Mitoituspyyntö Vantaa -84, 250m2

[hkos]

Hei. Tiedon määrän ja vakuuttavien mitoituslaskelmien innoittamana täälläkin päätettiin rekisteröityä maalämpöfoorumille.

Maalämpöön oltaisiin siirtymässä myös Vantaalle vuonna 1984 valmistuneessa omakotitalossa. Kaivon poraukseen on juuri saatu lupa kaupungilta ja maalämpöön olisi tarkoitus siirtyä osana meneillään olevaa saneerausprojektia. Pumpuksi on suunniteltu Niben invertterimallia F1255-12 tai -16 ja järjestelmä olisi tarkoitus toteuttaa yhdellä kaivolla. Vaakasuuntaisia putkia olisi tulossa noin 12m suuntaansa ja kallion pitäisi tulla vastaan 3-4m syvyydessä. Apua kaivattaisiin erityisesti valintaan pumppumallien välillä sekä kaivon syvyyden ja sopivien keruuputkien valitsemisessa, jotta päästäisiin mahdollisimman toimivaan ja kustannustehokkaaseen lopputulokseen. Invertteripumppua on ajateltu sen vuoksi, koska yläkerran lattiaan ei olisi tulossa juurikaan varaavaa massaa ja tuleva lämmitysenergian tarve on hankala arvioida. Talo sijaitsee pohjavesialueella.

Tässä vastauksia mitoituslaskelman laatimiseen liittyviin kysymyksiin:

- Rakennuksen sijainti Suomen kartalla? Tieto tarvitaan mitoituksen laskemiseen. Sääolosuhteet ovat Suomen alueella hyvinkin erilaisia.
V: Vantaa

- Rakentamisvuosi? Onko rinnetalo?
V: 1984. Kellarikerroksen seinät ovat noin 75% maan alla

- Jos tiedossa, rakennuksen aikaisempi lämmitysöljyn, lämmityssähkön, polttopuun tms. vuosikulutus? Tämä tieto on varsin hyödyllinen.
V: Talossa on 3000l varaaja, jota on lämmitetty yösähköllä. Edellisen omistajan energiayhtiöltä pyytämät kulutustiedot ovat
2015 23265kWh (20892kWh yö)
2016 22319kWh (18606kWh yö)
2017 22866kWh (19350kWh yö)
2018 23573kWh (19899kWh yö)
Talossa on vuonna 2013 asennettu Mitsubishi-ilmalämpöpumppu sekä avotakka, joka on ollut kuuleman mukaan vähällä käytöllä. Toteutuneet sähkönkulutukset vaikuttavat pieniltä talon kokoon nähden, emmekä tiedä mitä se omassa käytössämme olisi (kaksi nuorta aikuista).

- Onko patterilämmitys vai lattialämmitys?
Talon alakerran pesutiloissa ja takkahuoneessa on ollut lattialämmitys ja aputiloissa sekä autotallissa patterit. Yläkerta on ollut kokonaan patterilämmityksellä. Projektin yhteydessä alakertaan on roilotettu lämmitysputket autotallia lukuunottamatta. Autotallin lämmitys tulisi tapahtumaan mahdollisesti kattoon kiinnitettävillä lämmityspaneeleilla, joissa kierrätettäisiin samanlämpöistä vettä kuin lattiaputkissa. Myös yläkertaan tulee lattialämmitys, joka toteutetaan lämmönluovutuslevyjen avulla (harvalaudoitus, alumiiniset lämmönluovutuslevyt, putket, lattiakipsilevy, vinyylilankku). Alakerrassa lämmitysputki on 16mm 200mm jaolla ja yläkerrassa 20mm 300mm jaolla.

- Ilmanvaihto, onko koneellinen iv. lämmöntalteenotolla, huippuimuri, painovoimainen ilmanvaihto?
V: Talossa on ollut painovoimainen ilmanvaihto, jota on ollut mahdollista tehostaa liesituulettimesta ohjattavalla huippuimurilla. Projektin yhteydessä taloon asennetaan koneellinen iv. lämmöntalteenotolla (Vallox 145)

- Lämmitettävän rakennuksen ulkomitat tai ulkoseinien yhteenlaskettu ulkopituus.
Ulkoseinien yhteenlaskettu pituus on 54m (n. 16x11). Kellarissa on kylmän varastotilan seiniä noin 12m

- Ulkoseinien lämpöeristeen materiaali ja paksuus, ulkoseinän kokonaispaksuus?
V: Ulkoapäin sisälle lueteltuna (rakennuspiirrustusten ja havaintojen perusteella)
Kellari: Slammaus, 290mm paksu Leca-harkko, 50mm mineraalivilla, tervapaperi, rakennuslevy 13mm (mitattu kokonaispaksuus ~350mm). Kosteissa tiloissa harkon jälkeen 50mm styrox, ilmarako, 100mm harkko, ilmarako, koolaus, kylpyhuonekipsilevy, vedeneriste, laatat (Mitattu kokonaispaksuus ~500mm)
Yläkerta: tiili, ilmarako, Bitulit-tuulensuoja 12mm, 50mm mineraalivilla, 125mm mineraalivilla, muovinen höyrysulku, rakennuslevy 13mm (Mitattu kokonaispaksuus 320mm)

- Kerrosten lukumäärä (kellari, alakerta, yläkerta)?
V: Asuinkäytössä oleva lämmin kellari sekä yläkerta.

- Lämpimien tilojen neliömäärät kerroksittain (väliseiniä yms. ei lasketa pois)?
V: Kellarissa lämmintä asunintilaa 75m2, lämmin autotalli 37m2, lämmittämätön varastotila 21m2.
Yläkerrassa lämmintä asuintilaa 141m2. Ilmoitetut pinta-alat laskettu talon ulkoseinien sisäpuolelta

- Huonekorkeudet kerroksittain?
V: Kellari 2,5m paitsi 15m2 alueella lämpimissä tiloissa 2,1m.
Yläkerta 2,5m paitsi 28m2 alueella 2,9m

- Alapohjan laatu, (maanvarainen, rossipohja jne..) sekä lämpöeristeen laatu ja paksuus?
V: Alhaaltapäin lueteltuna Salaojasora, muovi, 100mm styrox, 80mm valu

- Yläpohjan lämpöeristeen materiaali ja paksuus?
V: Mineraalivillaa 300mm

- Millaiset ikkunat (2– vai 3 lasiset)? Onko ikkunoiden ala huomattavasti normaalia suurempi tai pienempi?
V: 3 lasia, kaasueriste lasien välissä, kiinteät karmit. Ainoastaan ikkunattomat tuuletusikkunat ovat avattavissa. Ikkunoiden ala on 15m2 yläkerrassa ja 5m2 alakerrassa. Ulko-ovia on 2kpl ja autotallin ovi.

- Onko muita lämmitettäviä tiloja, esim. autotalli? Onko rakennusten välillä lämmönsiirtokanaali ja kuinka pitkä?
V: Kellarikerroksessa on 37m2 lämmin autotalli. Kaikki tilat ovat saman katon alla.

- Tilojen lämpötilat? (Esim. puolilämmin autotalli, jossa +12C lämpö.)
V: Tiloissa pidetystä lämpötilasta ei ole tietoa. Sähkönkulutuksen perusteella talvella ollut viileämpää.


Maalämpöön siirtyminen, kuten projekti yleisemminkin toteutuu hyvin pitkälti TSI-hengessä. Jään mielenkiinnolla odottamaan apua maalämpöjärjestelmän suunnitteluun 

[hkos]

Mainittakoon vielä, että tähän astisissa selvityksissä eniten on hämmentänyt maalämpökauppiaiden käyttämillä laskentaohjelmilla saatavan ja toteutuneen energiantarpeen välinen suuri ristiriita. Selvyyden löytämiseksi yritin listata mahdollisimman tarkasti järjestelmän mitoitukseen vaikuttavat tiedot.

[tomppeli]

Tervetuloa mukaan foorumille!
Ensin tekemässäni laskelmassa oli virhe. Yläpohjan U -arvoksi oli jäänyt 0,0 U.
Korjasin virheeni ja vaihdoin laskeman korjattuun, jonka PDF -tulosteen liitin omaan viestiisi.
Jos laskelman lähtötiedoissa on virheellisyyksiä, kerro niistä ja korjaan ne. Korjaaminen on helppoa.

Laskelmassa olevan lämpöpumpun antoteho 8,5 kW (= lämmitysteho),
pitää katsoa pumpun valmistajan tiedoista B0 W50 tai B0 W55 olosuhteissa.
B0 W35 olosuhteissa ilmoitettu lämmitysteho on isompi ja se saavutetaan vain lattialämmityksellä eikä päde patterilämmityksellä.
Jos kohteessa on vain osaksikin patterilämmitys, on mitoitus tehtävä patterilämmityksen mukaisesti.

Laskelma antaa lämpökaivon aktiivisyvyyden. Kaivon yläosaan jäävää kuivaa osuutta ei lasketa aktiivisyvyydeksi.

Tässä laskelman tulos tiivistettynä:
Talo ”hkos”   VANTAA      (Uusimaa)
LÄMMITYSTARVE ILMAN LÄMMINTÄ KÄYTTÖVETTÄ  -  MUT = -27 °C
- Kellari 1984: Patterilämmitys, 20 °C, 133 m2, 319 m3:   3,62 kW   12 990 kWh
- Yläkerta 1984: Patterilämmitys, 22 °C, 141 m2, 364 m3:   6,18 kW   16 666 kWh
RAKENNUKSEN  LÄMPÖHÄVIÖT  YHTEENSÄ   9,8 kW   29 656 kWh

VUOTUINEN LÄMMITYSTARVE:  PATTERILÄMMITYS  -  COP -laskennassa 46 °C   -  menovesi lämpötila max 54 °C
• Kiinteistö,  274 m2,  683 m3       3,4 COP   8,40 kW   29 656 kWh
- Lämmin käyttövesi,   varaajatilavuus   0,19 m3 / 55 °C   2,5 COP   1,17 kW   6 000 kWh
- Yhteensä   3,2 SCOP   9,6 kWh   35 656 kWh
- Vähennetään taloussähkön lämmitysvaikutus   -3 488 kWh   0,94 kW   32 168 kWh
- Ei huomioitu mitään lisälämmitysmuotoja    0 kWh   0,00 kW   32 168 kWh
- Maalämmöllä tuotetaan   9,60 kW   32 168 kWh
- Sähkövastuksella tuotettavaksi jää   0 kWh
  Yhteensä   32 168 kWh
Tarvittava lämmityslaitteen lämmitysteho   9,6 kW
- Valitun lämmityslaitteen lämmitysteho,  ( Optimiteho)   9,6 kW
- Valitun lämpöpumpun teho riittää saakka   -27 °C
▪ Maasta kerätään    ( 3,2 COP)   6,8 kW   22 128 kWh
▪ Sähkölaitokselta tulee pumpun käyttösähköä   10 040 kWh
▪ Ostosähköä yhteensä  (pumpun käyttösähkö + vastuslämmitystä  0 kWh)   10 040 kWh
Tarvitaan 197 aktiivimetrin lämpökaivo. Keruun virtaus oltava vähintään 0,51 l/s (= 30,6 l/minuutissa).               
Liitäntäputkitus pumpulta kaivolle.   Etäisyys 10 m   2 kpl   PE40x3.7   20 m
Kaivon aktiivisyvyydellä tarkoitetaan sitä kaivon syvyyttä, jossa keruuputkisto on aina veden ympäröimänä.
Alla keruupiirin painehäviö sileäseinämäisille keräinputkille (0,51 l/s):               
• Kaivon painehäviö 0,51 l/sek virtauksella ja PE40*2.4 putkilla, ΔT = 3,3 K      62 kPa (0,62 bar)
• Kaivon painehäviö 0,51 l/sek virtauksella ja PE45*2.6 putkilla, ΔT = 3,3 K      36 kPa (0,36 bar)
• Tai vaakakeruupiiri, kostea savi, 516 metriä  = 2 x 300 m PEM40x3.7  SINIRAITA.
- Keruuputkien upotussyvyys vähintään 1 m.
...
Alakerran lattialämmitys vuotaa hiukan reilusti lämpöenergiaa lattian läpi maahan, kun lattian alla on vain 100 mm styrox -lämpöeriste.
Sen lattiarakenteen U -arvo on noin 0,3. Olisi hyvä, jos U -arvo olisi 0,16 tai parempi.               

...
Jos haluat, lähetän koko laskelman sinulle tavalliseen sähköpostiisi. Silloin voisit itse korjata virheelliset lähtötiedot.
Laskentaohjelman avaamiseen tarvitaan koneellesi ladattu ilmainen LibreOffice -toimisto-ohjelma.
Laskentapohja on myöskin ladattavissa täältä.

Tämäkin mitoituslaskelma on vain suuntaa antava; ei ole mikään takuumitoitus.
Luotettavimman suunnittelun ja mitoituksen saat paikalliselta alan ammattisuunnittelijalta.

[hkos]

Suuret kiitokset kattavasta laskelmasta!

Pari juttua jäi mietityttämään laskelmaan liittyen. Onko yläpohjan johtumishäviöiden puuttumiselle jokin syy vai ovatko ne unohtuneet? Tulisiko myös ontelolaattavälipohjan kylmäsilloista aiheutuvat johtumishäviöt huomioida laskelmassa? Taloon ei olisi jäämässä tavallisia lämmityspattereita ja lattialämmityssuunnitelman mukaan lämmitysputkiin syötettäisiin 36 °C vettä laskelmassa käytetyn 54 °C sijaan. Onkohan näillä asioilla merkittävää vaikutusta laskelman lopputulokseen?

2013 teetetyn energiatodistuksen mukaan lämmitykseen kuluvan energian nettotarve olisi ollut 29900 kWh/a ja käyttöveden lämmityksen 9000 kWh/a. Tuohon aikaan toteutunut kokonaiskulutus oli ollut 25700 kWh/a, mikä antanee suuntia edellisen asukkaan tottumuksista ja talon toiminnasta. Heti todistuksen laatimisen jälkeen taloon on asennettu ilmalämpöpumppu ja nyt ilmanvaihto tosiaan muuttuu painovoimaisesta koneelliseksi ja loputkin patterit vaihtuvat lattialämmitykseen. Eristeiden puolesta rakenteet ovat ennallaan.

Laskelman perusteella Niben F1255-12 vaikuttaisi hyvin riittävän taloomme, vaikka valmistajan edustaja ei sitä minulle suositellut pienuutensa vuoksi. Pitäisikö tuolle koneelle porata kaveriksi 250m aktiivisyvyinen reikä ja minkälaiset keruuputket tarvittaisiin, jotta koneen oma pumppu jaksaisi selättää painehäviön? 250m aktiivisyvyydellä kierron pituus olisi noin 532m, valmistajan suositteleman 400m sijaan. Vai olisiko fiksumpaa (hankintahinta vs. käyttökustannus) selättää 40mm putken painehäviöt piiskapumpulla?

Arvostaisin kovasti näkemystänne pumppu- ja kaivopohdintaan liittyen sekä laskelman päivitystä.

[hkos]

Pitkästä aikaa Maalämpöfoorumilla 

Järjestelmän mitoituksesta on kulunut nyt 1,5 vuotta ja on ensimmäinen talvi talon ollessa "valmis". Pumpuksi valikoitui Nibe F1255 3-12kW ja kaivoksi porattiin 250m syvyinen. Kaikki keruupiirin putket tehtiin 45mm tavarasta ja kaivon putkessa on rihlaukset eli ns. turbo-malli. Lämmönjakohuone on keskellä taloa, jonne vaakaputket kuljetettiin välipohjaan kiinnitettynä alaslaskun päällä.

Esitiedoista poiketen roilottelin myös autotalliin lattialämmitysputket eli koko talon lattia on nyt putkitettu. Huonekohtaisia termostaatteja ei ole, mutta yläkerran laatoittamattomat tilat laitoin kesällä termostaatin taakse, koska ikkunoista tuli paljon lämpöä, enkä pesutilojen sekä alakerran kivilattioiden vuoksi halunnut pudottaa pienintä menolämpötilaa kovin matalaksi (nyt 24°C) tai ottaa jakotukkien säädöstä toistuvaa ohjelmanumeroa. Ennen termostaatin asennusta ei tuntunut myöskään kovin järkevältä lämmittää lattioita ja samalla jäähdyttää ilmalämpöpumpulla.

Järjestelmä on toiminut muuten hienosti, mutta kaikkea ilmaa ei ole saatu keruupiiristä pois. Ilmauksen jälkeen keruupiirin paine nousee hieman (nyt noussut 0.5bar ilmauksesta) ja välillä kuuluu pulahduksiakin. Vaakavetojen toteutustavasta johtuen ylimpään kohtaan ei keksitty fiksua tapaa järjestää ilmausta, joten ilmoja on pyritty poistamaan täyttöryhmän kautta, mikä taitaa olla aika tavallinen tapa toimia. Myös porakaivopumpusta rakennettua laitetta on kokeiltu ilmaukseen.

Kokeilin myös ensimmäisillä kunnollisemmilla pakkaskeleillä (-20°C) kerätä pätkän dataa pumpulta ja tiedosto on liitteenä. Tuossa vaiheessa taisi olla jo pari vastaavaa pakkaspäivää alla. Näyttäisikö datan perusteella järjestelmässä olevan vielä paljonkin säätötarvetta ja huomaatteko muuta kommentoitavaa? Huomasin vasta tuon loggauksen jälkeen pidentää intervallin 1min ja tiedoston suuruudesta johtuen piti siitä poistaa noin puolet, jotta liittäminen onnistui.