Aurinkolämmöllä mukavuutta kesäkauden lämmitykseen
31.3.2010
Aurinkoenergian valjastaminen kotitöllin lämmitykseen on houkutteleva ajatus. Paahteen purkittaminen ja siitä nauttiminen onnistuu pariksi päiväksi, mutta pitemmän pilvisen jakson aikana lämpöä pitää hankkia muualta myös kesällä. Siitä huolimatta päästötön ja huoleton energiamuoto on kiinnostavampi kuin koskaan.
Auringon paiste tuntuu lämpimältä, joskus jopa liian kuumalta. Ei ihme, sillä neliölle tuleva säteilyteho on parhaimmillaan yli kilowatin. Etelä-Suomessa vuosittainen säteily on runsaat 900 kWh neliölle. Vastaava energiamäärä saadaan poltettaessa vajaa sata litraa kevyttä polttoöljyä.
Parhaat edellytykset aurinkoenergian hyödyntämiseen on kesällä, kun säteily on voimakkaimmillaan.
Aurinkoenergia voidaan käyttää lämmitykseen sellaisenaan tai muuttaa sähköksi. Lämmityksessä pystytään hyödyntämään energiasta 30-40 % varsin yksinkertaisilla laitteilla. Sähköksi muuttamisen hyötysuhde jää selvästi pienemmäksi ja tulee huomattavasti kalliimmaksi.
Tavallisessa kotitaloudessa aurinkoenergia sopii yleensä parhaiten käyttöveden lämmittämiseen. Oikein mitoitettuna sillä saadaan tuotettua lähes kaikki käyttövesi pari kolme kuukautta kesällä ja noin kaksi kolmasosaa maalis-syyskuulla.
Myös pesutilojen lattialämmitys saadaan mainiosti hoidettua aurinkolämmöllä. Tällöin peruslämmitysjärjestelmä, joka aurinkolämmön kanssa aina tarvitaan, voidaan jättää kesäksi lepoon.
Lämmitystä voidaan tarvita useamman päivän sadejaksojen aikana, ellei lämpimän veden käytössä haluta hieman joustaa.
Käyttöveteen ja lämmitykseen
Aurinkolämmitysjärjestelmän mitoitus ja sen tarkkuus riippuvat ratkaisevasti siitä, mihin pyritään. Mikäli aurinkojärjestelmällä halutaan tuottaa kesäajan käyttövesi kokonaan, käyttöveden kulutus määrää varaajan koon, mikä taas määrää tarvittavan keräinten tehon.
”Nyrkkisääntönä voi pitää, että lämpimän, 45-asteisen käyttöveden kulutus on noin 50-150 litraa henkeä kohti vuorokaudessa. Varaajan tulee olla kaksi-kolme kertaa suurempi kuin päivittäinen lämpimän käyttöveden tarve ja keräimiä tarvitaan neliöstä kahteen käyttövesivaraajan sataa litraa kohti”, luettelee Timo Jodat Ympäristö-energiasta.
Tarkempaa mitoitusta varten kannattaa selvittää mahdollisimman tarkasti käyttöveden kulutus ja ajat, jolloin vettä käytetään.
Mikäli myös lattialämmitys on tarkoitus hoitaa aurinkoenergialla, tarvitaan lisää sekä keräimiä että varaajatilaa. Noin 20 neliön kosteiden tilojen lattialämmitys vaatii vajaat kymmenen neliötä keräimiä ja kuution varaajatilaa.
Varaaja tärkeä
Erillinen aurinkovaraaja on teknisesti helpoin ja mitoitukseltaan yksinkertainen tapa hoitaa aurinkoenergian tehokas talteenotto ja varastointi. Useimmiten 300-500 litran käyttövesi-varaaja riittää.
Varaajassa kylmä käyttövesi lämpenee joko osittain tai kokonaan. Mahdollinen lisälämpö otetaan peruslämmitysjärjestelmän puolelta.
Varaajan pohjalämpötila on alhaalla, jopa noin 10 asteessa. Keräimistä saadaan lämpöä talteen heti, kun keräinpiirin lämpötila on korkeampi kuin varaajan alapään lämpötila.
Vanhaa, esimerkiksi latauskattilan varaajaa on mahdollista käyttää, mutta usein kahden käyttövesikierukan ja aurinkokierukan asentaminen vanhaan varaajaan oikeille paikoille on haastavaa.
Osassa varaajia aurinkoenergian käyttö on jo huomioitu. Käyttökelpoisuus riippuu paljon myös lämmitysjärjestelmän toteutuksesta. Lämmityskierron paluulämpö on usein turhan korkealla aurinkokierron kannata. Matalalämpöinen lattialämmitys toimii aurinkolämpöjärjestelmän osana parhaiten. Lopullinen arvio joudutaan tekemään tapauskohtaisesti.
Keräimille aurinkoa
Aurinkokeräimet tulee asentaa paikkaan, minne aurinko paistaa mahdollisimman esteettömästi. Varjot paitsi vähentävät keräimille tulevaa säteilyä, voivat myös häiritä keräinpiirin vedenkiertoa.
Kovin kauas varaajasta ei kannata mennä, sillä keräinpiirin pituus lisää lämmön hävikkiä matkalla. Matkan myötä kasvaa myös putkiston vastus. Parikymmentä metriä alkaa olla kipu-rajoilla.
”Paras suunta on etelä, josta säteily on voimakkainta, mutta kaikki kaakon ja lounaan väliltä toimivat. Kallistus voi olla 30-60 asteen välillä vaakatasosta”, Jodat kertoo.
Kallistus vaikuttaa siihen, miltä korkeudelta tulevaa auringon säteilyä keräin ottaa tehokkaimmin vastaan. Kun halutaan järjestelmästä mahdollisimman suuri teho kesällä, keräimet suunnataan etelään ja kallistetaan vain 30 astetta. Paras paiste keskellä päivää hyödynnetään mahdollisimman tehokkaasti.
Kallistusta lisäämällä menetetään keskipäivän tuottoja, mutta saadaan lisätehoa keväälle ja syksylle. Jyrkillä kulmilla keräimet on oltava suunnattuna etelään.
Erilaisia keräimiä
Markkinoilla on melkoinen liuta erilaisia aurinkokeräimiä. Perustyyppejä on kaksi, tasokeräimet ja tyhjiöputkikeräimet. Erilainen rakenne tekee niiden vertaamisesta keskenään hankalaa. Varminta on laskea koko järjestelmän toteutusvaihtoehtoja useilla keräintyypeillä.
Valmiita keräimiä ja laitteistoja on myös ilman lämmittämiseen sekä erikoiskohteisiin, kuten uima-altaisiin.
Tasokeräimissä absorbtiolevy, jonka taakse on juotettu kierto-vesiputkia, lepää laatikossa eristeen päällä. Kantena on erikoislasi. Levyn lämmetessä myös laatikon sisusta lämpenee, joten eristevahvuudella on suuri merkitys keräimen lämpöhäviöihin.
Tasokeräimet voidaan asentaa myös riittävän jyrkän vesi-
katon osaksi, kunhan lasi kestää lumikuorman. Useimmat tasokeräimet voidaan asentaa joko pystyyn tai vaakaan sen mukaan, mikä paikalle paremmin sopii. Keräimiä on eri kokoisia, mutta yleinen suuruusluokka on noin 1,2 x 2 metriä.
Tyhjiöputkikeräimissä absorb-tiopinta on tyhjiöputken sisällä. Putkia on niputettu pienin välein eri mittaisiksi kokonaisuuksiksi. Myös putken pituuksissa on eroja. Tyhjiö eristää hyvin, joten putkikeräimen pinta ei juurikaan lämpene.
Putkikeräin asennetaan putket pystyyn suojaisaan paikkaan. Putki ei siedä mekaanisia rasituksia. Putkikeräimillä päästään korkeampiin lämpötiloihin, joita tarvitaan esim. jäähdytyslaitteissa.
Asennus on käytännössä kiinteä, vaikka asennustelineissä ja ohjeissa puhutaankin asennuskulman säätömahdollisuudesta. Usean keräimen paketista putkituksineen tulee herkästi niin painava, ettei kulman muuttaminen jälkikäteen ole useimmiten mielekästä, Jodat tuumii.
Keräimet pitää päästä tarkistamaan ja huoltamaan. Optimaalisen tuoton vuoksi kunnon pesu on tarpeen vuosittain.
Katso aurinkokeräinten mitoitusesimerkit KM:stä
LISÄTIETOA:
www.aurinkoteknillinenyhdistys.fi
www.motiva.fi
www.y-energia.com
www.frisnet.fi
www.rica.fi
Matti Kallio