Rinki Entä mitä valita fossiilisten polttoaineiden tilalle?

Öljylämmityksen jälkeen – Mitä valita fossiilisten polttoaineiden tilalle?

Fossiilisten polttoaineiden käyttö tulee ajan myötä vähenemään. Tähän vaikuttavat sekä ympäristösyyt että niiden saatavuuden heikkeneminen. Elämme energiamuutoksen aikaa.

Euroopan maista ensimmäisenä Tanskassa ryhdyttiin vuonna 2013 toimenpiteisiin lämmitysjärjestelmien sopeuttamiseksi tulevaan tilanteeseen. Silloin Tanskassa  astui voimaan kielto öljyn käytöstä uusien rakennusten lämmittämisessä ja vuonna 2016 kielto laaajennettiin myös koskemaan maakaasun käyttöä. Useissa muissakin Euroopan maissa, kuten Alankomaissa, Belgiassa ja Itävallassa, ollaan tekemässä päätöksiä öljyn ja maakaasun kieltämiseksi lämmityksessä. Norjassa ollaan päätetty luopua öljylämmittämisestä kaikissa rakennuksissa vuodesta 2020 alkaen, ja odotettavissa on seuraavaksi vastaavia käyttökieltoja maakaasulle.

On luonnollista, että nämä esimerkit näyttävät tietä muillekin Eurropan maille. Myös EU:n ohjaus, EPBD-direktiivin velvoitteet tuleville vuosille, johtaa toimenpiteisiin fossiilisten polttoaineiden käytön vähentämiseksi.

Mitä valita fossiilisten polttoaineiden tilalle?

Vaihtoehtoja löytyy, mutta valinta riipuu aina paikallisista olosuhteista, saatavuudesta,  lainsäädännöstä ja resursseista:

  • Kaukolämpö ja kaukokylmä ovat vaihtoehtoja siellä, missä se on teknis-taloudellisesti perusteltua. Lämmönlähteenä esimerkiksi maaperä ja vesistö, jäteveden lämpö, teollisuuden hukkalämpö, talousjäte ja biomassa kuten puu. Kaukolämpöverkoston energia otetaan rakennuksen käyttöön lämmönsiirtimen avulla. Vesikiertoinen lämmitysjärjestelmä tuo lämmön pattereihin tai vaihtoehtoisesti lattialämmitytykseen sekä käyttövesijärjestelmään.
  • Lämpöpumppu on energiatehokas vaihtoehto. Vesikiertoisten lämmönjakojärjestelmien yhteydessä lämpöpumppujen lämpökerroin COPa on tyypillisesti yli kolmen. Eli tuotettu lämpö on yli kolminkertainen käytettyyn sähköön verrattuna. Tyypillisiä lämmönlähteitä ovat maaperä, vesistö, ilmanvaihdon poistoilma ja ulkoilma. Lämmönluovuttimina toimivat patterit tai vahtoehtoisesti lattialämmitys. Lämpöpumpun rinnalle suositellaan usein pientä kiinteän polttoaineen kattilaa, puukaminaa tai sähkö- tai aurinkovesivaraajaa. Maaperän kylmyyttä, 8…10 oC, kannattaa hyödyntää rakenneusten viilennyksessä, mikä onnistuu hyvin maalämpöpumpun kanssa.
  • Suora sähkölämmitys puolustaa paikkaansa silloin, kun sähkö on tuotettu uusiutuvilla energiamuodoilla kuten vesivoimalla, auringolla ja tuulella tai uusiutuvilla kiinteillä polttoaineilla. Suoran sähkölämmityksen rinnalle suositellaan ilma-ilmalämpöpumppua lämmitykseen ja viilennykseen (split unit) sekä ilma-vesilämpöpumppua lämpimän käyttöveden valmistukseen.
  • Rakennusten oma sähköntuotanto, esimerkiksi aurinkosähköjärjestelmä, on suositeltavaa. Varsinkin haja-asutusalueilla kannatta sähkön saanti varmistaa polttomoottorisella varavoimanlähteellä.
  • Kehitystyön alla on mm. laajamittainen biologinen metaanikaasun tuotanto, joka mahdollistaisi kaasuverkostojen toiminnan myös tulevaisuudessa. Myös lämpökennot ja Sterling-moottorit ovat kehittymässä.
  • Atomifyysikoiden tutkimushorisontissa häämöttää fuusionenegia. – Tosin vielä kaukaisessa.

Matalalämpöjärjestelmät fossiilisten polttoaineiden tilalle

Käytännössä siirtyminen öljy- ja kaasulämmöstä uusiin energiamuotoihin merkitsee lämmitysverkoston lämpötasojen alenemista. Esimerkiksi tyypilliset patterilämmitysverkoston mitoituslämpötilat, menovesi 80 oC ja paluuvesi 60 oC, kannattaa alentaa esimerkiksi lämpöpumppujen kyseessä ollessa mitoituslämpötiloiksi, menovesi 55 oC ja paluuvesi 45 oC, jolloin veden lämpötilat asettuvat lämmöntarpeen ja ulkolämpötilan mukaan 25…55 oC, pitäen lämpökertoimen korkeana. Lämpöpumppu tuottaa tyypillisesti myös lämpimän käyttöveden. Hygieniasyistä lämpöpumppu nostaa käyttäveden lämpötilan määräajoin noin 60 oC:een.

Myös kaukolämmössä suositaan energiatehokkussyistä yhä alhaisempia lämmitysjärjestelmän vedenlämpötiloja, kuten Tanskassa ja Suomessa 60/30-mitoituslämpötiloja.

Lämpöpumpun lämpökerroin ei riipu ainoastaan menoveden lämpötilasta, vaan myös verkostosta lämpöpumppuun palaavan veden lämpötiloista. Termostaattiset patteriventtiilit säätävät vesivirtaa huoneiden lämmöntarpeen mukaan ja siten ilmaislämmöt esimerkiksi ihmisistä, sähkölaitteista ja auringosta voidaan hyödyntää. Tämä näkyy alentuneena paluuveden lämpötilana.

Radiaattorit ja lämpöpumpun lämpökerroin

Fig. 1. Esimerkki. Lämpöpumpppujärjestelmän vuositason lämpökerroin, COPa –arvo, riippuu sekä meno- että paluuveden (Tflow ja Trtn) lämpötiloista. Kuvassa mitoituslämpötilat. Käytännössä termostaattiohjatun patterilämmityksen alentunut paluuveden lämpötila parantaa COPa:ta entisestään.

Lattialämmitys on usein mitoitettu matalemmilla veden lämpötiloilla kuin patterilämmitys ja siitä johtuen myös lämpöpumpun COPa on usein patterilämmitystä korkeampi. Patterilämmitys toimii kuitenkin sen hyvän säädettävyyden ja vähäisten lämpöhäviöiden ansiosta kokonaisenergiankulutuksen kannalta varsin tasavertaisesti lattialämmityksen kanssa.

Uudisrakennuksissa sekä tiivisrakenteisissa vanhemmissa rakennuksissa ilmanvaihdon poistoilmaa hyödyntävä lämpöpumppu on osoittautunut käytännössä kokonaistaloudellisimmaksi ratkaisuksi. Poistoilmalämpöpumpulla otetaan talteen poistoilman lämpö ja se siirretään korkeammassa lämpötilatasossa sekä lämmitysveteen että lämpimään käyttöveteen. Korvausilma tuodaan huoneisiin parhaiten raitisilmaradiaattorien avulla, joissa ulkoilma lämpiää ja se suodattuu ennen huoneeseen tuloa.

Tuloilman esilämmitys - fossiilisten polttoaineiden tilalle

Fig. 2. Raitisilmaradiaattorin avulla korvausilma tuodaan huoneeseen lämmitettynä, suodatettuna, vedottomasti ja äänettömästi. Poistoilmalämpöpumppu yhdistettynä raitisilmaradiaattoreihin on yksi parhaista  lämmitys- ja ilmanvaihtoratkaisuista sekä uudisrakennuksissa että korjauskohteissa.

Perustelluista syistä poistoilmalämpöpumppu on  esimerkiksi Ruotsissa uusien pientalojen suosituin lämmönlähde. Poistoilmalämpöpumput yleistyvät vahvasti myös kerrostalojen energiasaneerauksissa.

Energiasaneeraus

Korjausrakentamisessa tulee usein esiin kysymys, miten vanha, esimerkiksi öljylämmitysjärjestelmää varten rakennettu, lämmitysverkosto saadaan toimimaan lämpöpumpun kanssa. Kun mitoituslämpötilatasot lasketaan 80/60:stä  esimerkiksi 55/45-tasoon, patterien lämmönluovutus alenee lähes puoleen. Voidaan heti todeta, ettei ilman parannuksia itse rakennuksen lämmöneristykseen voida edetä tai vaihtoehtoisesti patterit vaihdetaan tehokkaammiksi. Useimiten energiasaneerauksessa toteutetaan molemmat.

Esimerkiksi vanhat kaksilasiset ikkunat vaihdetaan kolmilasisiksi, yläpohjaan lisätään lämmöneristystä ja patterit vaihdetaan ulkomitoiltaan vastaavankokoisiin, mutta tehokkaampiin tyyppeihin: 1-levyinen 11- tai 21- tyypeiksi ja 2-levyiset 21- tai 22-tyypeiksi, jolloin tehokkuskin kasvaa 50-100 %. Raitisilmaradiaattori on poikkeuksellisen tehokas. Sen lämpöteho on jopa 50 % suurempi kuin vastaavankokoisen peruspatterin. Siksi raitisilmaradiaattorit sopivat erinomaisesti myös korjausrakennuskohteisiin, joissa on matalat vedenlämpötilat.

Entä miten putkiverkosto pärjää, kun vesivirrat muuttuvat? Useimmiten juuri parannetun lämpöeristyksen vuoksi uudet tehontarpeet jäävät alkuperäistä pienemmiksi. Tästä syystä verkoston vesivirratkaan eivät muutu niin paljon, että putkien tai säätöventtiilien kokoa pitäisi kasvattaa, mutta venttiilien esisäädöt pitää useinmiten määritellä uudelleen. Kuitenkin esteettisistä syistä patterien näkyvillä olevat kytkentäputket kannattaa vaihtaa ja tarkemman säädön aikaansamiseksi termostaattiset patteriventtiilit kannattaa uusia.