sunnuntai 11. maaliskuuta 2018

Lämpöpumppu (ILP) tuulettuvaan rossipohjaan?

Suomessa on ainakin muutama yksittäinen talo, jossa on kokeiltu lämpöpumpun sijoittamista talon tuulettuvaan rossipohjaan (jossa tuuletusaukot eli "kissankolot" on talvella suljettu). Houkuttimena tässä on ollut alapohjan "puoliviileä tila", joka on läpi vuoden selvästi plussalla, aivan niin kuin maakellari. Maakellarissa lämpötila pysyy maaperän lämmöstä johtuen aina plussalla läpi vuoden - silloinkin, kun ulkona on -20C asteen paukkupakkaset.

Mikään yleinen viritelmä tästä alapohjan ilpistä ei kuitenkaan koskaan tullut. Eikä viime aikoina ole enää näkynyt keskusteluja missään edes niiden talojen osalta, jotka aikanaan tähän kokeiluun lähtivät. Eli onko lämmityksen säästöt edelleen kuinka hyvin totetuneet? Nyt kun lähes 10 vuotta ensimmäisten kokeilujen alkamisesta on jo kulunut.

Ilmeisesti ensimmäisen ILP:n talonsa alapohjaan laittoi "Pekkapoika" -blogin pitäjä, joka kertoi tässä linkissä asentaneensa ILP:n suorasähkölämmitteisen omakotitalon ryömintätilaan 3 vuotta aikaisemmin, ja oli yllättynyt seurantajakson hyvistä tuloksista:

https://pekkapoika.wordpress.com/2014/11/22/ilmalampopumppu-ryomintatilassa/

Paikan päälle tuli myös Tekniikan Maailman Rakennuslehti, joka tutki ja testasi miten kyseisen 120-neliöisen talon lämmittäminen alapohjan ILP:llä onnistui. Koejakson aikana 120-neliöinen omakotitalo kyettiin pitämään lämpimänä, joten lopputuloksena voitiin todeta, että maalämmön hyödyntäminen myös tällä tavoin oli mahdollista. Testin aikana talon seinäpatteri kytkettiin pois päältä aina yläkertaa myöten. Vain keittiön, kodinhoitohuoneen ja kph:n lattialämmitys olivat päällä, mutta nekin vain yöaikana. TM-Rakennusmaailman tekemästä testistä on kerrottu tässä linkissä:

https://rakennusmaailma.fi/ilmalampopumppu-ryomintatilassa/

Aihepiiristä syntyi myös ainakin joitakin nettikeskusteluita internetin keskustelupalstoille. Nämäkin keskustelut ovat hiipuneet jo useita vuosia sitten, mutta löytyvät edelleenkin esim. näistä linkeistä:

http://www.masinistit.com/keskustelupalsta/viewtopic.php?f=2&t=45676

http://lampopumput.info/foorumi/index.php?topic=17427.0

http://lampopumput.info/foorumi/index.php/topic,17752.0.html?PHPSESSID=rp5jq4l7fs7luleigaune2vsn4

Jos alapohjan lämpöä hyödyntävä ILP oikeasti olisi ollut hyvä keksintö, niin olisi sen nyt luullut yleistyvän niin, että tänä päivänä jo kaikissa uusissa rossipohjaisissa taloissa olisi ILP alapohjan ryömintätilassa? Mutta näin ei ole, jos talossa ILP on - se on yhä vieläkin aina ulkoseinässä.

Jo kivikauden asukkaiden eli luolamiesten keksimä maakuoppa ei ole ollenkaan huono keksintö. Se on kesällä vilpoinen, antaa tuulelta suojaa ja varmasti auttoi selviämään talvesta. Vielä pohjoisempana napa-alueilla "maakuoppa" rakennettiin lumesta leikkaamalla. Eli kyseessä siis iglu, ja sielläkin on sisällä ilman mitään lämmityslaitteita noin +4C (siis ihan sama lämpötila kuin maakellarissakin, vaikka samaan aikaan iglun ulkopuolella saattaa olla -40C ja kova tuuli.

Iglu-esimerkin avulla voidaan pohtia, että onko sisälämpötilan päätyminen plussalle sittenkään maalämmön ansiota, vai johtuuko se (ainakin iglun osalta) sittenkin tuulensuojasta, ja siitä, että sisällä oleskellaan, eli kyseessä onkin passiivitalo, joka ei lämmitystä kaipaa, ja jossa ei lämmityslaitteita ole?

Tietysti jos Etelä-Suomessa routa yltää enimmillään puolen metrin tai metrin syvyyteen (maalajista ja talven ankaruudesta riippuen), niin routarajan alapuolelle jäävässä maakellarissa on totta kai aina lämpötila plussalla, koska pakkanen ei talven aikana sinne asti yllä. Jos maakellarin rakennetaan maan pinnalle, sen päälle riittää Etelä-Suomessa metrinen maakerros varmistamaan se, ettei kellariin viedyt elintarvikkeet jäädy talven kovimmilla pakkasillakaan.

Mutta ei tuo maakellari (tai rakennuksen alapohja) silti mikään sellainen "maalämmön lähde" ole, että sitä kannattaisi alkaa ILP:n avulla vartavasten hyödyntämään. Siltikään, vaikka jotkut omakotiasujat raportoivat, että alapohjassa saattaa talvellakin olla jopa +5 - +10C lämmintä läpi talven.

Siis fysiikan lakien mukaan (jos eri aineiden esim. ilman ja veden ominaislämpökapasiteetteja vertaillaan), niin mikäli halutaan lämmittää 1000 litran vesivaraajassa olevaa vettä +1 asteen verran, niin ilman siirtohäviöitä siihen tarvittava lämpö voitaisiin teoriassa ottaa jäähdyttämällä 4000 kuutioa ilmaa yhden asteen. Tai 400 kuutiota ilmaa 10 asteella. Eikä noin suuria ilmamääriä alapohjassa ole, joten siellä olevan ilman energiapitoisuus on nopeasti syöty. Sen jälkeen ilmamassan pitää "latautua" uudelleen, eli saada uutta lämpöä jostain lisää, jotta se voisi taas luovuttaa lisälämpöä. Ja mistä se alapohja sen lämmön sitten saa?

Tilannetta on analysoitu nettikeskusteluissa mm. "oikeaan maalämpöön" tai mahdollisiin huonoihin eristeisiin viitaten seuraavasti:



Tämä ylläoleva kuvakaappaus löytyy siis tästä linkissä:

http://www.masinistit.com/keskustelupalsta/viewtopic.php?f=2&t=45676&start=80

Jos maasta huokuvalla lämmöllä olisi taipumusta lämmittää kellareita tai talon alla olevia alapohjatiloja niin, että pelkästään siitä aiheutuu plussalle nouseva lämpötila, niin olisin kai minäkin tällaisen ilmiön sitten myös omassa kellarissani aikoinaan huomannut. Meidän talon kellari siis rakennettiin runkonsa osalta valmiiksi aina kellarin katoksi (siis talon välipohjaksi) tuleviin ontelolaattoihin asti syksyllä 2012. Sen jälkeen kellari peitettiin pressuilla, ja rakentaminen jäi talvitauolle odottamaan seuraavaa kevättä. Joten tältä näytti tammikuussa ja alkukeväästä 2013:

Kellari lumen alla 1.1.2013

Helmi-maaliskuuta, rakentamisen taas alkaessa.

Tiilipiipun tiiliä kellarissa. Yhdestä ikkunasta poistettu styroksi, ja nähtävästi
siitä on myös tultu sisään kellariin siitä päätellen, että vieressä on tikapuut
ja tikapuiden vieressä on ikkuna-aukon suojana ollut styroksi päätyseinää
vasten nojaamassa tiilikasan takana. Peräseinällä näkyy jäätyneitä vesi-
vanoja (ehkä huurtumisesta johtuvaa eli jäätynyttä kondenssikosteutta?)
Mutta jäätä joka tapauksessa, joten sisäilma on käynyt pakkasella.

Joten jos rossipohjaisten talojen alakerrassa on lämpötila reilusti plussalla, niin veikkaisin, että siihen on syynä jokin muukin kuin pelkästään maasta huokuva "maalämpö".

Ja edelleen veikkaisin, että jos rossipohjainen talo jäisi vuosikausiksi kylmilleen (kai näitä tällaisiakin tapauksia Pohjois-Karjalan, Kainuun ja Lapin suunnalla jo alkaa olla? Siis kun kaikki talot ei vaan mene kaupaksi? Niin sitten talosta tulee poismuuttaneiden "kesämökki"), niin jos tyhjilleen ja kylmilleen jääneestä talosta otetaan kokonaan (perus)lämmötkin pois, ja jos vesikin katkaistaan, ja jos sitten mennään talvella katsomaan ja mittailemaan kovilla pakkasilla lämpötiloja sinne alapohjaan, niin enpä usko, että mittari näyttää läheskään +5C tai +10C.

Vaan silloin olosuhteet alapohjassa on jotakuinkin samat kuin tuossa yllä olevissa kellarikuvissani, jossa siis talon rakentaminen on vasta siinä vaiheessa, että lämmöt ei ole vielä olleet kertaakaan päällä.

Joten itse kallistuisin siihen uskomukseen, että alapohjan lämpö on sitä suurempi, mitä huonompi on lattia eristys. Toki - kaikki se lämpö, mikä on jo päässyt asuintiloista karkuun, ja jäänyt vaikka alapohjan vangiksi, niin jos se pumpataan takaisin uuteen kiertoon eli uudestaan asuintiloihin, niin eihän se tietysti huonoasia ole. Mutta alapohjan osalta ei se ole myöskään riskitöntä. Kosteus voi olla riski alijäähtyneelle alapohjalle varsinkin keväisin, ja jos kävisi niin, että pakkanen pääseekin talon alle, niin routa voi rikkoa rakenteita tai jäädyttää putket.

Meillä kun on kellari talon alla (nyt asumiskäytössä siis - yllä olevissa kuvissa vasta rakenteilla), niin itse ole aina kuvitellut, että kellarin lämpötalouteen osasyy on myöskin "maalämpö" siis ainakin niin, että eihän pakkanen koskaan pääse talon alle, koska talon alapohja on noin 3 metrin syvyydessä. Siis paljon routarajan alapuolella. Sen olen kyllä huomannut itsekin, ettei kellari talvella paljon lämpöä kaipaa eikä tarvitse, ja siihen kai syynä pienet ikkunat ja seiniä ympäröivät maamassat, joiden päällä taloa kiertää styrokslevyt. Niin minnekäs lämpö sieltä karkaisi, kun sivuille ei pääse, ja yläpuolella on itse talo.

Mutta ei se tämän talven jäljiltä kuitenkaan kovin kaukana ole ollut sekään, etteikö pakkanen olisi meillä saattanut päästä talon alle. Salaojapumppaamo jäätyi helmikuun paukkupakkasissa, ja nyt kun tänään mittasin toiselta puolen taloa salaojakaivon pohjalla olevan veden lämpötilan, niin tulos oli itselleni yllätys:

Pakkaset ovat lauhtuneet ja salaojakaivon kylmille sisäpinnoille on konden-
soitunut ja jäätynyt tosi paljon kosteutta.

Lämpömittari molskasti kaivon pohjalla olevaan veteen,
ja lämpötila siinä 1-2 astetta plussa.

Mittasin saman vielä toisellakin mittarilla. Näyttö jäi noin metrin korkeuteen,
siinä korkeudessa oli nyt +0,5C ja kaivon pohjalla +1,0C. Kosteusprosentti
oli 62%.
Luulisin, että salaojaveden lämpötila kuvastaa aika hyvin sitä lämpötilaa, mikä 3 metrin syvyydessä maaperän sepelissä tällä hetkellä on, ja jos lämpöä on talven jäljiltä enää +1C, niin ei se kovin paljon ole. Paljon ei puutu, etteikö mentäisi kohta jo pakkasen puolelle.

On tuo +1C kuitenkin ihan erilainen lämpötila kuin -20C, joka oli monena päivänä ulkomittarissa Vantaallakin vielä parisen viikkoa sitten. Ja siinä lämpötilassa oma ilmasta-veteen lämpöpumppu eli VILP hyytyi kokonaan ainakin kahtena päivänä.

Sen verran nuo "lämpöpumppu alapohjaan" -keskustelut inspiroivat itseäni ajattelemaan, että pitäisikö VILP sijoittaa ulkona aina salaojakaivon päälle? Jolloin jos VILP:n ympärille rakentaisi talveksi jonkin "koirankopin" siis lautakopin, joka ei estäisi ilmavirtauksia, niin mitä jos sinne kopiin sisään tulevasta salaojakaivosta poistaisikin kannen? Silloin kai maaperässä vapaana ja sulana näkyvä vesi alkaisi lämmittää VILP:n alla olevaa ilmaa? Jolloin jos lautakopin aukkoja "kuristaisi" niin, että VILP:n käynnistyessä kohdistuisi imua myös salaojakaivoon, niin silloinhan VILP imisi lämmintä ilmaa eli "maalämpöä" myös sieltä?

No VILP - ihan niin kuin ILP tarvitsee käyntiin pyörähtäessään valtavat ilmamäärät, eikä se mitenkään voi "hengittää" pelkästään sen ilmamäärän varassa, mikä noin 315 mm leveästä salaojakaivosta mahtuisi tulemaan. Mutta jos salaojakaivosta tulee edes sen verran lämpöä, että se sekoittuessaan vapaaseen ulkoilmaan lämmittäisi sen ulkoilman VILP:n alla noin -15C tasoon, niin silloinhan se sekoitussuhde riittää ja -15C lämpötilasta meidän VILP pystyy ottamaan lämmön talteen ihan normaaliin tapaan. Mutta -20C lämpötilassa oleva ulkoilma ei sille kelpaa, ja silloin se pysähtyy.

Nyt meillä on omasta VILP:stä lähimpään salaojakaivoon noin 2 metriä. Eli pienellä sivuttaissiirrolla kaivosta voisi tuoda haaran VILP:n alle, jolloin haaraputki olisi talon ympäri kiertävän styrokslevytyksen alla - suojassa pakkaselta.

Pitäisikö kokeilla? Sitten tämmöinen pieni kaivuuhomma olisi ensi kesän hommia.

Siis jos salaojapumppaamon tai likaviemärin kannen läpi huokuva lämpö sulattaa kannesta lumet, niin voisiko salaojakaivo ilman kantta lämmittää ulkona seisovaa (ja mahdollisesti lautakopin sisään jäävää) VILP:iä siinä määrin, että se kävisi vähän kovemmillakin pakkasilla?

VILP:iä ei voi siis viedä alapohjaan. Tai ei kannata viedä. Sillä VILP tekee lämpimät käyttövedet kesälläkin, niin kesällä sen teho alapohjan viileydessä olisi huonompi kuin vapaassa ulkoilmassa Lämpimissä kesän helteissä VILP saa auringon hyvin lämmittämää ilmaa "raaka-aineeksi", mutta alapohjassa on kesälläkin viileää.

4 kommenttia:

  1. Minkä lämpöistä ilmaa talon ilmanvaihto työntää pihalle? Jos poistoilmakanava olisikin pumpun ulkoyksikön takana. Toimisi niinkuin poistoilmalämpöpumppu. Eli olisi vilp/pilp hybridi.

    VastaaPoista
    Vastaukset
    1. JEP. Minusta tämäkin olisi hyvä jatkopohdinnan ja jatkotutkimuksen paikka. Nyt rakennusmääräykset vaativat jäteilman ohjaamista katolle. Miksi? No en tiedä. Mutta jos jäteilmat saisi johtaa yleensä maanpinnan tasossa olevan VILP:n taakse, niin minusta se kuulostaisi järkevältä kyllä? Siltikin, vaikka jäteilmassa on paljon kosteutta, ja sulatuksen tarve ehkä lisääntyisi VILP:n takapaneelissa, joka siis on hyvin kylmä pinta kylmäaineesta johtuen.

      Poista
  2. Jos poistoilma tulee seinästä niin se helposti kastelee, jäädyttää ja sotkee seinät yms rakenteet. Tuohon on olemassa myös ratkaisu eli eräänlainen rakoventtiili mutta silläkin taitaa olla taipumus jäätyä.

    En tiedä onko tämä tuttu sinulle mutta tässä on hyvää perustietoa iilmanvaihdosta: http://talotekniikka.teknologiateollisuus.fi/sites/lvi-talotekniikka/files/file_attachments/Pientalon%20ilmanvaihto-opas.pdf

    Jos maalämpöä halutaan niin eiköhän se järkevin tapa tällöin ole toteuttaa se ihan perinteisin tavoin eikä altistaa esim rossipohjaa homeelle nostamalla sen suhteellista kosteutta... (koska lämpötila laskee) Lisäksi jos rossipohjan lämpötila laskee niin tällöin myös rossipohjan ja asuintilojen lämpötila-ero on suurempi -> suurempi lämpöhäviö lattiankautta...

    VastaaPoista
    Vastaukset
    1. Kyllä se varmaankin on ollut juuri tuo lämpötilan laskusta nouseva kondensaatioriski, johon tämä idea kaatui, eikä lähtenyt Suomessa yleistymään. Siis kun Suomessa sisäilma on muutenkin (ilman alappohjan viilentämistäkin) tosi iso ongelma, joten luen tuon ilmanvaihto-oppaan joskus vielä paremmalla ajalla...

      Poista