Ilmavesilämpöpumppu lämmitys ja käyttövesi

Vesi-ilmalämpöpumppu vanhan järjestelmän tilalle

Mikäli vanha lämmöntuottaja on tiensä päässä, sitä ei kannata vaihtaa enää uuteen samanlaiseen, vaan tilalle asennetaan lämpöpumppu tekemään käyttöveden ja lämmitysveden. Lämpöpumpun hankinta on aina järkevää, koska investoinnille on laskettavissa kuoletusaika. Esim. uusi öljykattila ei maksa itseään ikinä takaisin.

Hyödynä erilaisia tukimuotoja

Lämmityksen saneeraukseen on mahdollisuus seuraaviin tukimuotoihin tällä hetkellä.

• Kotitalousvähennys öljylämmityksestä luopumiseen 60%
• Kotitalousvähennys kaasu- ja sähkölämmityksen tilalle 40%
• ARA energia-avustus energiatehokkuuden parantamiseen
• ELY energia-avustus öljylämmityksestä luopumiseen

Öljylämmittäjälle paras tukimuoto tällä hetkellä on kotitalousvähennys, sillä sen saa käyttöönsä välittömästi. Muissa tukimuodoissa käsittelyaika voi olla 1-2 vuotta ruuhkasta johtuen.

Alempana lisää asiasta:

Hinta - Vertailu - Sisäyksiköt - Ulkoyksiköt - Puskurivaraajat

Kolmannen sukupolven huippulaitteet

Tekninen kehitys on tuonut VILP laitteet maalämpöpumppujen reviirille ja kaapannut suuren osan sen potentiaalisesta markkina-alueesta kasvaen vuosittain 20%. Se kykenee riittävän hyvään vuositason säästöön, jotta maalämmön selvästi suurempi investointi ei ole välttämättä kannattava ratkaisu.

Vesi-ilmalämpöpumpun lämmityksen mitoitus

Mitoitus tehdään saneerauskohteessa hyödyntämällä olemassaolevaa vuosikulutusta (paljonko öljyä, kaasua tai sähköä kulutettiin) ja uudiskohteessa esimerkiksi energiatehokkuuden määrittämiseksi luotua laskelmaa.

Asunnon koolla on merkitystä laitteen valinnassa, koska huonetilavuus ja mahdollisen lattialämmityksen massa muodostavat hidasteen tuotettavan lämpötehon aikaansaamalle vaikutukselle asunnossa. Isossa asunnossa jonka energiatehokkuus on hyvä, voi pelkän energiakulutuksen perusteella tehty matala mitoitus aiheuttaa epämiellyttävää huonelämpötilan vaihtelua ulkolämpötilan laskiessa nopeasti. Mitä vähemmän reserviä laitteessa on, sitä pidempään laite joutuu lataamaan muutosta vastustavaa massaa.

Ulkoilmasta saadaan energiaa vaihtelevalla teholla johtuen ulkolämpötilan muutoksista. Mitä alhaisempi ulkolämpötila, sitä vaikeampi siitä on ottaa energiaa talteen lämmitykseen. Erilaisilla tekniikoilla tästä voidaan suoriutua paremmin tai huonommin, joka tekee ainakin eri valmistajien välisestä vertailusta todella hankalaa.

Laitteiden keskinäinen vertailu

Olemme parhaillaan tekemässä vertailutaulukkoa, josta näet eri valmistajien pääasialliset suorituskyvyt.

Tärkein ja eniten hintaan vaikuttava tekijä on kuitenkin laitteen kompressorin suorituskyky. Asiassa kimurantin puolen muodostaa se, että teho on riippuvainen ulkolämpötilasta, veden lämpötilasta ja laitteen kokoonpanosta. Tärkein oppi ostopäätöstä miettivälle on se, että valmistajan numerosarja mallikoodissa EI ole lämmityksen mitoitusteho ja se on korkeintaan mallisarjan sisäiseen tehovertailuun tarkoitettu. Valmistajien välinen vertailu on suorastaan mahdotonta sen perusteella.

Vertailuun on olemassa standardoitu arvo joka löytyy kaikista laitteista. Se on energialuokitukseen käytetty rakenteellinen teho ("pDesignH"), jonka valmistaja joutuu antamaan laitteelle ja sen perusteella laitteistolle tehdään energiatehokkuus mittaukset. Jos pienitehoiselle laitteelle antaa valmistaja ison luokituksen, sen SCOP arvo tulee olemaan heikko. Tästä syystä on nähtävissä arvon olevan melko pätevä todellisen ympärivuotisen suorituskyvyn vertailuun. Joudut kuitenkin pyytämään tuon lukeman laitteen edustajalta, sitä ei normaalisti ilmoiteta esitteissä.

Laitteen jälleenmyyjältä kannattaa pyytää myös materiaalia suorituskyvystä pakkasella. Kun tutustut sivuillamme Althermaan, pyrimme ilmoittamaan laitteen suorituskykyarvot mahdollisimman selkeästi ja vaivattomasti.

Vesi-ilmalämpöpumpun käyttöveden mitoitus

Käyttövedelle on olemassa laskukaavoja henkilömäärän mitoitukseen. Koska laitevalmistajien vaihtoehdot sillä saralla ovat varsin rajatut, asiaa voidaan suoraviivaistaa varaajan esitteessä (yleensä) olevaa enegiatehokkuuden mitoitusmerkintää. Merkintä L on tarkoitettu 3-4 henkilön käyttöön ja XL 4-5 henkilön. Alla olevassa kuvassa on esimerkki miltä luokitus vaikuttaa esitteessä.

Käyttöveden tilavuuteen liittyvää asiaa alempana.

Ilmavesilämpöpumppujen ulkoyksikköjen erot

Järjestelmiä valmistetaan moneen erilaiseen käyttöön ja monella erilaisella periaatteella toimivana.

Laitteden pääasiallinen tekninen jaottelu kolmeen eri kategoriaan:

• Kylmäainekiertoiset kaksiosaiset (refrigerant split). Järjestelmä on jaettu kahteen osaan, jossa lämmönluovutus veteen tapahtuu sisäyksikössä. Ulko- ja sisäyksikön välillä kiertää kylmäaine.
• Vesikiertoiset kaksiosaiset (hydro split). Järjestelmä on jaettu kahteen osaan, jossa lämmönluovutus veteen tapahtuu ulkoyksikössä. Ulko- ja sisäyksikön välillä kiertää lämmitysvesi.
• Yksiosaiset (monoblock). Järjestelmässä on ainoastaan ulkoyksikkö, joka ei tarvitse erillistä sisäyksikköä. Ulkoyksikössä kiertää lämmitysvesi.

Järjestelmien kesken ei ole välttämättä suurta eroa käytännön tasolla, mutta veden kierrättäminen ulkoyksikössä Suomen olosuhteissa muodostaa jäätymisriskin jota vastaan on suojauduttava erilaisin menetelmin. Me asennamme pääasiassa kylmäainekiertoisia järjestelmiä, joissa moista riskiä ei ole lainkaan, mutta jonkin verran myös muitakin.

Suojaustapoja veden jäätymiselle putkissa hydrospliteissä ja monoblokeissa:

• Lyhyt putkimatka ulkosalla, voi rajoittaa sijoitteluvaihtoehtoja.
• Putkien lämpöeriste ja sen ylläpitäminen ehjänä. Eriste vaatii usein vuotuista korjaamista mm. lintujen rikkoessa niitä.
• Sähkölämmitys ulkoyksikössä varakäytöllä, Althermassa sisäänrakennettuna
• Jäätymissuojat ulkoputkissa, jotka tyhjentävät niissäolevan veden jos niiden lämpötila laskee lähelle nollaa. Althermassa pakollinen lisävaruste.

Näiden asioiden laiminlyönti on todella tavanomaista oman kokemuksemme perusteella.

Teknisen suorituskyvyn erot

Kylmätekniikka muodostaa kokonaisuuden, jonka ytimessä on kompressori. Suorituskyky muodostuu lähes yksistään ulkoyksikön erojen avulla. Kompressorien pääasiallinen eroavaisuus keskenään on niiden tehokkuus, eli kuinka monta kilowattituntia lämpöä ne kykenevät puristamaan käyttöösi. Isompi kompressoriteho kasvattaa kaikkia muitakin komponentteja laitteessa, joten siitä muodostuu myös olennaisin hinnanero laitteiden valmistuskuluissa. Huom. laitevalmistajien kesken on hintaero ei välttämättä kerro tehokkuuseroista, mutta valmistajan sisäisessä listauksessa se pätee.

Muita yleisiä kylmäteknisiä peruseroja:

• Kompressorin nesteinjektio. Parantaa pakkasella kompressorin suorituskykyä huomattavasti.
• Välijäähdytys kylmäaineelle. Talteenottaa osan hukkalämmöstä kylmään kaasuun.
• Pohjan sulanapito kylmäaineen avulla, poistaa lämmitysvastuksen tarpeen ja säästää noin 70W sähkötehoa, kestää koko laitteen elinkaaren

Ilmavesilämpöpumppujen sisäyksiköiden erot

Sisäyksikön näkyvin ero on siinä, onko varaaja integroitu lämpöpumpun sisäyksikköön vai erillinen. Integroidussa ratkaisussa yksikkö on tyypillisesti jääkaapin näköinen ja sen alaosa muodostuu käyttövesisäiliöstä ja yläosassa on valtaosa lämmitystekniikasta näyttöpaneeleineen.

Erillisvaraajassa lämpöpumpun sisäyksikkö kiinnitetään seinälle ja siitä kytketään putket erilliseen säiliöön. Säiliön voi valita silloin kuinka suureksi tahansa ja muissakin teknisissä toteutuksissa löytyy valtavasti variaatiota. Varaajan on sovelluttava hybridikäyttöön, eli tavallinen rivitalon "jäspi" ei ole kytkettävissä lämpöpumppuun.

Varaajien valmistusmateriaalit:

• Ruostumaton teräs (RST). Yleensä kaikkein pitkäikäisin ja turvallisin vaihtoehto. Niissä ei tarvita suoja-anodia, mutta yksi heikkous niillä on. Ruostumaton teräs ja kloori muodostaa syöpymisriskin ja jos käytössäsi on klooriin perustuva vedenpuhdistin tai talousalueella vettä kloorataan voimakkaasti on harkittava muita vaihtoehtoja.
• Emaloitu teräs. Musta pelti emaloidaan kuin perinteinen rautakattila, jonka pinnoite kestää käytännössä mitä tahansa. Kovassa pinnoitteessa esiintyy aina mikroskooppisia halkeamia, joita vastaan säiliöön on asennettu suoja-anodi. Anodi siirtää halkeamakohtiin kohdistuvan korroosion itseensä ja kuluu hiljalleen pois. Teknisesti tämä ratkaisu on lähes ikuinen, mutta valitettavasti anodi pitäisi tarkastaa noin vuoden välein joka lopulta unohtuu ja anodi pääsee kulumaan loppuun salaa.
• Musta teräs. Pinnoittamaton teräslevystä hitsattu säiliö on suojaamattomana ja siinä säilötään ainoastaan hapetonta lämmitysvettä. Korroosiota ei tapahdu, koska reaktio tarvitsee happea. Käyttövesi lämmitetään säiliön sisällä kuparisessa kierukassa, jolloin säiliön vesi ei koskaan pääse tekemisiin hapellisen veden kanssa. Tämä ratkaisu on käytännössä ikuinen ja ainut tapa pilata säiliö on ulkoisen vuodon korroosiossa, esimerkiksi huonosti tiivistetty kierreosa tihkuu vettä eristeen sisään kymmeniä vuosia ruostuttaen sen lopulta.

Käyttöveden lämmityksen kaksi eri periaatetta:

• Säiliössä on lämmin käyttövesi, käyttövesi tulee suoraan säiliöstä hanalle
• Säiliössä on lämmitysvesi, käyttövesi tulee säiliössä kiertävän kierukan kautta hanalle

Kun säiliössä on käyttövesi sellaisenaan, hanalle tuleva vesi tulee suoraan säiliöstä ja säiliön tilavuus on suoraan vertailukelpoinen käytettävissä olevalle veden määrälle. Jos 230L säiliö asetetaan esimerkiksi 56 asteeseen, tulee hanasta korkeintaan 230L 56 asteista vettä ja 40 asteiseksi sekoitettuna (vesihanaa kääntämällä siis) sitä saadaan noin 330L.

Jos säiliössä on lämmitysvettä, hanalle tuleva vesi johdetaan sen läpi kulkevan kierukan kautta. Vesi siis lämmitetään välillisesti säiliössä kylmästä kuumaan veden kiertäessä kymmeniä metrejä pitkän kierukan läpi. Tässä ratkaisussa hanasta tulevan veden lämpötila ei ole yhtä korkea kuin varaajassa oleva ja kun varaajan säiliön lämpötila laskee 40 asteeseen, alkaa hanasta tuleva vesi olemaan jo selvästi alle sen lämpötilan.

Tästä syystä kierukkamallisessa toteutuksessa vesisäiliön tilavuus on oltava selvästi suurempi kuin toisessa ratkaisutavassa, jotta epäsuoran lämmitystavan tappio saadan kompensoitua. Toinen vaihtoehto on nostaa säiliön lämpötilaa, joka nostaa kapasiteettia samalla tavalla, mutta heikentää sen lämmityksen hyötysuhdetta.

Daikin varaajissa käyttövesi on säiliössä ilman kierukkaa.

Puskurivaraaja ja työsäiliö

Puskurivaraaja on toiselta nimeltään työsäiliö. Tämä kapistus voidaan asentaa lämmityspiiriin ilmalämpöpumpun jatkeeksi ja niiden tilavuudet vaihtelevat yleisesti 20-200L väliltä.

Puskuri voidaan kytkeä lukuisalla eri tavalla, jolloin sen käyttötarkoitus, hyödyt ja haitat vaihtelevat. Tällä hetkellä lähes aina varaaja kytketään kuitenkin väärin ja turhaan johtuen siitä, että se "pitää" tarjota kun kysyttiin ja monesti kysymättäkin. Asentajan ymmärrys ei välttämättä riitä, koska käyttötarkoitus on jäänyt epäselväksi.

Yksi tyypillisiä väitteitä on, että vesi-ilmalämpöpumppu tarvitsee puskurivaraajan. Tämä ei pidä kategorisesti laisinkaan paikkaansa, mutta kumpuaa meriselityksenä joidenkin valmistajien vaatimuksesta tai historian kirjoista. Meidän toimituksessa puskurivaraaja laitetaan ainoastaan sellaisiin paketteihin, joissa se on tosiaan tarpeellinen ja muista se jätetään pois mm. sen aiheuttaman kustannuslisän ja sivuvaikutusten vuoksi.

Lisävaraajan käyttöä tulee välttää kaikin mahdollisin keinoin lattialämmitystalouksissa.

Puskurivaraajan vaikutukset käyttöön

Haettavat (positiiviset) vaikutukset

• Lämpöpumpun virtausnopeus ei ole sidonnainen lämmitysverkoston veden virtausnopeudelle, eli virtaukset erotetaan.
• Sisälämpötila voidaan säätää pelkästään termostaattiventtiileillä kuten ennen, ei rajoituksia termostaattien määrälle
• Laitteen säädöt voidaan jättää "sinne päin", eli helpottaa käyttöä
• Lisää kierron vesitilavuutta, tämä on vaatimuksena joillekin laitemerkeille (ei 3 sukupolven Althermassa)
• Kesäaikainen pesutilojen lattialämmitys
• Patterien tai patteriputkien lämpötilavaihtelun aiheuttama naksunta poistuu, erittäin harvinainen ilmiö
• Mahdollistaa epäsuhdan mitoituksessa, eli huomattavasti ylitehoisen laitteen kytkentä verkostoon
• Jossain tapauksissa käyttövesi voidaan esilämmittää, jos puskurivaraajassa on käyttöveden kierukka (lisää kapasiteettia ja hieman säästöä)

Oheisvaikutukset (negatiiviset vaikutukset)

• Kätkee termostaattiventtiilien toimintavikoja, johtaa energiatehokkuuden vähenemiseen
• Katkaisee lämpöpumpun lämpötilasäädön vaikutuksen sisälämpötilaan ja siten mahdollistaa epätaloudellisen käytön, "Minä vain asun täällä"- tyyliin
• Lisää vesitilavuutta, hidastaen säädön tarkkuutta
• Vaatii lisätilaa huoneesta, lähes tuplaten.
• Varaajan ja sille erikseen rakennetun putkiston energialuokitus on matala. Lisää runsaasti lämpöhäviöitä ympäröivään tilaan.
• Lisää ylimääräisen kiertovesipumpun (ei koske kaikkia kytkentätapoja), eli vikaantuva osa ja sähkönkulutuspiste lisää
• Alle 100L työsäiliöt voivat väärin kytkettynä johtaa merkittävään hyötysuhteen heikkenemiseen katkokäynnin vuoksi
• Kustannusvaikutus 100L säiliöllä oheistarpeineen ja töineen noin 1000€-1500€

Hakemalla siis yhden positiivisen vaikutuksen saa kaikki negatiiviset kylkiäisinä. Lisäksi positiivisia vaikutuksia voidaan saavuttaa yksinkertaisemmilla kohdennetuilla menetelmillä tai siihen tarkoitukseen vielä paremmilla ratkaisuilla.

Esimerkiksi termostaattien käytön sijaan voidaan asentaa lämpöpumpun huonetermostaatti, joka korvaa termostaattiventtiilit energiatehokkaasti. Jos asunnossa ilmenee ongelmapatteri napsumisena, voidaan se patteri uusia energiatehokkaampaan pienemmällä kustannuksella jne.

Puskurivaraajien eri kytkentätavat

Säiliö voidaan kytkeä lukuisalla eri tavalla, mutta vaikutukset ovat niille erilaiset.

• 2-putkikytkentä, "pullistuma putkessa", halvalla hyvä myyntipuhe. Patterivesi virtaa suoraan ja aina varaajan läpi kuin se olisi putken osa. Tämä nostaa lähinnä järjestelmän vesitilavuutta, ei tarvitse toista kiertovesipumppua. Muita hyötyjä ei välttämättä ole ellei valmistaja vaadi vesitilavuutta.
• 2/4-putkikytkentä. Sama kuin 4-putkinen, mutta varaajassa vain 2 liitosyhdettä ja lähtevälle vedelle on oma kiertovesipumppu. Harvinainen, erityistarkoituksiin.
• 3-putkikytkentä. Lämmitetty vesi virtaa lämpöpumpusta varaajaan. Varaajasta se viedään erillisellä vesipumpulla lämmitysverkostoon. Palaava vesi kytketään T-haaralla yhteiseksi lämpöpumpulle, verkostolle ja varaajalle. Vesi voi siis palautua verkostosta varaajaan tai lämpöpumppuun suoraan virtausnopeuksien eroavaisuuksien tuloksena.
• 4-putkikytkentä. Aito ja kallein puskurivaraajakytkentä (eniten osia ja töitä). Lämpöpumpun vesi kiertää lämpöpumpusta puskurille ja takaisin omilla yhteillään. Lämmitysverkosto omalla kiertovesipumpulla omilla yhteillään, lämmönsiirto tapahtuu siis varaajan vesitilavuuden sisällä ilman mitään muuta keskinäistä vaikutusta.

3-putkikytkennässä ajatuksen tasolla toimintaperiaatte on hyvin samankaltainen 4-putken kanssa, mutta yhteinen palaavan veden T-haara voi aiheuttaa nopeita lämpötilan vaihteluita lämpöpumpulle ja aiheuttaa sen johdosta haitallista katkokäyntiä kompressorille salaa. Kytkentä vaikuttaa olevan käytössä sen vuoksi, että se on hieman edullisempi toteuttaa 4-putkiseen verrattuna.

Säiliön tilavuus

Puskurivaraaja tulisi mitoittaa siten, että lämpöpumppu voi lämmittää sitä pelkästään (eli vesi ei juurikaan kierrä verkostoon) ilman tiheää katkokäyntiä. 10 minuuttia on hyvä tavoiteaika, 1/3 nimellistehosta lämmitettynä, 4 asteen lämpötilavaihteluvälillä (nk. hystereesi). Esim. 11kw nimellistehon laitteessa alhaisella teholla 3.7kw, 100L veden lämmitys 4 asteen verran tapahtuu 8 minuutissa. Taasen 16kw (5.3kw) kanssa käytetty 200L tarkoittaa 10 minuutin minimikäyntiaikaa huolimatta siitä, puretaanko lämpöä laisinkaan verkostoon.

Verkoston vesitilavuus

Yleinen harhakäsitys on, että lämmitysverkoston vesitilavuus on hyödyksi. Asia on lämpöpumpun käytössä päinvastoin, vettä halutaan lämmittää mahdollisimman vähän. Jokainen litra veden lämmitystä hidastaa lämmön päätymistä huoneeseen ja hankaloittaa säädettävyyttä.