Vesi-ilmalämpöpumppuun liitettävä työsäiliö
Työsäiliö on muodostunut yhä useammin kiistakapulaksi, kun asiakas penää laitteistoon kuuluvien komponenttien tarpeellisuutta.
Se on kuitenkin yksiselitteisesti lämpöpumpun lisävaruste, jolla on hyödyllisiä ja haitallisia vaikutuksia. Työsäiliö ei ole suomalaisessa lämmönjakojärjestelmässä käytännössä koskaan pakollinen varuste.
Ilma-vesilämpöpumppuun kytketty puskurivaraaja ja työsäiliö
Puskurivaraaja (englanniksi buffer tank) on toiselta nimeltään työsäiliö. Tämä lisälaite asennetaan lämmityspiiriin vesi-ilmalämpöpumpun jatkeeksi ja niiden tilavuudet vaihtelevat yleisesti 20-200L väliltä.
Varaaja on monitahoinen tarkoitusperiltään, mutta sen alkuperäinen tarkoitus ennen inverterien esiinmarssia oli puskuroida on/off koneiden tuottamaa suurta hetkellistä tehoa.
Tämä käyttötarkoitus on poistunut laitteiden ominaisuuksien kehittyessä, joskin vielä kummittelee taksitolpan puheissa ja siihen liittyy hurjiakin väitteitä.
Säiliö ja yleinen monimutkaisuus lämmitysjärjestelmässä ei ole mikään hyvä ominaisuus ja asuntoa myydessä sekava pannuhuone saattaa olla hyvinkin vakava virhe. Kovin usein työsäiliön lopputulos on kuvassa näkyvä putkiviidakko.
Puskurivaraajien eri kytkentätavat
Säiliö voidaan kytkeä lukuisalla eri tavalla, mutta vaikutukset ovat niille erilaiset. Oikealla olevasta kuvasta näkyy kytkennät selventävästi. Jokainen puskurivaraaja vaatii lisäksi riittävän suuren paisunta-astian kompensoimaan kasvanutta vesitilavuutta.
- Ylipaineventtiili asennetaan, kun verkostossa ei ole työsäiliötä. Tämäkään varuste ei ole pakollinen, mutta halpa varolaite tiettyihin erikoistilanteisiin. Venttiili on säädettävä ja se aukeaa vain mikäli verkostosta laitetaan kierto kokonaan poikki eli kaikki termostaatit kiinni, jolloin laitteen tehokas kiertovesipumppu ei puske sulkua vasten. Asennamme kaikkiin toimituksiimme ko. venttiilin, jos puskurivaraajaa ei ole toimituksessa.
- 2-putkikytkentä, toiselta nimeltään "pullistuma putkessa". Patterivesi virtaa suoraan ja aina varaajan läpi kuin se olisi putken laajennettu osa. Virtaus on tälläisessä kytkennässä varaajan sisällä laminaarista eli se kulkee suoraan putken suuaukosta toiseen sekoittumatta varaajan tilavuuteen.
- 2/4-putkikytkentä on harvinainen ja erityistarkoituksiin. Siinä varaajassa on vain kaksi yhdettä, jotka haaroitetaan myöhemmin T-haaralla neljäksi liitospisteeksi. Kytkennässä lämpöpumpulle palaavan veden lämpötila voi vaihdella nopeasti riippuen siitä, millä nopeudella kahden eri kiertopumpun virtaama toteutuu ja sillä tavoin aiheuttaa herkästi turhaa katkokäyntiä termostaatille.
- 3-putkikytkennässä tavoitteena on ollut normaalisti varmistaa, ettei patterilta palaava vesi sekoittuisi lämpöpumpulta tulevaan kuumaan veteen varaajassa, vaan se ohjautuu suoraan lämpöpumpun paluuputkeen T haaran ansiosta. Silloin asentaja on epäillyt työsäiliön hyödyllisyyttä, mutta päätynyt kuitenkin sellaisen asentamaan. Todellisuudessa T-haarassa vesi virtaa matalamman virtausvastuksen suuntaan joka vaihtelee dynaamisesti paineen, ei lämpötilojen perusteella ja lopputulos voi olla mitä vain. Meno-paluuputket keskenään yhdistävät haarat ovat monesti vaikeita ennustaa käytökseltään.
- 4-putkikytkentä on "oikea ja kallein" puskurivaraajakytkentä. Lämpöpumpun vesi kiertää lämpöpumpusta puskurille ja takaisin omilla yhteillään. Varaajaan muodostuu ristivirtaus, joka sekoittaa varaajan veden tehokkaasti. Lämpöpumpulle palaa yleensä lähes paluukierron lämpötilassa olevaa vettä, muutostilanteissa sekoituksen ansiosta lämpötilavaihtelut jäävät hitaaksi.
Huom. Kun varaajan koko on 500L tai isompi, kyseessä ei ole enää työsäiliö vaan energiavaraaja. Myöskin söiliön kokoluokan laskiessa alle 100L alkaa potentiaaliset hyödyt vähenemään ja haitat jäävät jäljelle.
Onko työsäiliö pakollinen varuste?
Tärkein asia muistaa työsäiliöstä on se, että se ei ole ollut pitkään aikaan pakollinen varuste vesi-ilmalämpöpumpuissa kuten Daikin Altherma, Toshiba Estia ja Atlantic Extensa/Excellia. Työsäiliöt ovat maahantuojien oheistarvikkeita joista myyjä saa provisioita, joten niitä tietenkin kaupitellaan.
Onko työsäiliöstä hyötyä vesi-ilmalämpöpumpun energiatehokkuudelle?
- Työsäiliössä on kaikille varaajille ominaiset jatkuvat lämpöhäviöt. Häviön suuruus lisäputkistoineen on luokkaa 600kwh vuodessa (C luokan 100L varaaja eli yleisin), mutta lämpö tuotetaan hyötysuhteella joten varsinainen ostoenergian lisä on noin 200kwh.
- Työsäiliö edellyttää yleensä yhden kiertovesipumpun lisää. Kiertovesipumpun sähkönkulutus on luokkaa 200kwh vuodessa.
Tavanomaisen asunnon vesi-ilmalämpöpumpun ostoenergia vuodessa on noin 7500kwh. Kun tähän lisätään 400kwh lisäkulutus tarkoittaa se 5% alhaisempaa energiatehokkuutta.
Parantaako työsäiliö vesi-ilmalämpöpumpun käyttöikää?
Käyttöiän paraneminen liittyy vanhojen on/off koneiden katkokäyntin. Myöskin maalämpöpumput ovat edelleen on/off tyyppisiä ja niissä työsäiliö voi olla täysin perusteltu hankinta.
On/off koneessa kompressorin käynnistys on väkivaltaista ja laitteen käyttöikä oli sidoksissa pitkälti käynnistysten lukumäärään eikä pyörimisaikaan. Sellaisen tehoa säädellään ainoastaan katkomalla käyntiä.
Olemme esimerkiksi huoltotoimissa törmänneet inverter laitteisiin, joiden käynnistysmäärät ovat lähennelleet asennusvirheen vuoksi miljoonaa käynnistystä 10 vuoden käyttöiän aikana eli käynnistys joka 5 minuutti. Siitä huolimatta niiden kompressori on täysin kunnossa, vaikka on/off kompressori olisi hajonnut melko varmasti jo ensimmäisenä vuonna.
Invertterikoneissa kompressori käynnistyy hitaasti pyörien, jolloin sähkömagneettinen ja mekaaninen rysäys ei aiheuta ylimääräisiä rasituksia.
Sen lisäksi ne säätelevät tehoa muutenkin kuin katkomalla käyntiä, jolloin säiliötä ei tarvita vastaanottamaan tehopulsseja. Jos siis joku sanoo käyttöiän kasvaneen, löytyykö sille mitään todisteita?
Tarvitseeko vesitilavuutta lisätä työsäiliön avulla?
Meidän edustamissa laitteissa vesitilavuuden lisäämistä ei tarvita. Jonkun toisen edustamissa laitteessa asia voi olla päinvastoin, jolloin toimitaan tietenkin ohjeiden mukaan.
Työsäiliö toimii lämpöakkuna eli vähentää sisälämpötilan muutoksia?
Työsäiliön vesitilavuus on niin pieni, että sen lämpövarauksella ei ole juuri mitään merkitystä mukavuuteen, eikä sen olemassaoloa pysty asunnossa huomaamaan lämpötiloissa. Varaus on säiliössä suunniteltu sekoittumaan hyvin, joten patterien lämpötila alkaa laskemaan lähes välittömästi jos vesi-ilmalämpöpumppu lopettaa käyntijakson.
Työsäiliö poistaa patterien napsumisen?
Jos asunnossa patterit napsuvat häiritsevästi vesi-ilmalämpöpumpulle ominaisten lämpötilamuutosten vuoksi, oikein kytketty työsäiliö poistaa tämän äänen. Napsunta syntyy esim. pitkien putkivetojen hinkatessa puista läpivientiä vasten, mutta äänen voimakkuus on asuntokohtaista.
Meille on tullut vastaan noin 15 vuoden aikana ainoastaan yksi kohde, jossa lämpölaajeneminen on häirinnyt asukasta ja se on vaatinut toimenpiteitä.
Putkeen voidaan jälkikäteen asentaa erillinen kiertovesipumppu ilman työsäiliötä, joka poistaa nopeat lämpötilamuutokset eli napsumisen syyn.
Ilman työsäiliötä et voi käyttää patteritermostaatteja?
Vesi-ilmalämpöpumppu vaatii käynnin aikana tietyn minimivirtauksen vesiputkeen, joka asettaa rajoituksia virtauksen kuristamiselle.
Työsäiliö mahdollistaa patteritermostaattien käytön kaikissa asunnon pattereissa, koska lämpöpumpulta tuleva vesi ei koskaan virtaa suoraan pattereille.
Daikin Altherma LT06 ja 08 mallien kanssa noin 3 patteria on pidettävä ilman termostaattia, jotta minimivirtaus 12l/min saavutetaan aina, loput voidaan vaikka sulkea. Isommissa laiteluokissa virtausnopeus kasvaa 20l/min ja kuristamattomien patterien lukumäärä on oltava noin 6kpl.
Energiatehokas käyttö vaatii, että lämmönjakoon virtaava vesi ei ole sen kuumempaa kuin sen tarvitsee olla. Sen vuoksi vesi-ilmalämpöpumppu tulisi säätää sellaiseen lämpötilaan, jossa patteritermostaatteja ei juuri tarvita.
Entäpä lattialämmitys, työsäiliöhän on pakollinen kesäkäyttöä varten?
Lattialämmityspiireissä on tavallista, että halutaan lämmittää pesutilojen lattioita kuivatuksen ja mukavuuden parantamiseksi myös kesällä. Jos tälläisiä kesäkäytön piirejä on vain pari, niihin ei välttämättä ole mahdollista toteuttaa laitteen vaatimaa minimivirtaamaa. LT06-08 koneiden kanssa virtaus melko varmasti onnistuu aina, mutta tehokkaammissa laiteluokissa ei.
Lattialämmityksen kanssa työsäiliö on kuitenkin poikkeuksellisen haitallinen energiatehokkuudelle, koska estää lämpöpumppua säätämästä lämpötilaa matalaksi ja sopivaksi lattialämmityksen tarpeisiin. Sen hankintaa on siis viisasta miettiä tarkkaan.
Vesi-ilmalämpöpumppuun kytketyn työsäiliön mitoitus
Puskurivaraaja tulisi mitoittaa siten, kuin se olisi ainut lämmityskierron osa vesi-ilmalämpöpumpussa. Silloin on arvioitava kohtuullisen käyntijakson aikaansaaminen. Hyvä käyntijakso on vähintään 10 minuuttia, jossa käynnistyksen ja sammutuksen aikainen heikko energiatehokkuus ei aiheuta suurta vaikutusta kokonaisuudessa.
Veden lämpötilan tehon vastaanotto on silloin 1/3 nimellistehosta lämmitettynä, 4 asteen lämpötilavaihteluvälillä (nk. hystereesi). Esim. 11kw nimellistehon laitteessa tehoarvo on 3.7kw, 100L veden lämmitys 4 asteen verran tapahtuu 8 minuutissa. Taasen 16kw = 5.3kw, jonka kanssa käytetty 200L tarkoittaa 10 minuutin minimikäyntiaikaa.
Daikin Altherma 3R
