50 metrin lämpökanaalin mitoitus ja toteutus

[Pappa Sönder]

Moi!

Työn alla saneerauskohde, josta lisätietoa täältä: https://www.maalampofoorumi.fi/index.php?topic=4192.msg141829#msg141829

Maalämpö tuli suunnitelmiin kesken kaiken, mutta vielä ehtii ennen lattiavaluja jne. tehdä tarvittavat vedot tekniseen tilaan jne. Järjestelmä tarkoitus ottaa käyttöön ensi syksynä.

Ajatuksena on lämmittää maalämmöllä 110m2 asuintilaa vanhassa 1900-luvun alun hirsirakennuksessa ja lisäksi 130m2 työtilaa (sis. kylpyhuone) vanhassa navetassa. Maalämpö tulisi navetassa käyttöön jo ensi syksynä, päätalossa 5-7 vuoden kuluttua. Pumpuksi tulossa Thermian Atlas 4-18kW tai vastaava, lämmönkeruu maapiireillä.

Päätalossa todennäköisesti lämmönjako pattereilla. Navettaan tulee uuteen betonilaattaan lattiakierto.

Pumppu tulee navettaan tekniseen tilaan. Ajatuksena on vetää lämmitysvesi 50 metrin pituisella lämpökanaalilla navetasta asuinrakennukseen, jonne tulisi käyttövedelle oma lämminvesivaraaja, siellä veden tarve pieni (kph navetassa eli talossa lähinnä keittiö ja wc:n käsienpesu).

Tähän liittyen kysymyksiä:

1) Lämpökanaalista: riittääkö kanaali, jossa 40mm putket, tuolle 50 metrin matkalle? Kaivuusyvyys varmaan mieluiten routarajan alapuolelle eli 1,5-2 metriin. Tulisi lähtökohtaisesti samaan kaivantoon viemäri- ja käyttövesiputkien kanssa.

2) Muissa ketjuissa on ollut ainakin omaan ajatteluuni istuva suositus siitä, että vetäisi lämpimän käyttövedenkin kanaalissa ja kytkisi sen talossa erillisen noin 60 litran sähkökäyttöisen lämminvesivaraajan kylmän veden sisääntuloon. Ja tästä sitten lähtisi lämmin käyttövesi talossa eteenpäin. Vaatisi silti oman kanaalinsa tai sitten investoinnin quattro-kanaaliin twinin sijaan. Kylmä käyttövesi menee navetasta taloon joka tapauksessa eristämättömässä siniraidassa.

3) Kannattaako lämmitysvedelle laittaa twin-kanaali vai kaksi erillistä yhden putken kanaalia? Twin halvempi kuin yksittäisputket, mutta onko lämpöeristyksen tms. kannalta järkevämpää laittaa erillisiin?

4) Voiko lämpökanaalien valmistajien lambda-arvoihin luottaa, ts. onko esim. Rauheatin Pexflex Plus (eristeenä polyuretaani) selvästi parempaa lämpöeristävyydeltään kuin Meltexin Radiflex Twin jossa eristeenä solumuovi? Ensimmäisessä lambda-arvo 0,0219 W/mK ja jälkimmäisessä 0,037 W/mk. Vai onko vielä Rauheatiakin parempi Calpex Duo, jossa valmistajan ilmoittama lambda 0,0199 W/mk?

5) Onko lämpöeristävyyden lisäksi jotain muuta, joka kanaalia valitessa tai asentaessa kannattaa huomioida, jos/kun taivutussäteet eivät tule ongelmaksi?

Kiitoksia näkemyksistä!

[jmaja]

Ei liene tarvetta kaivaa kanaalia routarajan alle. Kuvissa 600 mm maata putken päällä. Tietysti jonkinasinen riski jäätymisestä on pitkissä sähkökatkoissa tms.

Putkikoko riippuu tehosta ja lämpötilaerosta sekä halutusta painehäviöstä. Suuruusluokkaa 6-10 kW lienee tehontarve kanaaliin, jolloin 5 C dT:llä virtaama 0,3-0,5 l/s. 40 mm riittää hyvin, 32 mm voisi jo riittää. 32 mm painehäviö tuolloin tehosta riippuen reilusta 100 n. 400 Pa/m eli 100 m putkelle reilusta 10 kPa n. 40 kPa. 40 mm putkella painehäviöt n. 1/3 tuosta.

Pattereilla dT voi hyvin olla suurempikin, jolloin 32 mm riittää jo hyvin. Sisäiset kiertopumput pystyvät yleensä n. 50 kPa paikkeille. Ulkoisen voi valita tehokkaammaksikin.

Jos käyttövettä ei paljoa käytetä kanaalin päässä, ei sinne ole järkeä vetää lämmintä käyttövettä. Noin pitkän putken pitäisi olla aika iso, jolloin pitää laskea paljon lämmintä vettä ennen kuin tulee tuoretta kuumaa. 50 m 22x3.0 putkeen menee 10 l vettä, joka jäähtyy käyttöjen välissä ja lämmittää maata. Käyttövesikierto tuonne hukkaa vielä enemmän.

Laittaisin vain kylmän käyttöveden ja pienen lämmönvesivaraajan.

[tomppeli]

Laskin asuinrakennuksen tarvitsevan maksimissaan noin 10 kW lämmitystehon. Laskelma tosin perustuu kovinkin hatariin lähtötietoihin.

Esimerkiksi CALPEX QUADRIGA H40+40/S40+28/162 kanaaliputkella ja 10 kW lämmitysteholla, dT -arvolla 5 K,  kanaalin painehäviöksi tulisi noin 15,5 kPa. Kannattaa sekin ottaa huomioon lämmönjaon suunnittelussa.

[Pappa Sönder]

Hienoa, kiitokset vastauksista!

Maalämpö on vielä sen verran uusi tuttavuus, että painehäviön merkitys ei itselle avaudu. Mutta noista viesteistä otin irti seuraavat keskeiset tiedot omaan projektiin:

- Kanaali 40mm putkilla tuolle noin 50-55 metrin matkalle olisi ok, ja jopa 32mm voisi riittää. Mutta ilmeisesti 40mm on varmuuden vuoksi parempi?

- Vedän asuinrakennukseen pelkän kylmän käyttöveden jonka lämmitän siellä sähköllä erikseen. Tontille tulossa myös isohko aurinkovoimala jossain vaiheessa, joten käyttövesi lämpiää omalla sähköllä sen puoli vuotta kun aurinkoa riittää.

- Kanaalin voi kaivaa 600mm syvyyteen. Tämä tärkeä tieto, sillä eilen kaivoin teknisen tilan lattiasta sokkelin vierestä savet* pois ja antura on noin 1m syvyydessä. Sen ali en kuitenkaan nyt putkia kaiva vaan poraan siitä noin 600-700mm maan pinnan alapuolelta läpimenot keräysputkille ja kanaalille.

Oliko kanaalien laaduista näkemyksiä? Ilmeisesti Lambda-lukuun voi luottaa eli solumuovin sijaan uretaanieristepohjaiset kanaalit lämpöhäviön kannalta parempia? Ja kahden putken kanaali ok vs. kaksi erillistä yhden putken kanaalia?

(*Alapohjassa on savipatja, koska kyseessä vanha navetta 1950-luvulta, mutta on pysynyt melkein sentilleen sokkeli ja tiiliseinät koroissaan eli ei ole vajonnut vaikka lehmiä tai muuta lämmitystä ei ole ollut ainakaan 15 vuoteen. Saven päälle on nyt saneerauksessa toki laitettu 20-25cm kapillaarikatkoa, mitä ei aiemmin ole ollut lainkaan).

[tomppeli]

... painehäviön merkitys ei itselle avaudu...

Jos painehäviö / virtausvastus kasvaa lampöpattereiden lämmönjakopiirissä, hidastuu lämmitysveden kierto ja osa pattereista saattaa jäädä kylmäksi.
Jotta saadaan riittävä kierto lämmön jakoon, tarvitaan vähän isompitehoinen kiertopumppu, joka jaksaa kierrättää lämmitysvettä riittävän tehokkaasti vähän suurentuneesta virtausvastuksesta huolimatta.

[Pappa Sönder]

Vielä sellainen kysymys, että kuinka paljon energiaa säästyisi vuositasolla, jos lämpökanaali olisikin 41 metriä sen sijaan, että se olisi 55 metriä? Ja jos oletuksena, että lämmitysteho olisi tuo karkea arvio 10kW.

Pohdin kanaalin reititystä ja vielä tässä vaiheessa olisi mahdollista melko pienellä lisätyöllä johtaa se omassa kaivannossaan siten että matka lyhenisi tuosta 55 metristä 41:ään eli 14 metrillä. Molemmissa vaihtoehdoissa rakennusten alapohjassa kuljettava matka on yhtä pitkä.

Kanaalin hinnassa ero on noin 750 euroa, eli se ei vielä ole ratkaiseva, vaan mahdollinen saavutettava energiansäästö.

[tomppeli]

Laskelmassa oli 50 metrinen kanaali ja laskuri antoi sille 45 asteen lämpötilalla 7823 kWh/a energiahäviön.
Laitoin kanaalin pituudeksi 41 metriä ja häviöksi tuli 6415 kWh/a.
Häviön määrään vaikuttaa kovasti kanaalissa siirrettävän veden lämpötila ja kanaaliputken lämmöneristys.

[Pappa Sönder]

Kiitos paljon laskelmasta!!

Onpa isolta kuulostava energiahävikki molemmissa vaihtoehdoissa vuositasolla. Vaikea suhteuttaa tuota siihen, että yhdessä maalämpöfirman laskelmassa molempien rakennusten energiankulutus tarjotulla maalämpöjärjestelmällä olisi lämmityksen osalta 7 567 kWh vuodessa. Mutta tulkitsen niin että tuo olisi maalämpöpumpun ja muun järjestelmän käyttämän sähkön määrä, jolla lämpöenergiaa saisi siten hyvällä hyötysuhteella, ja josta osa sitten menisi hukkaan kanaalin kautta.

Kanaalissa varmaan tarve siirtää melko lämmintä vettä, jos asuintalo tulee lämpiämään pattereilla. Mutta tuo vielä 5-10 vuoden päässä eli silloin voi olla joku muukin ratkaisu mielessä.

Lyhyempi 41m kanaali nyt joka tapauksessa tulee (tai siis varaus kanaalille, ei vielä putkea maahan). Laitan suoran 200mm viemäriputken ulkoa sokkelin läpi kylppärin lattian alle sepeliin, saa kanaalin sitten aikanaan pujotettua siitä läpi tekniseen tilaan, jonne rumpuputken pätkällä lattiavaluun "kaivo" josta kytkennät voi sitten tehdä.

[tomppeli]

Tässä laskelman antamat lämmitystarpeet:
- Asuinrakennus 1900: -Patterilämmitys, 21°C, 110 m2, 286 m3          90,8 W/m2   9,98 kW   23 734 kWh
- Ulkorakennus 1960: -Patterilämmitys, 18°C, 130 m2, 338 m3           65,1 W/m2   8,47 kW   18 874 kWh
- Lämpökanaali CALPEX QUADRIGA H40+40/S40+28/162, pituus 41m, dT=5K 12,7 kPa   0,73 kW   6 415 kWh
RAKENNUKSEN  LÄMPÖHÄVIÖT  YHTEENSÄ         80 W/m2   19,18 kW   49 023 kWh

Lisäksi:
- Lämmin käyttövesi,   varaajatilavuus   0,148 m3 / 50 °C   3,4 COP   0,79 kW   3 300 kWh
- Yhteensä         3,5 SCOP   19,7 kW   52 323 kWh

Vähennetään taloussähkön lämmitysvaikutus:
- Vähennetään taloussähkön lämmitysvaikutus         -1 640 kWh   0,62 kW   50 683 kWh

Tuon lämpöenergian tuottamiseen maalämpökone tarvitsee käyttösähköä vuodessa:
- Ostosähköä yhteensä  (pumpun käyttösähkö + vastuslämmitystä  516 kWh)   14 616 kWh

Jos tuo jaetaan kahdella (kaksi rakennusta) olisi ostosähkön määrä rakennusta kohden noin 14 616 kWh / 2 = 7308 kWh.

[Pappa Sönder]

Sain kohteelle Tomppelin ystävällisesti laskeman mitoituksen (https://www.maalampofoorumi.fi/index.php?topic=11227.msg142489#msg142489), jossa lämpökanaalin energiahäviöksi tuli onneksi huomattavasti pienempi (2 783 kWh/a) kuin yllä tämän ketjun laskelmassa (eri kanaalilla 6 415 kWh/a).

- Lämpökanaali Rauheat_DUO_PN6_40+40/140, pituus 41m, dT=4K      8,2 kPa   0,32 kW   2 783 kWh