lauantai 16. tammikuuta 2016

Paljonko palaminen vaatii ilmaa? Ja mistä se ilma tulee?

Takkatulen ääressä voi alkaa unettamaan.
Taustalla Tiilerin Terhi takka-leivinuuni, jota ei olla
vielä jaksettu pinnoittaa tai maalata millään tavalla.

Näin viikonloppuisin on aina välillä mukava pysähtyä pohdiskelemaan yhtä sun toista. Tällä kertaa alkoi mieltäni askarruttamaan, että kun pakkanen on taas painunut 2:llä alkaviin lukuihin, ja takat ja saunan puukiuas ovat käytössä, niin paljonko palaminen vaatii ilmaa? Ja mistä se ilma tulee?

Nythän siis taloihin tehdään tiiveystesti, ja uudet talot ovatkin jo käytännössä pulloja, eli ne eivät vuoda mistään. Eikö takan polttaminen ole silloin vaikeaa tai mahdotonta? No onhan se, niin kuin esim. tästä Tapani Värjölän raksablogistakin voidaan lukea:

http://tvarjola.blogspot.fi/2011/02/tiivis-talo-ilmanvaihto-ja-takka.html

Netistä löytyy paljon keskusteluja, että kannattaako ja tarvitseeko takalle tuoda korvausilmaputki suoraan ulkoa. Monet ovat sen tehneet, ja pullotalossa se lienee välttämättömyys? Toki esim. Tapani Värjölä on (bloginsa mukaan) selviytynyt omassa tiiviissä talossaan ilmeisesti ilmankin.

Tähän kohtaan liittyy kuitenkin erikoisia väittämiä, mm. että korvausilmaputki takalle olisi energiatehokas, koska se ottaa kylmää ilmaa suoraan ulkoa, eikä takan palamisessa tarvitse käyttää jo lämmitettyä huoneilmaa. Sanoisinpa että tämä väite on hevon kukkua, mutta jos joku osaa argumentoida ja perustella paremmin, niin ampukaa toki äskeinen väite alas, ja ehkäpä minäkin sitten ymmärrän ja pääsen paremmin kärryille...?

Meidän talossa ei ole mikään erityisen hyvä, mutta ei ehkä ihan huonokaan (?) ilmanvuotoluku. Se on 1,44. Silti jos tulisijaa käytetään, niin ilmavirta vetää ovea kiinni meilläkin, kas näin (älkää antako kesken olevan kellarin häiritä, nyt muuten olisi jo paneelit seinissä, mutta en viitsinyt tätä enää uudestaan filmata):


Jostainhan sen korvausilman tarvitsee aina tulla, jos korvausilmalle ei ole tehty omaa putkea takan alle tai lähettyville. Uskoisin, että meillä korvausilma tulee ikkunoiden ja ovien tiivisteiden rakosista, keittiön liesituulettimen putkesta, ja sellaisen tulisijan hormista, joka ei ole käytössä, jos jotain tulisijaa käytetään.

Tämä ilmenee esim. kellarin tuplahormisen savupiipun tapauksessa siten, että jos ei samaan aikaan polta molempia, sitten ilmanvaihtokoneen alipaine vetäisee helposti savut yläkerran makuuhuoneeseen. Toisin sanoen savu menee ensin toista hormia ylös - ja palaa sitten toista hormia alas ja tulee yläkerran makuuhuoneeseen sulkupellin rakosista. Samalla tulee ilmavirtauksen mukana myös sellaista millin kokoista nokihippusta, joka sitten laskeutuu huoneen lattialle.

Nyt kun meillä on tälläkin hetkellä tulisijat paukkupakkasilla kaikki täyskäytössä, niin puuta menee kerralla 100 litraa eli 40 kiloa. Tulisijakohtaisesti enimmäispuumäärä ilmaistaan yleensä kiloina, ja Tiilerin Terhissä voi polttaa kerrallaan 22 kg. Loput puut palaa sitten saunan kiukaassa ja takkahuoneen pikkutakassa (siellä on Tulikiven S-sarjan takka).

100 litrasta kuusipuuta (rakentamisesta ylijäänyttä laudanpätkää) saadaan palamisen yhteydessä energiaa yhteensä 120 kWh. Se on aikamoinen energiasysäys kahteen tuntiin, jonka ajan hormin sulkupellit yleensä ovat kerrallaan auki. Onneksi varaavia kiviä (takan painot ja tiilisavupiipun paino) on yhteensä yli 10 tonnia, niin talo ei kuumene hetkellisesti liikaa. Vertailun vuoksi esim. saunan kiukaan sähkövastus on yleensä luokkaa 6 kWh, ja jos sellainen kiuas on 2 tuntia päällä, lämpöä saadaan 12 kWh, eli 10 kertaa vähemmän.

Nyt jos palaan otsikon kysymykseen, että paljonko palaminen vaatii ilmaa, niin vastaus ja paljon muutakin hyvää tietoa paloprosessista löytyy tästä linkistä (sivu 5/7):

http://www.planora.fi/tiedostot/Virtuaalikyla/Puu%20polttoaineena.pdf

Kilo puuta palaa siis teoreettisesti 4,7 kuutiolla ilmaa, mutta oletetaan tässä laskuesimerkissä, että käytännössä sitä ilmaa menisi kuitenkin tuplaten, eli 10 kuutiota per kilo puuta. Eli meillä päivittäin siis 10m3 x 40kg = 400m3 ilmaa, jos takat on kaikki täyskäytössä. Se on siis melkein puolet meidän talon kokonaistilavuudesta, jos rakennusluvassa oleva kokonaistilavuus 919m3 pitää paikkaansa. Kai se pitää.

Ja mistä se ilma tulee? No ei se meillä ainakaan takan omasta korvausilmaputkesta tule, koska meillä ei ainuttakaan sellaista ole. Ollaanko sitten tehty talostamme energiatehoton tässä kohdin? En usko.

Korvausilman voi siis ottaa suoraan ulkoa suoraan takalle jotenkin hallitusti esim. näin:

http://www.warmauunit.com/tietopankki/korvausilmajarjestelma/

Monet taitaa kuitenkin vetää suoran putken suoraan ulos ilman sulkupellejä, ja silloin ilma kulkee takan läpi taivaalle, vaikka takkaa ei käyttäisikään. Toisin sanoen takka jäähtyy nopeasti.

Ja sitten paras kysymys kaikista - säästääkö siinä energiaa, jos kylmän ilman ohjaa takkatuleen suoraan ulkoa pakkasesta? Mielestäni siinä ei säästä yhtään mitään. Lasketaanpa pari esimerkkiä:

Jos esim. Tiilerin takka valmistajan mukaan laskee +200C lämpöistä palokaasua hormiin, niin mikäli sama ilma otettaisiin ulkoa -20C pakkasesta ja mikäli yhden ilmakuution lämmitys yhdellä asteella vaatii energiaa 0,00035 kWh per kuutio, niin energiaa tässä kohdin tarvitaan meidän talossa seuraavasti:

220C x 400m3 x 0,00035 kWh/m3 = 30,8 kWh.

Mutta kun sama ilma otetaan huoneilmasta, joka on +20C, niin palotapahtumassa takan sisällä lämpöä kuluukin seuraavasti:

180C x 400m3 x 0,00035 kWh/m3 = 25,2 kWh.

Menikö nämä laskelmat nyt sitten oikein? Ilmeisesti menivät, sillä jos palamisen kokonaisenergia oli luokkaa 125 kWh, niin tuo 25-30 kWh on juuri oikeassa suhteessa hukkalämmön määrän, joka menee savun mukana taivaalle.

Eli nyt kun käytän takan polttamiseen jo valmiiksi lämmintä sisäilmaa, niin jonkun mukaan varmasti energiaa nyt sitten tuhlataan 30,8-25,2 = 5,6 kWh joka kerta? No ei välttämättä. Väittäisin, että se energia, joka kuluu raakailman lämmittämiseen - se on aina takan luovutuskyvystä pois. Joten jos syöttäisin takkaan kylmää pakkasilmaa, takka vastaavasti luovuttaisi sen verran vähemmän lämpöä mitä raakailman lämmittämisessä on kulunut enempi energiaa. Jos näin ei olisi, sitten olisi ikiliikkujan (rajattomasti energiaa tuottava laite) keksiminen tässä kohdin jo aika lähellä.

Joten nyt jos jossakin (usein rakennusmessuilla takkoja esitettelevillä ständeillä) kuulee väitteen, että takalle kannattaa vetää raitisilman tuloilmaputki suoraan ulkoa, jotta ei tuhlaa turhaan jo lämmintä sisäilmaa puita polttaessaan, niin kyllä minä vastaisin jatkossakin tällaisiin väitteisiin, että väite on hevon kukkua.

Mutta hyvä ja hyödyllinen se putki kuitenkin on, jos tiiveystestissä on tullut ns. "hyvät tulokset", eli talon ilmanvuotoluku on hyvin alhainen. Siitä nimittäin seuraa sellainen tilanne, että takkaa tai muuta tulisijaa on vaikea käyttää, jos ei vedä vapaasti hengittävää putkea suoraan pihalle - ja jos tämän tekee, niin eikös sen jälkeen ole ihan hyvä kysymys, että mitä järkeä oli ensin tiivistää talo kunnolla, ja sitten sen jälkeen vetää vapaan putken kautta hallitsemattomasti (pakkas)ilmaa sisälle?

No, on tuossa toki se järki, että vuoto ilma ei tule ainakaan lämmöneristeiden läpi, jolloin voidaan olla huolettomin mielin siltä osin, että taloon ei pitäisi tulla sisäilmaongelmia.

Energiaa tuo takalle tuotu raitisilmaputki ei kuitenkaan omasta mielestäni säästä? Päinvastoin vaikutus voi olla jopa päinvastainen, jos se jäähdyttää takan turhaan?

EDIT 18.1.2016 klo 18:30
Kommenttikentän keskustelujen pohjalta yhteenvetona voinee todeta, että vaikka kWh-määräisesti korvausilmaputki ei muuta tilannetta, niin euromääräisessä tarkastelussa eroja voi silti löytyä, koska takkaa sytytettäessä jo lämmin ilma on voitu lämmittää jollain muulla ja kalliimmalla tapaa kuin polttopuu. Tuloputki myös vähentää vetoisuuden tunnetta, eikä eri huoneiden väliset lämpötilat kasva liikaa. Toisaalta tuloputki voi myös väärin tehtynä (ilman sulkupeltiä) olla kylmäsilta, joka jäähdyttää takkaa silloin kun sitä ei käytetä.

11 kommenttia:

  1. Kun takka on päällä muiden huoneiden lämpötila yleensä laskee, koska takka imee korvaus ilmaa sieltä mistä sitä saa. Tila missä takka on lämpenee usein turhankin lämpimäksi. Karrikoitu esimerkki voisi olla muut huoneet laskee 18 asteeseen ja takkahuone nousee 25asteeseen, ei yleensä toivottu tilanne. Tämän takia on mielestäni hyvä vetää oma korvaus ilmaputki ja sulku pitää ehdottomasti olla. Uskosin näin että kun takka ei jäähdytä muita huoneita säästetään hiukan energiaa kun patterit ei paahda muissa huoneissa yrittäen pitää lämpöä yllä ja samaan aikaan takkahuone lämpenee liikaa. Ja onhan siinä se ero että jos lämmin ilma tulee huoneilmasta, on se silloin lämmitetty +20:ksi sähköllä, kaukolämmöllä vai millä.. Mutta kun kylmä ilma menee suoraan takkaan lämmitetään se puilla, hyötysuhde varmasti lähelle 100%. (puun energia -> ilmaan, lopun takka ottaa omalla hyötysuhteella)

    VastaaPoista
    Vastaukset
    1. Kieltämättä ihan hyviä pointteja. En ole jäähtymis- tai vetoisuus ilmiötä vielä itse huomannut, tai tutkinut, mutta pitääpä tutkia. Tuntuu myös, että keittiön liesituulettimen putki hohkaa kylmää aika kivasti keittiöön. Ulkona on nyt noin -21C pakkasta tällä hetkellä.

      Eri lämmitysmuotojen hintaero pitää tosiaan ottaa huomioon myös, sitä en osannut ensin ajatella.

      Poista
  2. Kylmässä ja kuumassa ilmassa on molemmissa 20,9% happea. Kylmä ilma on tiheämpää kuin lämmin, eli samassa tilavuudessa on kylmänä enemmän ilmaa(ja sitä myöten myös happea :)) kuin lämpimässä. Meillä on korvausilmaputki joka tulee takan alle ja siinä on myös sulku. Eli kun sulku on kiinni niin ei se hirveästi takkaa viilennä. Jotain marginaalisia vaikutuksia voi olla. Palamisprosessin erot huomaa silmin tuleeko korvausilmana kylmää vai lämmintä ilmaan.

    VastaaPoista
    Vastaukset
    1. Silloin saman ilmiön huomaa varmaan niinkin, että jos alkaa lämmittämään jotain erämaamökkiä -20C:stä ylöspäin. Seuraavana päivänä alkulämpötila voi hyvinkin olla jo +20-25C. Paljon palamiseen vaikuttaa myös hormin veto, siksi myös itse lähdin laskelmissani siitä, että tuleen menisi 10m3 ilmaa per puukilo, vaikka teoriassa 4,7m3 riittäisi kilolle puuta. Meilläkin kun kellarin hormit kulkee 3 kerroksen läpi, ja niiden korkeus noin 11 metriä, niin veto on järjettömän kovaa ja palaminen välillä liiankin rajua. Vaikka tuloilma on +20C.

      Poista
  3. En ole koneinsinööri mutta ymmärtäisin, että autoissa välijäähdytetty turbo käyttää tätä ilmiltä hyödyksi. Tai niin olen ainakin kuvitellut.

    VastaaPoista
    Vastaukset
    1. En tunne minäkään välijäähdytettyjä turboja, mutta autoissa tosiaan tuloilman paineistaminen (sitähän se turbo noin lähtökohtaisesti kai tekee?) parantaa palamista, eli tuo lisää happea samaan tilavuuteen.

      Poista
    2. Kyllä mahtuu enemmän samaan tilaan

      Poista
  4. Hemmetin hyvä ja laaja pohdinta aiheesta. Mielestäni talon ilmatilavuus on oleellinen asia ottaa huomioon ja myös kerrosten määrä = piipun korkeus. Sit toinen asia on että en minä ainakaan ole ajatellut rakentaa kallista mökkiä kaupunkiin ja laittaa siihen puulämmitystä vaikka paukkupakkasilla oliskin järkevää avustaa muuta lämmitystä. Meillä on maalämpöpumppu ja iv koneessa lämpöpumppu myös jolla voi jäähdyttää ja lämmittää (avustaa näitä siis). Iv teho on myös laajennettu normaalista ja joka asuinhuoneeseen on laitettu tulo- ja menokanavat. Kuinkahan monta vuotta menee ennenkuin on säädössään kolmessa kerroksessa...

    VastaaPoista
    Vastaukset
    1. Kiitos kehuista, meillä tuo puun käyttö juontuu ainakin osittain siitä, että kun on omia metsiä, niin sieltä tulee helposti omat polttopuutkin, varsinkin jos otetaan sahatavaraa omaan käyttöön, niin sahatavarasta jää aika paljon yli puuta, jolle ei ole mitään käyttöä.

      Toki takkatulen ääressä on ihan tunnelmallista noin muutenkin.

      Meilläkin olisi tarkoitus saada ensi kesänä ilmavesilämpöpumppu myös jäähdytyskäyttöön, konvektoria apuna käyttäen. Saas nähdä miten se onnistuu...

      Poista
    2. Minun mielestäni takka eli käytännössä ainoa sähkötön lämmitysjärjestelmä on ehdoton omakotitalossa, oltiin sitten maalla tai kaupungissa. Sähkö ja kaukolämpökatkoksia on aina ollut ja tulee aina olemaan. Ikääntyvä sähköverkkomme/tuontisähkön riittävyys ei tulevaisuudessakaan ole ihan itsestäänselvyys. Luonnonilmiöillekkään emme voi mitään, tykkylumet ja tapanimyrskyt luulisi olevan monella tuoreessa muistissa. Näillä pakkasilla mitä meillä nytkin on se kalliskin torppa jäähtyy muutamassa päivässä ;)

      Poista
    3. Minun mielestäni takka eli käytännössä ainoa sähkötön lämmitysjärjestelmä on ehdoton omakotitalossa, oltiin sitten maalla tai kaupungissa. Sähkö ja kaukolämpökatkoksia on aina ollut ja tulee aina olemaan. Ikääntyvä sähköverkkomme/tuontisähkön riittävyys ei tulevaisuudessakaan ole ihan itsestäänselvyys. Luonnonilmiöillekkään emme voi mitään, tykkylumet ja tapanimyrskyt luulisi olevan monella tuoreessa muistissa. Näillä pakkasilla mitä meillä nytkin on se kalliskin torppa jäähtyy muutamassa päivässä ;)

      Poista