasokeräin muistuttaa ulkoisesti aurinkopaneelia (vertaa kuvat alla). Tasokeräimessä on keruuputkisto, joka on tyypillisesti kupariputkea. Putkistossa kiertää lämmönkeruuneste, joka lämpenee auringon vaikutuksesta. 

Tasokerain Savosolar (CC-BY 4.0 Eksergia.fi) Aurinkopaneelit (CC-BY 4.0 Eksergia.fi)

Kuvat: Vasemmalla on aurinkolämpöä tuottava tasokeräin. Se muistuttaa joskus erehdyttävästi keskellä olevaa aurinkosähköä tuottavaa aurinkopaneelia. (CC-BY 4.0 Eksergia.fi)

Tumma absorbaattorilevy, jonka avulla säteily kerätään, katetaan selektiivipinnoitetulla lasi- tai muovilevyllä, joka estää lämmöksi muuttunutta säteilyä karkaamasta. Lasituksella ja sen pinnoitteella on suuri merkitys keräimen hyötysuhteelle. Sen on tarkoitus päästää mahdollisimman paljon auringon säteilyenergiaa sisään, mutta mahdollisimman vähän lämpöenergiaa ulos.  Suomessa valmistetaan hyötysuhteeltaan tiettävästi maailman tehokkaimmat tasokeräimet (Savosolar Oy). Yhtenä syynä saavutettuun hyötysuhteeseen on uusi absorptiotekniikka. Vasemmalla perinteinen kupariputkeen hitsattu levy ja oikealla tehokkaampi integroitu levy.

KUVA

Kuva: Savosolar/Varjotie 2012 Myös mm. Kuva: Savosolar 2012 Kuva: Savosolar 2012

KUVA

Keräimen hyötysuhde laskee kiertonesteen lämpötilan ja ulkolämpötilan välisen eron kasvaessa, sillä lämpöä karkaa enemmän suuressa kuin pienessä lämpötilaerossa. Esimerkissä Savosolar SF-100-03:n toimintatehokkuus. ●

Tyhjiöputkikeräimet

Tyhjiöputkikeräimissä lämmönsiirtoputkisto on kahden lasin ja niiden välissä olevan tyhjiön sisällä. Tyhjiö estää lämpöä karkaamasta hyvin tehokkaasti, sillä väliainetta ei ole. Keräimien hyötysuhde on 30-60 %. Putkista koostuva keräin absorpoi tehokkaasti auringon keräimen säteilyenergiaa, koska putken pinta on lähes aina kohtisuoraa aurinkoa kohti, jolloin säteilyn heijastuminen on vähäisempää. 

Tyhjioputkikeraimet lahelta3 (CC-BY 4.0 Eksergia.fi) Tyhjioputkikeraimet omakotitalon katolla (CC-BY 4.0 Eksergia.fi)

Kuvat: Aurinkolämpöä tuottavan tyhjiöputkikeräimen tunnistaa helposti sen putkimaisesta rakenteesta. Oikeanpuoleisessa kuvassa valkoinen katto tehostaa ympäristön säteilyn määrää. (CC-BY 4.0 Eksergia.fi)

Kuvan tyhjiöputkimallin keskellä on nestettä, joka höyrystyy lämmetessään ja nousee putken yläpäähän. Siellä neste lauhtuu ja luovuttaa lämpönsä lämmönsiirtimeen, joka on poikittaisessa putkessa tyhjiöputken päässä. Jokainen putki on oma itsenäinen yksikkönsä. Kuva: (Public Domain) Ilijanasov U-tyhjiöputkikeräimessä lämmönsiirtoneste kiertää tyhjiöputkessa U-muotoisessa putkessa mustan, absorboivan pinnan alla. Tiedot: RIL 265-2011 s. 39 Sisälasiseinä Ulkoseinä Tyhjiö Paroboilinen peili Absorbaattori, musta pinta U-muotoinen kupariputki

Keräimien sijoittelu

Aurinkokeräimien asentaminen on luvanvaraista, mutta kuntien ja kaupunkien käytännöt vaihtelevat. ● Joissakin kunnissa asentaminen on helppoa, esimerkiksi Helsingissä riittää yksinkertainen toimenpidelupa. ● Koska käytännöt vaihtelevat, kannattaa ne tarkistaa ensin asuinpaikkakunnalta. Lupakäytännöt vaihtelevat Jodat 2014 Laadunvarmistus Tämän osion jälkeen tiedät ● Millä toimenpiteillä voidaan varmistaa laitteiden toimiminen tarkoituksenmukaisesti? ● Käyttöönottovaihe erittäin tärkeä Lämmöllä/ Aarnio s. 13-15 ●

Rakenteisiin integroidut mallit

Kuvan mallissa keräin on integroituna peltikattoon. Keräimet peittävät vain osan katosta, ja ne asennetaan harjalta kohti räystäitä noin kolmen metrin matkalle. 

Katteeseen integroidut aurinkokeraimet (CC-BY 4.0 Eksergia.fi)

Kuva: Peltikatteeseen integroitu keräin (Ruukki Classic Solar -lämpökatto). Valmistajan antama käyttöikä 25 vuotta. (CC-BY 4.0 Eksergia.fi) 

Solar keymark

Solar Keymark -merkki kertoo, että keräin on testattu EN 12975 -standardin mukaisesti. ● Testit takaavat laadun lisäksi toimivuuden Euroopan sääolosuhteissa. ● Lista sertifioiduista tuotteista löytyy täältä: http://www.solarkey.dk/solarkeymarkdata/qCollectorC ertificates/ShowQCollectorCertificatesTable.aspx. Solar Keymark Olennainen tieto energiatehokkaasta rakentamisesta Tämä teos on lisensoitu Creative Commons Nimeä 4.0 Kansainvälinen -lisenssillä.

Energian saanti Suomessa

Aurinkoenergian saatavuus Suomessa on varsin hyvä myös johtaviin aurinkoenergiatuottajamaihin verrattuna. Pitkien kesäpäivien ansiosta Tampereella tuotetaan kesäkuukausina jopa enemmän energiaa kuin Hampurissa. Suurin osa aurinkoenergiasta saadaan touko-heinäkuu -välisenä aikana. Paljonko energiasta tulee hyödyksi, riippuu järjestelmän hyötysuhteesta. Energian riittävyys riippuu niin keräinten ja varaajan mitoituksesta, kuin käyttäjien vedenkulutustottumuksista. 

Taulukko: Aurinkoenergian saanti eri paikkakunnilla eri kuukausina. Suurin osa energiasta saadaan touko-heinäkuu -välisenä aikana. Hyödynnettävän energian määrä riippuu järjestelmän hyötysuhteesta. (RIL 265-2014 s. 32)

Paikkakunta

Touko-heinäkuu

Tammi-helmikuu ja loka-joulukuu

Koko vuosi 

Helsinki

160-170 [kWh/m2]

< 30 [kWh/m2]

940 [kWh/m2, v]

Jyväskylä

150-160 [kWh/m2]

< 30 [kWh/m2]

870 [kWh/m2, v]

Sodankylä

140-150 [kWh/m2]

< 30 [kWh/m2]

780 [kWh/m2, v]

Tuoton nyrkkisääntöjä pientaloon:

  • Käyttöveden lämmityksestä voidaan kattaa aurinkoenergian avulla Suomessa 50-60 %.
  • Asuintilojen lämmittämisestä jopa 20-30 %.
  • Matalaenergiataloissa ja sitä energiatehokkaammissa rakennuksissa tilojen lämmön osuus voi olla jopa yli 60 %.
  • Ns. kausivaraajien avulla aurinkoenergialla on mahdollista kattaa koko vuoden energiantarve. 

Aurinkolämmön käyttökohteet

Aurinkolämpö sopii erityisesti kohteisiin joissa tarvitaan paljon lämmintä vettä, kuten pieniin ja suuriin asuinrakennuksiin hotelleihin, sairaaloihin ja uimahalleihin, lähi- ja kaukolämpöverkkoihin, sekä teollisiin laitoksiin ja maatiloihin prosessilämmitykseen. Aurinkolämpöä hyödynnetään esimerkiksi vesikiertoisissa lämmitysjärjestelmissä (kuten vesikiertoinen lattialämmitys), lämpimän käyttöveden tuottamisessa, uima-altaiden lämmityksessä, sekä maatalouden ja teollisuuden prosesseissa käytettävän veden lämmittämisessä. Aurinkolämpöä tuottavien aurinkopaneeleiden hyötysuhde on noin 20 % ja lämpöä tuottavien aurinkokeräimien noin 80 %. Lämmitysenergian kannalta kannattaa lähtökohtaisesti investoida aurinkokeräimiin.  

Järjestelmävaatimukset

Tilaa aurinkokeräimille hyvään ja mahdollisimman varjostamattomaan ilmansuuntaan (katto, julkisivu, tontti) 2. Tilaa lämminvesivaraajalle 3. Tilojen lämmityksen kannalta vesikiertoinen lämmönjako 4. Suuremmalle perheelle hyödyt ovat suuremmat kuin yhden tai kahden hengen taloudelle Järjestelmä- vaatimukset ● Aurinkolämmön tyypillinen käyttö ● Nettonollaenergiarakennuksissa tarvitaan joko valtava kausivaraaja aurinkoenergian taltioimiseksi tai mahdollisuus syöttää ylimääräistä energiaa kaukolämpöverkkoon. ● Suuremmissa kohteissa, kuten kerrostaloissa voi tilojen rajallisuus aurinkokeräimille tulla vastaan vastatakseen koko lämmitysenergian tarvetta. ● Toisaalta esimerkiksi laajakattoinen marketti voisi tuottaa energiaa kiinteistöille, joiden katot eivät ole riittävän suuret tai sovellu keräimien sijoittelulle. Nollaenergiarakennukset RIL 265-2014 s. 41; Kiinteistöposti/Rissanen 2012 s. 42-44

Suuntaus ja asennus

Keräimille valitaan mahdollisimman varjostamaton paikka. ● Ne joko asennetaan katolle lappeen suuntaisesti (1) tai telinein (4), integroidaan kateteeseen (2) tai seinälle (3). Asennustapoja ● Keräimet suunnataan välille kaakko-lounas. ● Paras ilmansuunta on etelään, jolloin aurinkolämpöjärjestelmän toiminta alkaa kesäisin noin kello 9 aamulla ja päättyy klo 5 illalla. ● Ilmansuuntia itä ja länsi tulee välttää. Paras ilmansuunta on etelä RIL 265-2014 s. 40 Auringon kulkureitin vaihteluita eri vuodenaikoina. Kuva: Lähde? ● Keräimien kaltevuudeksi valitaan 30o – 60o . ● Jos kaltevuudeksi valitaan 30o , ei imansuunnalla ole niin väliä auringon paistaessa tehokkaasti kaakosta lounaaseen. Tasokeräimen kulma Meidän talo/Tanskanen; RIL 265-2014 s. 40; Kuva: SuLVI/Seppänen 2001 Auringon suurimman korkeuskulman minimi ja maksimi Helsingissä. Keräinkulmaan vaikuttavat mm. seuraavat tekijät: ● Käytetäänkö laitteistoa koko vuoden vai vain osan vuotta? ● Mihin vuodenaikaan halutaan ajoittaa optimaalinen energiantuotanto? ○ Jos energiaa halutaan erityisesti kesäisin, valitaan loivempi kulma (30o ). ○ Jos energiaa halutaan keväisin ja syksyisin, valitaan jyrkempi kulma (45o -60o ) ja pyritään mahdollisimman eteläiseen suuntaan. ● Minkälaiseen rakenteeseen ja miten keräin asennetaan? Tasokeräimen kulma Aurinkoteknillinen yhdistys ry; RIL 265-2014 s. 40 Aurinkokeräimiä voidaan sijoittaa myös täysin pystyasentoon seinää vasten. Vasemmalla pystyssä olevia tasokeräimiä Norjan Trondheimissa sijaitsevan passiivirakenteisen palvelutalon seinällä. Oikealla tyhjiöputkikeräimiä Helsingissä. Pystyasennossa lunta ei pääse kerääntymään keräimien päälle. Kuvat: (CC) Eksergia.fi Asennustelineissä täytyy huomioida tuulikuormat sekä vesitiiviys jos kiinnitys tehdään rakennuksen katolle. Kuvissa yksityiskohtia asennustelineistä. Asennukset on tehnyt Savosolar (Lahden senioritalo). Kuvat: (CC) Eksergia.fi Asennuksessa on huomioitava rakenteiden lämpötilavaihteluista johtuvat liikkeet. Mahdollisetn huoltotöiden takia kerääjäkenttä kannattaa sijoittaa helppokäyttöiseen paikkaan. Keräimistä rakennetaan kerääjäryhmiä tai kerääjäkenttiä, joista muodostuu kaksi tai useampia kerääjäyksiköitä. Aurinkoteknillinen yhdistys ry; Kuva: (CC) Eksergia.fi

Mitoitus

Koska aurinkoa ei saa ympäri vuoden, on aurinkolämpöjärjestelmiä perinteisesti käytetty vähentämään päälämmitysjärjestelmän energiankulutusta. Rinnalle sopivat käytännössä kaikki lämmitysvaihtoehdot. Lämmintä käyttövettä tarvitaan ympäri vuoden, joten keräimet mitoitetaan usein kattamaan käyttöveden lämmityksen tarve lämpiminä kuukausina. 

Kuva: Pientalon käyttövesijärjestelmän energiantarpeen kattaminen kahdella keräimellä. (Aurinkoteknillinen yhdistys ry)

Pelkkä keräimien hytysuhde ei kerro järjestelmän hyötysuhdetta. Aurinkokeräimien pinta-alan suhde lämpöakun kokoon on erittäin tärkeä. ● Varaaja on hyvä mitoittaa siten, että lämmintä vettä riittää 1-2 päiväksi. Lämmönvarastointi Aurinkoteknillinen yhdistys ry; Lämmöllä/Aarnio s. 13-15; Kuva: (CC) Eksergia.fi Suuntaa-antavia ohjeita aurinkokeräimien, lämminvesivaraajan ja paisuntasäiliön mitoitukseen pientaloissa. Motiva ja Aurinkoteknillinen yhdistys Aurinkolämmön käyttö Keräinpinta-ala, m 2 Lämminvesivara ajan tilavuus, l Paisuntasäiliön tilavuus, l Osa käyttövedestä 4-6 200-600 15-25 Myös osa lämmityksestä 10-20 500-2000 25-50 ●

Järjestelmää ei kannata ylimitoittaa ellei ylimääräistä energiaa saada myytyä eteenpäin. ● Mitoitus pyritään yleensä tekemään siten, että käyttö- ja lämmitysveden energia saadaan 100 % tuotettua keräimillä touko-kesäkuukausina. ● Oikealla suuntauksella aurinkokeräimet tuottavat lämpöenergiaa kuitenkin jo aikaisesta keväästä ja jatkuu pitkälle syksyyn. Mitoitusperiaate ● Etelä-Suomen korkeudella auringon säteilyteho vaakatasoon nähden vuositasolla on noin 1 000 kWh/m2 . ● Yhden keräimen (noin 2,5 m2 ) tuotto on 800 – 1000 kWh vuodessa. ● Omakotitalon käyttöveden lämmitykseen tarvitaan 5-10 m2 aurinkokeräimet (1,5-2 m2 /henkilö). ● Näin saadaan 40 – 60 % lämpimästä käyttövedestä lämmitettyä. Mitoituksen nyrkkisääntöjä (pientalo) Aurinkoteknillinen yhdistys ry ● Tyypillisesti halutaan lämmittää myös tiloja, jolloin kerääjäpinta-alaa tarvitaan vielä noin 1 m2 jokaista 5 m 2 asuinpinta-alaa kohden. ● Tällöin kannattaa käyttää kahta lämpövaraajaa, toista pienempää (400-500 l) ja toista suurempaa (1000-1500 l) niin, että eri säiliöissä on erilämpöistä vettä. ● Näin on mahdollista kattaa 20-40 % talon lämmöntarpeesta. Mitoituksen nyrkkisääntöjä (pientalo) Aurinkoteknillinen yhdistys ry ● Aurinkolämpöjärjestelmän tuotto voidaan laskea erilaisilla SFS EN 15316-4-3:2007 -standardiin perustuvilla menetelmillä. ● Laskentaa varten pitää tietää ○ standardin EN 12975-2 mukaiset aurinkokeräinten ominaisuudet ○ keräinala ○ paikkakuntakohtaiset säteilytiedot ○ lämpöenergian tarve.

Aurinkolämmössä on kyseessä iso investointi, joka ei ilman hallittua suunnittelua ja toteutusta tuo itsessään hyötyjä. ● Hyvällä suunnittelulla, toteutuksella ja oikeilla säädöillä varmistetaan koko järjestelmän tehokas toiminta ja tavoiteltu hyötysuhde. ● Keräimien tuotto voi vaihdella suuresti. ● Ns. ylimitoitettu käyttövesijärjestelmä voi samoilla keräimillä tuottaa 250 kWh/m2 vuodessa ja alimitoitettu 450 kWh/m2 . Hyvä suunnittelu välttämätöntä RIL 265-2014 s. 40, 41; Lämmöllä/ Aarnio s. 13-15 ● Hyvin ja huonosti toteutetun aurinkolämmityksen hyötysuhteen ero voi olla kymmeniä prosenttiyksiköitä. ● Järjestelmän käyttöönottovaiheessa tehtävä säätö, viritykset ja koekäyttö vievät asentajalta noin 4 tuntia aikaa. ● Tämän vaiheen onnistuminen vaikuttaa energiansaantoon pitkäksi aikaa, joten siihen kannattaa panostaa jokaisessa kohteessa.

Investoinnit ja tuoton arviointi

Tuoton laskenta RIL 265-2014 s. 40; Kuva: OpenClipart ● Yksi neliö maksaa varaajineen ja muine lisälaitteineen noin 1000 €. ● Pienen järjestelmän hinta liikkuu 4 000 € ympärillä. ● Järjestelmän takaisinmaksuaika on yleensä noin 10 vuotta, riippuen tietenkin siitä, korvataanko keräimillä esimerkiksi öljylämmityksen vai maalämpöpumpun tuottamaa energiaa. Aurinkolämpö- järjestelmän hinta ● Kerrostaloissa on tasaisempi tarve käyttöveden lämmitystarpeelle kuin pientaloissa, joten aurinkokeräimet soveltuvat myös kerrostaloihin erinomaisesti. ● Suunnittelussa huomioitavaa on, että siirtomatka keräimistä varaajaan voi olla kymmeniä metrejä. ● Kierron käynnistyttyä asetusarvon ylityttyä (kun esim. keräimet ovat varaajaa 15 oC lämpimämmät), kannattaa aluksi ohittaa varaaja, kunnes kiertoneste on lämmennyt riittävästi, ja pakkasillakin saadaan varaajaan vain lämmintä vettä. Kerrostalojen erityispiirteitä Rakennuslehti/Heikkonen 2009 Miehenkorkuisia tyhjiöputkikeräimiä Järvenpään nollaenergiatalon katolla ja tasokeräimiä Lahden senioritalossa. Kuvat: (CC) Eksergia.fi Yhdistelmät eri lämmönlähteisiin

Lämmön varastointi

Varaajien kerrostumista kannattaa hyödyntää, tässä tehtävässä toimivat hyvin hoikat ja korkeat mallit. ● Kytkennät tehdään siten, että akun ylä- ja alaosan välillä pysyy mahdollisimman suuri lämpötilaero. ● Pienissä varaajissa keräimien lämmönsiirtimet sijoitetaan alaosaan, jossa on alhaisin lämpötila, isommissa lämpöä siirretään useissa korkeustasoissa. ● Lämpötilalataan noin +5 oC kylmä käyttövesi johdetaan ensin alaosaan esilämpenemään, sitten jälkilämmitetään ylempänä + 55 oC:seen. Lämpötilakerrostumien hyödyntäminen. 

● Aurinkoenergiavarasto voi olla myös esimerkiksi talon alle tai lähialueelle rakennettu suurikokoinen kausivaraaja. ● Mm. passiivitaloissa voidaan näin kattaa koko vuoden lämmitysenergian tarve. ● Suuresta varastosta voi riittää lämmitysenergiaa myytäväksi myös naapureille. ● Myös rakennukset yhdessä voivat muodostaa oman aluelämpöverkon yhteisellä kausivaraajalla. Kausivaraajat Kuva: Erneuerbare-Energien-und-Klimaschutz.de ●

Asentaminen vanhaan lämmitysjärjestelmään

● ● Aurinkoteknillinen yhdistys ry; Lämmöllä/Aarnio s. 13-15 ● Vanha varaajakin kelpaa, jos siihen saa sijoitettua keräinpiirin lämmönsiirtimen. ● Isoissa varaajissa asennustila yleensä riittää, ja joissakin varaajatyypeissä saattaa lämmönsiirrin olla valmiina. ● Mikäli vanhaan varaajaan ei voi asentaa lämmönsiirrintä, on järjestelmän mahdollista lisätä uusi varaaja esilämmittämistä varten, jolloin molempien varaajien lämmityskapasiteetti saadaan käyttöön. Vanhan lämmönvaraajan hyödyntäminen Aurinkoteknillinen yhdistys ry

Lähi- ja kaukolämpöverkot

 

 

Huolto ja ylläpito

Aurinkolämpöjärjestelmät ovat melko huolettomia lämmönlähteitä. ● Keväällä auringon alkaessa lämmittää tarkastetaan herääkö järjestelmä normaalisti talven jälkeen. ● Pumpun toimivuutta sekä järjestelmän painetta pitää seurata jonkin aikaa. ● Lämmönkeruuneste pääsee kesäisin kiehumaan, joten sen kunto on hyvä tarkistaa säännöllisin väliajoin. Järjestelmän huolto Meidän talo/Tanskanen s. 100 Keräintyypit

Hybridiesimerkkejä

Aurinkolämpöjärjestelmät sopivat yhteen käytännössä kaikkien lämmöntuottojärjestelmien kanssa. ● lämpöpumput ● öljy ● sähkö ● biopolttoaineet ● ym. Aurinkolämmitys tarvitsee tukilämmönlähteen Hybridilämmityksen periaate, jossa aurinkolämpö kattaa kaiken energiantarpeen kesäkuukausina, ilma-vesilämpöpumppu välikuukaudet ja huippupakkaset esimerkiksi pellettikattila. Kuva: SuLVI ● Aurinko on hyvä esilämmitin maalämmölle. ● Aurinkokeräimet vähentävät lämpöpumpun sähkönkulutusta. ● Kesäisin lämpöpumppu voi ‘levätä’, jolloin maaperä latautuu ja on talvella taas tehokkaampi lämmönlähde. ● Kaikki lämpöpumput hyötyvät aurinkolämmöstä myös siten, että niiden kompressoria kuluttavat käynnistysvaiheet ja lyhyet käyntiajat vähenevät, mikä lisää niiden käyttöikää. Aurinko- ja maalämpö- yhdistelmän etuja Aurinkoteknillinen yhdistys ry; Alternative Solutions Finland Oy Puun ja aurinkolämmön yhdistäminen on erittäin järkevä ja ekologinen yhdistelmä esimerkiksi passiivitaloissa. Alla eräs periaate. Puukattilan sijaan on mahdollista käyttää varaavaa takkaa jossa on lämmönsiirrin. Polttoaineen kulutus ja pienhiukkaspäästöt vähenevät vuositasolla. Samalla se tuo kevät-kesäkausina lisää vapaa-aikaa ja huolettomuutta. ALternative Solutions Finland Oy Kuva: Aurinkoteknillinen yhdistys ry Öljylämmitys ja aurinko -ratkaisussa aurinko hoitaa kesäisin pääosan lämmityksestä. Näin lämmityksen kokonaispäästöt pienenevät. Öljypolttimen voi sammuttaa kokonaan melkein puoleksi vuodeksi. Alternative solutions Finland Oy; Kuva: Motiva ja Aurinkoteknillinen yhdistys ● Esimerkiksi Tukholmassa on mahdollista myydä ylimääräistä lämpöenergiaa kaukolämpöverkkoon. ● Menetelmä on pikkuhiljaa rantautumassa myös Suomeen. Aurinkolämpö ja kaukolämpö Sitra/Muutos -lehti 6/2012 s. 4 Kaukolämpö lisälämmönlähteenä Järvenpään nollaenergiatalossa. Pääosa energiasta tuotetaan auringolla. Ylimääräinen energia menee kuitenkin kaukolämpöverkon sijaan vielä naapurirakennukseen. Kuva: (CC) Eksergia.fi Aurinkolämpö ja sähkölämmitys: Auringosta voidaan saada noin puolet käyttöveden lämmittämiseen tarvittavasta energiasta. Kuva: Motiva ja Aurinkoteknillinen yhdistys Esimerkkikohteita Tämän osion jälkeen tiedät ● Kuinka maalämpö- ja aurinkolämpöyhdistelmä voidaan toteuttaa konttiratkaisuna? ● Millä periaatteella voi toimia kausivaraaja suuressa pientalokompleksissa? ● Minkälaisia aurinkolämpöä kerääviä julkisivuja on käytössä Suomessa? Rivitalon lämmityskohde Suomessa. Keräimiä yhteensä 20, keräinala 40 m2 , loput lämmityksestä tuottaa maalämpöpumppu. Taulukossa keräimien tuotto kuukausittain, aurinkosäteilu, sekä hyötysuhde. Maalämpöpumppu ja aurinkokeräimet tuotiin korjauskohteeseen erillisenä konttina. Periaatekuva sivusta. Taulukko ja kuva: Savosolar/Varjotie 2012 Esimerkki Kanadasta, koko 52 asunnon kortteli lämmitetään 90 % aurinkolämmöllä (vuodesta 2007). Rakennusten lämmönjako tapahtuu ilmanvaihtojärjestelmän avulla, joissa on tehokas lämmön talteenotto. Loput lämmitystehosta katetaan aurinkoenergialla lämmitetystä kaukolämpöverkosta. Kuvat ja tiedot: Drake Landing Solar Community Energiakeskus suurine lämmönvaraajineen Porakaivoja joihin kesän ylilämpö varataan talveksi (kausivarasto) Kaaviokuvaa alueesta. Kuvat ja tiedot: Drake Landing Solar Community Kuvakaappaus online-seurannasta, ks. http://dlsc.ca/data/DLSC48.swf. Energiansaantia ja kulutusta analysoidessa kannattaa huomioida aikaero. Porin keskustan uimahallissa (otettu käyttöön 2011) katolle ja julkisivuille sijoitetut aurinkokeräimet tuottavat 5 % koko hallin vuotuisesta energiankulutuksesta. Kupariset julkisivun osat ovat aurinkokeräimiä. Hallissa on yhteensä seitsemän allasta. Ylempi kuva: (CC BY-SA 3.0) Cryonic07; Alempi kuva: (CC BY-SA 3.0) Cryonic07

 

Lähteet

  • Aarnio, J. Oikea säätö varmistaa aurinkolämmityksen säästöt. Lämmöllä –lehti. s. 13-15.
  • Alternative solutions Finland Oy. Aurinkoenergiaa tehokkaasti aamusta iltaan. Esite, 4 s. Helsinki.
  • Aurinkoteknillinen yhdistys ry. 1. Aurinkolämpöjärjestemät. Aurinkolämpö 1. Esite. Porvoo.
  • Aurinkoteknillinen yhdistys ry. 2. Aurinkolämpöjärjestemät. Aurinkolämpö 2. Esite. Porvoo.
  • Drake Landing Solar Community. Verkkosivut. Luettavissa: < http://www.dlsc.ca/index.htm > Referoitu 21.10.2014.
  • Heikkonen, Heikki. 2009. Aurinkolämpö soveltuu kerrostaloihin. Rakennuslehti 15.10.2009. s. 12.
  • Jodat, Timo. 2014. Luentosarja. Pidetty Metropolia ammattikorkeakoulussa.
  • Motiva ja Aurinkotenkinnilen yhdistys. Auringosta lämpöä ja sähköä. Opas.
  • PolarSol Oy. PolarSol järjestelmä uima-altaan lämmitykseen. Esite.
  • RIL 265-2014 Uusiutuvien lähienergioiden käyttö rakennuksissa. Suomen Rakennusinsinöörien Liitto RIL ry. Tammerprint Oy 2014. 189 s. ISBN 978-951-758-584-2.
  • Rissanen, H. 2012. Kerralla ja järkevästi suunnitellen edullisimmin aurinkolämpöä ja sähköä elämäämme. Kiinteistöposti 3/2012. s. 42-44.
  • Savosolar. Aurinkokeräin SF100-03-DS / SF100-03-DE. Esite 02/2012. Luettavissa: < https://docs.google.com/presentation/d/1JVDPB7UpY7uGAId3kKh1gWRbtNIFkwoTryhO5DJugkI/edit#slide=id.g3f040c06b_1138 >
  • Seppänen, O. 2001. Rakennusten lämmitys. 2. päivitetty painos. Suomen LVI-liitto ry. Gummerus kirjapaino Oy. Jyväskylä 2001. ISBN 951-98811-0-7.
  • Sitra. Tulevaisuudessa sinäkin voit tuottaa kaukolämpöä. Muutos – Julkaisu uudesta energia-asenteesta 6/2012. Luettavissa: < http://www.sitra.fi/julkaisut/Muutos/index.html#/4 >
  • Suomen LVI-liitto. Kalvosarja. Luettavissa: < http://www.fise.fi/index.php?__EVIA_WYSIWYG_FILE=12670&name=file >
  • Tanskanen, L. Lämpöä taivaalta. Meidän talo -lehti s. 100.
  • Varjotie, Jari. 2012. Suomalaisia aurinkolämpöratkaisuja. Kalvosarja. Savosolar. Finnbuild messut. 9.10.2012. < http://www.aurinkoteknillinenyhdistys.fi/liite/2012_JVa.pdf >

Palaute

Käynnit tässä kuussa kavijalaskuri.

CC BY 4.0 5.2 Aurinkolämpöjärjestelmät (PÄIVITETTÄVÄNÄ), jonka tekijä on Eksergia.fi, annetaan käyttöön lisenssillä Creative Commons Nimeä 4.0 Kansainvälinen Lisenssi.