Tulisijan sekä lämmitys- ja ilmanvaihto- järjestelmien yhteiskäyttö
Tulisijan sekä lämmitys- ja ilmanvaihto- järjestelmien yhteiskäyttö
Tulisijan sekä lämmitys- ja ilmanvaihto- järjestelmien yhteiskäyttö
Create successful ePaper yourself
Turn your PDF publications into a flip-book with our unique Google optimized e-Paper software.
COMBI tulokset<br />
Pekka.Tuomaala@vtt.fi<br />
23.12.2002 2 (37)<br />
<strong>Tulisi<strong>ja</strong>n</strong> <strong>sekä</strong> <strong>lämmitys</strong>- <strong>ja</strong> <strong>ilmanvaihto</strong><strong>järjestelmien</strong><br />
<strong>yhteiskäyttö</strong><br />
Yhteisrahoitteisen tutkimushankkeen (COMBI) tutkimustulosten<br />
yhteenveto, 23.12.2002
VTT Rakennus- <strong>ja</strong> yhdyskuntatekniikka, COMBI-tulokset 23.12.2002 2 (37)<br />
1. YLEISTÄ<br />
<strong>Tulisi<strong>ja</strong>n</strong>, <strong>lämmitys</strong>- <strong>ja</strong> <strong>ilmanvaihto</strong>järjestelmän <strong>yhteiskäyttö</strong>ä on tutkittu yhteisrahoitteisessa<br />
tutkimushankkeessa. Tutkimuksen rahoittajina <strong>ja</strong> tutkimusta oh<strong>ja</strong>nneen<br />
johtoryhmän jäseninä ovat toimineet HL-HEAT Oy, HärmäAir Oy, Kerman<br />
Savi Oy, Motiva Oy, Nunnalahden Uuni, Optiroc Oy Ab, Puulämpö Suomi Oy,<br />
Rakennustieto Oy, Suomen Asuntomessut, Sähkö- <strong>ja</strong> telealan urakoitsi<strong>ja</strong>liitto<br />
STUL, Sähköenergialiitto ry SENER, Tiileritehtaat, Tulikivi Oyj, Turun Uunisepät<br />
Oy, Tekes, Vallox Oy, Vattenfall Sähkömyynti Oy, VTT <strong>ja</strong> Ympäristöministeriö.<br />
Päärahoitta<strong>ja</strong>na toimineen Tekesin rahoituspäätöksen mukainen tutkimuksen<br />
alkuperäinen aikataulu on 31.5.2000 - 30.6.2002.<br />
Tutkimuksen toteutuksesta on vastannut VTT. Hankkeessa on kerätty uutta <strong>lämmitys</strong>-<br />
<strong>ja</strong> <strong>ilmanvaihto</strong><strong>järjestelmien</strong> <strong>yhteiskäyttö</strong>ön liittyvää aineistoa kokeellisilla<br />
<strong>ja</strong> laskennallisilla menetelmillä. Mittaukset on tehty kontrolloiduissa laboratorioolosuhteissa,<br />
<strong>ja</strong> mittaustulosten avulla on voitu määrittää tutkittujen laitteiden<br />
lämpö- <strong>ja</strong> virtaustekniset perusominaisuudet. Uusia laskennallisia menetelmiä on<br />
kehitetty erilaisten laite- <strong>ja</strong> järjestelmäkombinaatioiden analysoinnin tehostamiseksi.<br />
Hankkeessa validoitujen laskentamenetelmien avulla on voitu arvioida<br />
luotettavasti esimerkiksi rakenteiden massiivisuuden vaikutuksia <strong>lämmitys</strong>- <strong>ja</strong><br />
<strong>ilmanvaihto</strong>-olosuhteisiin erilaisissa ilmasto-olosuhteissa.
VTT Rakennus- <strong>ja</strong> yhdyskuntatekniikka, COMBI-tulokset 23.12.2002 3 (37)<br />
2. YLEISET TULOKSET<br />
Tutkimussuunnitelmassa hankkeelle asetettiin kuusi yleisen tason tavoitetta. Alla<br />
on esitetty näiden tavoitteiden saavuttamiseksi tehdyt toimet <strong>sekä</strong> esitetty<br />
keskeisimmät tutkimustulokset.<br />
2.1 Uusien analyysivalmiuksien luominen<br />
Hankkeessa on kehitetty uusia <strong>lämmitys</strong>- <strong>ja</strong> <strong>ilmanvaihto</strong>laitteiden kokeellisia <strong>ja</strong><br />
laskennallisia analysointivalmiuksia. Esimerkiksi tulisijojen lämmönluovutus on<br />
mitattu uusitussa laboratorioympäristössä (Kuva 1). Mittaukset tehtiin eri<br />
materiaaleista valmistetuille <strong>ja</strong> eri kokoisille tulisijoille polttamalla kokeissa<br />
analysoidut panokset valmista<strong>ja</strong>n antamien käyttöohjeiden mukaan. Mittauksista<br />
saatiin täysin uutta aineistoa, josta voitiin todeta muun muassa tulisi<strong>ja</strong>n<br />
massiivisuuden selkeä vaikutus tulisi<strong>ja</strong>n <strong>lämmitys</strong>tehokäyrän muotoon.<br />
Kuva 1. <strong>Tulisi<strong>ja</strong>n</strong> mittausjärjestelyjä uusitussa laboratorioympäristössä.
VTT Rakennus- <strong>ja</strong> yhdyskuntatekniikka, COMBI-tulokset 23.12.2002 4 (37)<br />
2.2 Lämmitysjärjestelmäkonseptien arviointi<br />
Yhtenä yleisen tason tavoitteena hankkeessa oli selvittää uusien <strong>ja</strong> perusparannettavien<br />
<strong>lämmitys</strong>järjestelmäkonseptien toimivuutta erilaisissa kohteissa <strong>sekä</strong><br />
osoittaa saatujen tulosten perusteella laitteille tuotekehitysperusteita <strong>ja</strong> esittää<br />
toimivia ratkaisuvaihtoehto<strong>ja</strong>. Tämä työ päätettiin johtoryhmässä tehdä hankkeessa<br />
kehitetyillä laskennallisilla menetelmillä, jolloin eri parametrien vaikutuksia<br />
voitiin arvioida kustannustehokkaammin kun esimerkiksi kenttämittausten avulla.<br />
Tehdyissä simuloinneissa tarkasteltiin erityisesti <strong>lämmitys</strong>- <strong>ja</strong> <strong>ilmanvaihto</strong>laitteiden<br />
toimintaa erilaisilla rakenneratkaisuilla (rakenteiden eristystasot <strong>ja</strong> massiivisuus)<br />
erilaisissa käyttöolosuhteissa.<br />
Erilaisten <strong>lämmitys</strong>- <strong>ja</strong> <strong>ilmanvaihto</strong>konseptien toimivuutta arvioitaessa on aina<br />
huomioitava rakennuksen, vaihtoehtoisten talotekniikkaratkaisujen rakennuksen<br />
<strong>sekä</strong> käytön <strong>ja</strong> ylläpidon väliset vuorovaikutukset. Esimerkiksi rakennuksen koko<br />
<strong>ja</strong> rakenteiden ominaisuudet vaikuttavat yhdessä käytön <strong>ja</strong> ylläpidon kanssa hyvin<br />
keskeisesti siihen, millaiset talotekniikkalaitteet kohteeseen parhaiten sopivat.<br />
Talotekniikka<br />
- <strong>ilmanvaihto</strong><br />
- jäähdytys<br />
- <strong>lämmitys</strong><br />
Lämmitys- <strong>ja</strong> ilmanavaihtolaitteiden valinnassa <strong>ja</strong> mitoituksessa on huomioitava<br />
erilaisten käyttökohteiden tarpeet. Massiivisuudeltaan kevytrakenteinen tulisi<strong>ja</strong><br />
sopii hyvin esimerkiksi vapaa-a<strong>ja</strong>n rakennuksiin, kun tarvitaan suuria <strong>lämmitys</strong>-<br />
Sisäilmastoolosuhteet<br />
Rakennus<br />
- muodot <strong>ja</strong> mitat<br />
- rakenteiden eristeet<br />
<strong>ja</strong> massiivisuus<br />
Käyttö <strong>ja</strong> ylläpito<br />
- rakennusautomaatio<br />
- huolto<br />
- käyttötottumukset<br />
Kuva 2. Rakennuksen, talotekniikan <strong>sekä</strong> käytön <strong>ja</strong> ylläpidon vaikutukset<br />
säilmasto-olosuhteisiin.<br />
Yleisenä havaintona hankkeessa tehtyjen analyysien perusteella voidaan todeta,<br />
että <strong>lämmitys</strong>laitteiden <strong>ja</strong> aivan erityisesti rakenteiden massiivisuudella on keskeinen<br />
vaikutus lämpöolosuhteiden hallinnassa. Tämä ilmiö korostuu esimerkiksi<br />
käytettäessä tulisijo<strong>ja</strong> lisälämmönlähteenä. Koska panospoltossa hetkellinen<br />
<strong>lämmitys</strong>teho kiihkeimmän palovaiheen aikana nousee tulisi<strong>ja</strong>n tyypistä riippuen<br />
välille 1...4 kW, ei välikaudella voida tulisi<strong>ja</strong>n koko <strong>lämmitys</strong>potentiaalia<br />
hyödyntää ilman riittävän massiivisia rakenteita joihin hetkellisen <strong>lämmitys</strong>tarpeen<br />
ylittävä osa voidaan varastoida.
VTT Rakennus- <strong>ja</strong> yhdyskuntatekniikka, COMBI-tulokset 23.12.2002 5 (37)<br />
teho<strong>ja</strong> lyhyitä käyttö- <strong>ja</strong> oleskelu<strong>ja</strong>kso<strong>ja</strong> varten. Hyvin eristettyihin asuinrakennuksiin<br />
puolestaan sopii luontevasti massiiviset tulisi<strong>ja</strong>t, joiden lämmönluovutusteho<br />
vastaa hyvin <strong>lämmitys</strong>tarpeita. Yksityiskohtaiset tulokset on esitetty jäljempänä<br />
tämän raportin kappaleessa 3.2.<br />
Ilmanvaihdon <strong>ja</strong> tulisi<strong>ja</strong>n yhteiskäytössä saattaa joissakin käytännön toteutuksissa<br />
ilmetä ongelmia. Jos rakennuksessa esimerkiksi on pelkästään koneellinen poisto<strong>ilmanvaihto</strong>,<br />
saattaa tulisi<strong>ja</strong>n käytössä ilmetä veto-ongelmia. Tämän johtuu siitä<br />
että koneellinen poisto aiheuttaa rakennukseen alipaineen, eikä kylmä hormi<br />
toimi halutulla tavalla. Tällaisessa ongelmatilanteessa hormi saadaan vetämään<br />
parem-min tuomalla tulisi<strong>ja</strong>lle erityisesti sytytysvaiheessa riittävästi<br />
palamisilmaa. Lisäksi hormin veto-olosuhteita parantaa se, että poistopuhaltimet<br />
(<strong>ilmanvaihto</strong>, liesituuletin, keskuspölynimuri) kytketään pois päältä<br />
sytytysvaiheen a<strong>ja</strong>ksi.<br />
Kaikkein parhaiten ilmanvaihdon <strong>ja</strong> tulisi<strong>ja</strong>n yhteiskäytön ongelmat vältetään<br />
ilmanvaihdon huolellisella suunnittelulla <strong>ja</strong> toteutuksella niin, että painetasot<br />
hallitaan kaikissa käyttöolosuhteissa. Yhteiskäytön kannalta on suositeltavaa että<br />
rakennukseen valitaan koneellinen tulo- <strong>ja</strong> poisto<strong>ilmanvaihto</strong>järjestelmä, koska<br />
tällöin voidaan parhaiten hallita rakennuksen painetasot. Tämän lisäksi on syytä<br />
seurata alan kansainvälistä kehitystä, koska jo tällä hetkellä eräissä Euroopan<br />
maissa edellytetään tulisijojen käytössä sellaisia hermeettisiä ratkaisu<strong>ja</strong> joissa<br />
tulisi<strong>ja</strong>n tarvitsema palamisilma kanavoidaan suoraan tulisi<strong>ja</strong>an niin ettei tulisi<strong>ja</strong>n<br />
käyttö vaikuta <strong>ilmanvaihto</strong>järjestelmän toimintaan. Lisäksi on mahdollista, että<br />
erillinen palamisilman tuonti tulisi<strong>ja</strong>an tullaan vaatimaan lähivuosina myös EUdirektiivissä.<br />
Myös pää<strong>lämmitys</strong><strong>järjestelmien</strong> suunnitelussa on mitoitusolosuhteiden parametrien<br />
(rakenteiden lämmöneristävyys, ilmanvaihdon määrä <strong>ja</strong> mitoituslämpötilat)<br />
lisäksi huomioitava rakenteiden massiivisuus. Nopeasti <strong>lämmitys</strong>olosuhteiden<br />
muutoksiin reagoivien <strong>lämmitys</strong>ratkaisujen (esimerkiksi radiaattorit <strong>ja</strong><br />
ilma<strong>lämmitys</strong>) vahvuutena on yhteiskäytössä se, että tulisi<strong>ja</strong>n tuottaessa tilaan<br />
riittävästi lämpöä nämä ratkaisut voivat katkaista oman lämmöntuoton. Silloin<br />
kun tulisi<strong>ja</strong> tuottaa rakennuksen hetkellisen <strong>lämmitys</strong>tarpeen ylittävän määrän<br />
lämpöä, tulisi tämä lämpö varastoida termisesti riittävän massiivisiin rakenteisiin.<br />
Esimerkiksi <strong>ja</strong>tkuvasti yleistyvä varaava tai osittain varaava lattia<strong>lämmitys</strong><br />
voidaan saada toimimaan erittäin hyvin myös tulisi<strong>ja</strong>n tuottaman lisälämmön<br />
varastoinnissa. Tämä kuitenkin edellyttää että varaavan massan<br />
lähtölämpötilataso on riittävän alhainen. Lisäksi tarvitaan kuitenkin sellaista<br />
hyvin toimiva säätö- <strong>ja</strong> oh<strong>ja</strong>usjärjestelmä, jossa <strong>sekä</strong> lämpötila-anturit on<br />
sijoitettu oikein että itse säätö-algoritmit mahdollistavat tulisi<strong>ja</strong>n hetkellisten<br />
lämpökuormien hyödyntämisen.<br />
2.3 Yritysten, viranomaisten <strong>ja</strong> tutkimusyksiköiden verkottuminen<br />
Tutkimushankkeessa mukana olleet yritykset <strong>ja</strong> viranomaiset ovat osallistuneet<br />
aktiivisesti johtoryhmätyöskentelyyn <strong>sekä</strong> valvoneet <strong>ja</strong> oh<strong>ja</strong>nneet tutkimuksen<br />
toteutusta. Johtoryhmätyöskentelyssä on näin samalla tutustuttu eri osapuolten<br />
toimintaan, joka on johtanut esimerkiksi täysin uusien <strong>ja</strong>tkohankeideoiden<br />
kehittelyyn.
VTT Rakennus- <strong>ja</strong> yhdyskuntatekniikka, COMBI-tulokset 23.12.2002 6 (37)<br />
2.4 Tiedonvälitys<br />
Tiedonvälityksen yleiseksi tavoitteeksi asetettiin uusiutuvien energialähteiden<br />
käytön edistäminen <strong>sekä</strong> energian käytön tehostaminen. Näiden tavoitteiden<br />
saavuttamiseksi hankkeen tuloksista on informoitu eri tavoin kuluttajia, suunnitteli<strong>ja</strong>kuntaa<br />
<strong>sekä</strong> laitevalmistajia.<br />
Kuluttajille hankkeen tuloksista on välitetty tietoa kahdessa eri<br />
tiedotusvälineessä. Syystalvella 2001 hankkeen ensimmäisen vaiheen tuloksista<br />
laadittiin tiedotus-paketti (YLE:n TekstiTV). Tämän lisäksi tutkimuksen<br />
tuloksista on kerrottu VTT:n asiakaslehdessä <strong>ja</strong> Tekniikka&Talous -lehdessä.<br />
Näiden lisäksi hankkeessa mukana olleille rahoittajille toimitettiin yhteistä<br />
tiedotusmateriaalia Kotkan Asuntomessu<strong>ja</strong> 2002 varten, <strong>ja</strong> keskeisimmät tulokset<br />
tullaan hankkeen päätyttyä esittämään kuluttajille myös internetissä Motivan<br />
kotisivuilla.<br />
Lämmitys- <strong>ja</strong> ilmanavaihto<strong>järjestelmien</strong> suunnitteli<strong>ja</strong>kunnalle laaditaan Rakennustieto<br />
Oy:n toimittama LVI-kortti. Tässä kortissa esitetään suunnittelussa<br />
huomioitavat seikat tulisi<strong>ja</strong>n, <strong>lämmitys</strong>- <strong>ja</strong> <strong>ilmanvaihto</strong>järjestelmän toimivan<br />
yhteiskäytön saavuttamiseksi.<br />
2.5 Kansainvälisyys<br />
Kansainvälisen yhteistyön <strong>sekä</strong> yritysten vientitoiminnan teknisen perustan<br />
lujittamiseksi on hankkeessa osallistuttu kansainvälisen energiajärjestön (IEA)<br />
asiantunti<strong>ja</strong>työhön (Task 22: Building Energy Analysis Tools), <strong>ja</strong> hankkeen<br />
tieteelliset tulokset on raportoitu ASHRAE Transctionsiin kirjoitetussa artikkelissa<br />
(Tuomaala et al. 2002). Artikkelissa on esitetty hankkeessa käytettyjen <strong>ja</strong><br />
kehitettyjen laskennallisten menetelmien luotettavuuden valmistamiseksi tehdyt<br />
testit <strong>ja</strong> testien tulokset. Testeissä varmistettiin <strong>sekä</strong> ilmavirtojen että lämmönsiirron<br />
laskentamenetelmien luotettavuus kansainvälisesti yleisesti käytettyjen<br />
analyyttisten, laskentatyökalujen tuloksia vertailevien <strong>ja</strong> kokeellisten testien<br />
avulla. Keskeisimpiä laskentamenetelmiä on käsitelty myös väitöskir<strong>ja</strong>työssä<br />
(Tuomaala 2002).<br />
2.6 Uuden tietotekniikan hyödyntäminen<br />
Uutta tietotekniikkaa on hyödynnetty käyttämällä <strong>ja</strong> edelleen kehittämällä VTT:n<br />
laskennallisia analyysivalmiuksia tutkimuksen apuvälineeksi. Tutkimushankkeessa<br />
on demonstroitu simulointiketju lähtötietojen antamisesta (rakennuksen CADpiirustus<br />
<strong>sekä</strong> rakenteiden <strong>ja</strong> talotekniikkalaitteiden tietokanta, kuva 3) tulosten<br />
graafiseen 4D-animointiin (suureiden visualisointi aikariippuvina 3-ulotteisessa<br />
tilassa, kuva 4).
VTT Rakennus- <strong>ja</strong> yhdyskuntatekniikka, COMBI-tulokset 23.12.2002 7 (37)<br />
Kuva 3. Tarkasteltavan rakennuksen CAD-piirustus, josta saadaan suoraan<br />
simuloinnissa tarvittavat rakenteiden lähtötiedot.<br />
Kuva 4. Tarkasteltavan rakennuksen yhteen tilaan sijoitetun varaavan tulisi<strong>ja</strong>n<br />
simuloidut pintalämpötilakentät.
VTT Rakennus- <strong>ja</strong> yhdyskuntatekniikka, COMBI-tulokset 23.12.2002 8 (37)<br />
Uuden tietotekniikan hyödyntäminen käyttämällä rakennuksen lämpö- <strong>ja</strong> virtaustekniikan<br />
simulointisovellusta tehostaa merkittävästi eri parametrien vaikutusten<br />
arviointia. Sovelluksen avulla saadaan luotettavia arvioita esimerkiksi erilaisten<br />
rakenne- <strong>ja</strong> talotekniikkaratkaisujen vaikutuksista rakennuksen energiankulutukseen<br />
erilaisissa ilmasto-olosuhteissa (Tuomaala 2002).<br />
Simulointisovelluksessa voidaan valita analysoinnin lähtötiedoiksi erilasia ulkovaipan<br />
rakenneratkaisu<strong>ja</strong>, ikkunoita <strong>ja</strong> ovia, <strong>lämmitys</strong>- <strong>ja</strong> <strong>ilmanvaihto</strong>laitteita <strong>sekä</strong><br />
kotitalouskoneita suoraan tietokannasta. Valitun prosessin toimintaa voidaan<br />
simuloida eri vuodenaikoina eri paikkakunnilla (Helsinki, Jyväskylä <strong>ja</strong><br />
Sodankylä), <strong>ja</strong> tuloksina saadaan mm. pintalämpötilo<strong>ja</strong>, lämmönsiirtokertoimia,<br />
energiankulutus, tehontarpeet <strong>ja</strong> tilojen lämpötilat.<br />
3. KONKRETIATULOKSET<br />
Tutkimushanketta edeltäneissä tarvekartoituksissa tunnistettiin talotekniikan<br />
yhteiskäytössä kolme selkeää osa-aluetta: (1) tulisi<strong>ja</strong>t <strong>sekä</strong> (2) pää<strong>lämmitys</strong>- <strong>ja</strong> (3)<br />
<strong>ilmanvaihto</strong>järjetelmät. Tutkimussuunitelmaan kir<strong>ja</strong>ttiin näiden keskustelujen<br />
perusteella useita konkretiatavoitteita, joista keskeisimpiin kysymyksiin on haettu<br />
vastauksia johtoryhmän oh<strong>ja</strong>amana kokeellisilla <strong>ja</strong> laskennallisilla menetelmillä.<br />
Projektin mittaukset tehtiin kontrolloiduissa laboratorio-olosuhteissa, <strong>ja</strong> laskenta<br />
suoritettiin LVIS2000 pientalolle, jonka poh<strong>ja</strong>piirustus on esitetty kuvassa 5.<br />
Kuva 5. Laskennassa käytetyn LVIS2000 talon poh<strong>ja</strong>piirustus.
VTT Rakennus- <strong>ja</strong> yhdyskuntatekniikka, COMBI-tulokset 23.12.2002 9 (37)<br />
Laskelmat suoritettiin kevyt- <strong>ja</strong> raskasrakenteiselle rakennukselle. Kevytrakenteisen<br />
talon runkorakenne on puinen <strong>ja</strong> lämpöeristyksenä on käytetty villaeristystä<br />
(Liite 1,Taulukko 1). Raskasrakenteinen talo on rakennettu betonielementeistä<br />
(Liite 1, Taulukko 2). Kummassakin tapauksessa on sama alapoh<strong>ja</strong>rakenne <strong>sekä</strong><br />
samat ikkunat <strong>ja</strong> ovet. Lisäksi molempien laskentatapausten vaipparakenteiden U-<br />
arvot ovat samansuuruiset.<br />
3.1 Pää<strong>lämmitys</strong>järjestelmät<br />
3.1.1 <strong>Tulisi<strong>ja</strong>n</strong> panospolton <strong>lämmitys</strong>energian hyödyntäminen<br />
Kuvassa 6 on esitetty tyypillinen mittauksiin perustuva tulisi<strong>ja</strong>n luovuttama aikariippuva<br />
<strong>lämmitys</strong>teho kontrollioduissa laboratorio-olosuhteissa. Puupanoksen<br />
palovaiheen aikana lasisen suuluukun kautta lämmitettävään tilaan siirtyvä teho<br />
on suuruusluokaltaan 1-2 kW. Palovaiheen jälkeinen <strong>lämmitys</strong>teho riippuu<br />
tulisi<strong>ja</strong>rakenteiden massiivisuudesta <strong>sekä</strong> luonnollisesti poltetun panoksen<br />
suuruudesta. Normaale<strong>ja</strong> olosuhteita vastaavassa polttokokeessa tämä teho<br />
vaihteli 24 h polton jälkeen välillä 0,7 - 2,7 kW.<br />
3.0<br />
2.5<br />
2.0<br />
Teho [kW]<br />
1.5<br />
1.0<br />
0.5<br />
0.0<br />
0.00 4.00 8.00 12.00 16.00 20.00 24.00<br />
Aika [h]<br />
Kuva 6. Tyypillisen varaavan tulisi<strong>ja</strong>n <strong>lämmitys</strong>teho panospolton eri vaiheissa,<br />
kun tulisi<strong>ja</strong>ssa poltettiin kolme puupanosta kolmen ensimmäsen tunnin aikana.<br />
Panospoltosta hyödyksi saatava <strong>lämmitys</strong>energia on arvioitu laskennallisilla<br />
menetelmillä. Laskennassa käytettiin kevyt- <strong>ja</strong> raskasrakenteista tulisi<strong>ja</strong>a. Tulisijojen<br />
mitat pidettiin samoina, joten tulisi<strong>ja</strong>n koolla ei ole vaikutusta laskentatuloksiin.<br />
Tulisijojen aineominaisuudet (tiheys <strong>ja</strong> lämmönjohtavuus) valittiin niin,<br />
että massojen suhteeksi saatiin 10 - kuitenkin niin, että terminen diffusiviteetti<br />
pysyi vakiona. Näin kummankin tulisi<strong>ja</strong>n tiheys <strong>ja</strong> lämmönjohtavuus ovat<br />
fiktiivisiä, mutta kummankin terminen diffusiviteetti vastaa lämpöteknisesti<br />
normaalia tulisi<strong>ja</strong>n rakennetta.
VTT Rakennus- <strong>ja</strong> yhdyskuntatekniikka, COMBI-tulokset 23.12.2002 10 (37)<br />
λ<br />
a = (1)<br />
ρ<br />
c p<br />
missä a on terminen diffusiviteetti, m 2 /s<br />
λ on lämmönjohtavuus, W/(K m)<br />
c p on ominaislämpökapasiteetti, kJ/ (kg K)<br />
ρ on tiheys, kg/m 3<br />
Kuvassa 7 on esitetty laskennassa käytetyt kevyt- <strong>ja</strong> raskasrakenteisen tulisi<strong>ja</strong>n<br />
geometriatiedot. Laskennat suoritettiin kahdella eri ulkolämpötila-arvolla (0 °C <strong>ja</strong><br />
-26 °C. Laskennassa ei otettu huomioon auringon lämpösäteilykuormaa, mutta<br />
sisäiset lämpökuormat huomioitiin huonekohtaisesti (valaistus, henkilöt, sähkölaitteet)<br />
tyypillisen käyttöprofiilin mukaisesti. Tulisi<strong>ja</strong>ssa poltettiin kerran vuorokaudessa<br />
kaksi panosta peräkkäin (3 kg puuta/panos), <strong>ja</strong> tämän vuorokaudessa<br />
poltetun puumäärän energiasisällöksi arvioitiin 26,6 kWh. Takan savupellit suljettiin<br />
laskelmissa välittömästi hiillosvaiheen jälkeen.<br />
Kuva 7. Laskennassa käytettyjen kevyt- <strong>ja</strong> raskasrakenteisen takan geometria.<br />
<strong>Tulisi<strong>ja</strong>n</strong> hyödyntämisaste määritellään tässä analyysissä yhden vuorokauden<br />
aikana tulisi<strong>ja</strong>n käytön vaikutuksesta saatavan muun energiansäästön <strong>ja</strong> puiden<br />
mukana takkaan viedyn energian suhteena<br />
η<br />
T<br />
QIlman<br />
takkaa<br />
− Q<br />
=<br />
Q<br />
Puut<br />
Takana kanssa<br />
missä η T<br />
on takan hyödyntämisaste,<br />
Q Ilman takkaa<br />
on rakennuksen energiankulutus vuorokaudessa kun<br />
takkaa ei käytetä,<br />
Q Takan kanssa<br />
on rakennuksen energiankulutus vuorokaudessa kun<br />
takkaa käytetään.
VTT Rakennus- <strong>ja</strong> yhdyskuntatekniikka, COMBI-tulokset 23.12.2002 11 (37)<br />
Laskennat on suoritettu kahdella <strong>lämmitys</strong>muodolla: ideaalinen <strong>lämmitys</strong> <strong>ja</strong><br />
lattia-<strong>lämmitys</strong>. Ideaalinen <strong>lämmitys</strong> vastaa lähinnä ilma<strong>lämmitys</strong>tä, jossa<br />
<strong>lämmitys</strong>teho syötetään ilmasolmuun (konvektiivinen teho). Lämmitystä<br />
säädetään huonekoh-taisilla PI-säätimillä <strong>ja</strong> säätimien määrittelemä <strong>lämmitys</strong>teho<br />
syötetään huone-tiloihin viiveettömästi. Lattia<strong>lämmitys</strong> vastaa sähkölämmitteistä<br />
<strong>lämmitys</strong>muotoa, jossa lattialaattaan syötetään huonekohtaisten PI-säätimien<br />
määrittelemät lämmi-tystehot.<br />
Liitteessä 3 on esitetty laskennallisesti arvioidut kevyt- <strong>ja</strong> raskasrakenteisen tulisi<strong>ja</strong>n<br />
hyödyntämisasteet eri ulkolämpötiloilla kevyt- <strong>ja</strong> raskasrakenteisessa pientalossa,<br />
jossa on nopea <strong>ja</strong> ideaalinen lämmityksen säätö. Sekä tulisi<strong>ja</strong>n että<br />
rakennuksen massiivisuus parantavat hyödyntämisastetta. Kevytrakenteisessa<br />
pientalossa kevyen tulisi<strong>ja</strong>n hyödyntämisaste on 0,62 <strong>ja</strong> raskasrakenteisessa<br />
talossa 0,72. Raskasrakenteisen tulisi<strong>ja</strong>n hyödyntämisaste vaihtelee kevytrakenteisessa<br />
rakennuksessa 0,72-0,78 <strong>ja</strong> raskasrakenteisessa kohteessa 0,75-0,83<br />
ulkolämpötilasta riippuen.<br />
3.1.2 <strong>Tulisi<strong>ja</strong>n</strong> hyödyntäminen yhdessä lattialämmityksen kanssa<br />
Liitteessä 4 on esitetty laskennalliset arviot kevyt- <strong>ja</strong> raskasrakenteisen tulisi<strong>ja</strong>n<br />
hyödyntämisasteista eri ulkolämpötiloilla kevyt- <strong>ja</strong> raskasrakenteisessa pientalossa,<br />
jossa on lattia<strong>lämmitys</strong>. Kevyen tulisi<strong>ja</strong>n hyödyntämisasteet vaihtelevat<br />
kevyessä rakennuksessa 0,62-0,64 <strong>ja</strong> raskasrakenteisessa pientalossa 0,70-0,79<br />
ulkolämpötilasta riippuen. Raskasrakenteisen tulisi<strong>ja</strong>n hyödyntämisasteet ovat<br />
kevyessä pientalossa 0,86-0,88 <strong>ja</strong> massiivisessa pientalossa 0,91.<br />
3.1.3 Lämmitys<strong>järjestelmien</strong> säätölaitteiden suoritusarvot<br />
Lämmitys<strong>järjestelmien</strong> säätölaitteiden suoritusarvo<strong>ja</strong> ei tutkimuksessa päästy<br />
tutkimaan. Jo pelkästään tulisijojen, muiden <strong>lämmitys</strong>laitteiden <strong>ja</strong> rakenteiden<br />
lämpö- <strong>ja</strong> virtaustekninen vuorovaikutus osoittautui tutkimuksen aikana<br />
huomattavasti monimutkaisemmaksi <strong>ja</strong> haasteellisemmaksi kun mitä alkuperäistä<br />
tutkimussuunnitelmaa laadittaessa osattiin arvioida. Lisäksi tutkimuksen aikana<br />
todettiin, että erilaiset säätölaitteet <strong>ja</strong> -järjestelmät poikkeavat toisistaan niin<br />
paljon että kaikkien vaihtoehtoisten ratkaisujen riittävän perusteellinen tarkastelu<br />
olisi tullut ylivoimaisen suureksi osatehtäväksi.<br />
Säätölaitteiden toimintaan liittyen voidaan kuitenkin tutkimuksessa<br />
yhteiskäytöstä tehtyjen teoreettisten tarkastelujen perusteella todeta, että<br />
<strong>yhteiskäyttö</strong> asettaa aivan erityisiä vaatimuksia säätölaitteille <strong>ja</strong> -järjestelmille.<br />
Nämä erityis-vaatimukset aiheutuvat perimmältään siitä, että yhteiskäytössä on<br />
säädettävä rinnakkain varsin nopeita <strong>ja</strong> hitaita prosesse<strong>ja</strong>. Nopeissa prosesseissa<br />
(esim. ilma- <strong>ja</strong> nestevirtaukset) tarvitaan nopeasti reagoivaa säätöä sekunti- <strong>ja</strong><br />
minuuttitasolla. Hitaimmat lämmön varastoitumisilmiöit tapahtuvat kymmenien<br />
tai jopa satojen tuntien aikavakioilla, joten niiden huomioimisessa tarvitaan<br />
tulevaisuudessa todennäköisesti ennakoivia <strong>ja</strong> oppivia järjestelmiä<br />
energiatehokkuuden varmista-miseksi. Tulevaisuudessa rakennusten<br />
säätö<strong>järjestelmien</strong> suunnitteluun <strong>ja</strong> huolel-liseen toteutukseen on siis syytä<br />
kiinnittää yhteiskäytön onnistumisen varmistamiseksi erityistä huomiota.
VTT Rakennus- <strong>ja</strong> yhdyskuntatekniikka, COMBI-tulokset 23.12.2002 12 (37)<br />
3.1.4 Ilmanvaihto<strong>järjestelmien</strong> yhteensovittaminen lämmityksen kanssa<br />
Ilmanvaihtojärjestelmällä on keskeinen vaikutus <strong>sekä</strong> rakennuksen energiankulutukseen<br />
että painetasojen hallintaan. Energiatehokkuuden varmistamiseksi <strong>ilmanvaihto</strong>määrän<br />
on kaikissa olosuhteissa oltava mahdollisimman hyvin hallittu <strong>ja</strong><br />
poistoilmasta tulee ottaa lämpö talteen aina kun se on tarkoituksenmukaista.<br />
Suositeltavin vaihtoehto yhteiskäytön näkökulmasta onkin koneellinen tulo- <strong>ja</strong><br />
poisto<strong>ilmanvaihto</strong>järjestelmä. Näin menetellen ilmanvaihdon tehontarpeet<br />
pysyvät kohtuullisina, mikä omalta osaltaan edistää vaihtoehtoisten (esimerkiksi<br />
uusiutuvien) energialähteiden käyttöä <strong>sekä</strong> parantaa rakennuksen energiataloutta.<br />
Yksi erityisnäkökohta ilmanvaihdon suunnittelussa tulisijojen näkökulmasta on<br />
tarvittavan palamisilman hallittu tuonti paloprosessiin. Perinteisesti palamisilma<br />
on otettu suoraan huoneilmasta. Jatkossa tilanne saattaa kuitenkin muuttua<br />
yksittäisten maiden lainsäädännöllisistä syistä <strong>ja</strong> ainakin keskusteltavana olevan<br />
EU direktiivin takia, joska tulevaisuudessa saatetaan edellyttää täysin erillistä<br />
palamisilman kanavointia tulipesään niin etteivät tulisi<strong>ja</strong> <strong>ja</strong> <strong>ilmanvaihto</strong>järjestelmä<br />
vaikuta toisiinsa. Hyvin toteutettuna tämä vaihtoehto olisi teknisesti perusteltu<br />
ratkaisu, mutta se edellyttäisi muutoksia nykyisin markkinoilla oleviin tulisijoihin.<br />
Lisäksi Suomen rakentamismääräyskokoelman osa D2 Rakennusten<br />
sisäilmasto <strong>ja</strong> <strong>ilmanvaihto</strong> on uusittu (astumassa voimaan 1.10.2003), jossa annetaan<br />
ohjeita <strong>ja</strong> määräyksiä jotka koskevat myös ilmanvaihdon toimintaa.<br />
3.2 Tulisi<strong>ja</strong>t<br />
3.2.1 <strong>Tulisi<strong>ja</strong>n</strong> lämmönluovutuksen tehokäyrä<br />
Tutkimushankkeessa on mitattu merkittävimpien kotimaisten tulisi<strong>ja</strong>valmistajien<br />
eri kokoisten <strong>ja</strong> tyyppisten <strong>sekä</strong> eri materiaaleista valmistettujen varaavien<br />
tulisijojen <strong>lämmitys</strong>tehot laboratorio-olosuhteissa. Tulisi<strong>ja</strong>mittauksista voidaan<br />
yhteenvetona todeta, että mitatut tulisi<strong>ja</strong>t käyttäytyvät lämpöteknisesti tarkasteltuna<br />
hyvinkin paljon toisistaan poikkeavalla tavalla (kuva 8). Esimerkiksi kevyt<br />
tulisi<strong>ja</strong> luovuttaa siinä poltetun puupanoksen sisältämän energian varsin nopeasti<br />
suurella hetkellisellä teholla. Käytettäessä tulisijo<strong>ja</strong> polttokokeissa valmista<strong>ja</strong>n<br />
antamien ohjeiden mukaan tehohuiput vaihtelivat välillä 1...4 kW.<br />
Kuvan 8 tulosten vertailua vaikeuttaa se, että eri polttokokeissa poltettiin erilaisia<br />
puumääriä. (Polttopanoksesta tilaan siirtynyt nettoenergiamäärä on tehokäyrän<br />
alapuolelle jäävän alueen pinta-ala.) Tulisijojen <strong>lämmitys</strong>tehojen vertailun helpottamiseksi<br />
alkuperäiset mitatut tulokset on skaalattu kuvaan 9. Näistä tuloksista<br />
ilmenee selkeästi tulisi<strong>ja</strong>n massiivisuuden vaikutus lämmönluovutukseen: mitä<br />
enemmän tulisi<strong>ja</strong>ssa on termistä massaa sitä tasaisempi <strong>lämmitys</strong>tehokäyrä.<br />
Massiivinen tulisi<strong>ja</strong> siis luovuttaa lämmitettävään tilaan kevyttä tulisi<strong>ja</strong>a hitaammin<br />
polttopanoksen energiasisällön, <strong>ja</strong> samalla <strong>lämmitys</strong>aika yhdellä panoksella<br />
pitenee.
VTT Rakennus- <strong>ja</strong> yhdyskuntatekniikka, COMBI-tulokset 23.12.2002 13 (37)<br />
Lämmitysteho [kW]<br />
4<br />
3<br />
2<br />
1<br />
Keskiraskas varaava tulisi<strong>ja</strong><br />
Kevyt varaava tulisi<strong>ja</strong><br />
Raskas varaava tulisi<strong>ja</strong><br />
Kevyt mökkitakka<br />
Massiivinen varaava tulisi<strong>ja</strong><br />
0<br />
0 4 8 12 16 20 24<br />
Aika polttokokeen alusta [h]<br />
Kuva 8. Eri kokoisten <strong>ja</strong> eri materiaaleista valmistettujen tulisijojen <strong>lämmitys</strong>tehokäyrät<br />
käytettäessä tulisijo<strong>ja</strong> lämpötekniikan mittauslaboratorion mittatilassa<br />
laitevalmistajien ohjeiden mukaisesti.<br />
3<br />
Kevyt varaava tulisi<strong>ja</strong><br />
Kevyt mökkitakka<br />
Raskas varaava tulisi<strong>ja</strong><br />
Keskiraskas varaava<br />
Massiivinen varaava tulisi<strong>ja</strong><br />
Lämmitysteho [kW]<br />
2<br />
1<br />
0<br />
0 5 10 15 20<br />
Aika [h]<br />
Kuva 9. Eri kokoisten <strong>ja</strong> eri materiaaleista valmistettujen tulisijojen skaalattu<strong>ja</strong><br />
<strong>lämmitys</strong>tehokäyriä (kaikista vapautuu energiamäärä joka vastaa 5 kg polttopuuta)<br />
jolloin tehokäyrät ovat keskenään verrannollisia.
VTT Rakennus- <strong>ja</strong> yhdyskuntatekniikka, COMBI-tulokset 23.12.2002 14 (37)<br />
Käyttäjä voi vaikuttaa tulisi<strong>ja</strong>n lämmönluovutukseen poltettavan puun määrän <strong>ja</strong><br />
polttorytmin valinnalla. Esimerkiksi kevytrakenteisesta tulisi<strong>ja</strong>sta saadaan<br />
massiivisen tulisi<strong>ja</strong>n <strong>lämmitys</strong>tehokäyrää muistuttava tehokäyrä polttamalla siinä<br />
puuta pienissä erissä halutulla polton rytmityksellä. Tämä kuitenkin edellyttää<br />
käyttäjältä <strong>ja</strong>tkuvaa aktiivisuutta <strong>sekä</strong> hyvää käytettävän tulisi<strong>ja</strong>n lämpöteknisen<br />
käyttäytymisen kokemusperäistä tuntemusta.<br />
<strong>Tulisi<strong>ja</strong>n</strong> valinnassa tulee huomioida sopivuus suunniteltuun käyttötarpeeseen.<br />
Taulukossa 1 on annattu ohjelta tulisi<strong>ja</strong>n valinnalle käyttökohteen mukaan. Perusohjeena<br />
kevyet tulisi<strong>ja</strong>t sopivat erityisesti sellaisiin käyttökohteisiin, joissa<br />
tarvitaan nopeasti <strong>lämmitys</strong>tehoa (esimerkiksi <strong>ja</strong>ksottain käytettävissä vapaa-a<strong>ja</strong>n<br />
rakennuksissa), <strong>ja</strong> massiiviset tulisi<strong>ja</strong>t sellaisiin matalaenergiarakennuksiin joiden<br />
<strong>lämmitys</strong>tehotasot ovat kohtuullisen alhaiset. Luonnollisesti valintaan vaikuttavat<br />
myös käyttäjien mahdolliset aikaisemmat omat tottumukset <strong>sekä</strong> aivan erityisesti<br />
käyttäjän oma aktiivisuus polttoprosessin säätämisessä.<br />
Taulukko 1. Eri tyyppisten tulisijojen sopivuus erilaisiin rakennuksiin tulisi<strong>ja</strong>n<br />
massiivisuuden perusteella.<br />
Kevyt<br />
tulisi<strong>ja</strong><br />
Keskiraskas<br />
tulisi<strong>ja</strong><br />
Raskas<br />
tulisi<strong>ja</strong><br />
Massiivinen<br />
tulisi<strong>ja</strong><br />
Vapaa-a<strong>ja</strong>n <br />
rakennuksennus<br />
Tyypillinen <br />
omakotitalo<br />
Matalaenergiarakennus<br />
<br />
Tulisi<strong>ja</strong> sopii rakennukseen huonosti ; kohtalaisesti;<br />
erittäin hyvin <br />
3.2.2 <strong>Tulisi<strong>ja</strong>n</strong> lämmönluovutukseen vaikuttavat tekijät<br />
<strong>Tulisi<strong>ja</strong>n</strong> sisäinen <strong>sekä</strong> tulisi<strong>ja</strong>n <strong>ja</strong> sen ympäristön välinen lämmönsiirto tapahtuu<br />
kolmella eri mekanismilla:<br />
* konvektiona pinnan <strong>ja</strong> ilman välillä,<br />
* johtumalla rakenteiden läpi <strong>sekä</strong><br />
* säteilynä tilan pintojen välillä.<br />
Lämpö siirtyy johtumalla rakenteiden sisällä. A<strong>ja</strong>vana voimana on lämpötilaero<br />
rakenteen yli, <strong>ja</strong> lämpövuo riippuu materiaalin lämmönjohtavuudesta <strong>sekä</strong><br />
materiaalipaksuudesta. Konvektiivinen lämmönsiirto tapahtuu pinnan <strong>ja</strong> tätä<br />
ympäröivän ilman välillä. A<strong>ja</strong>vana voimana on lämpötilaero pinnan <strong>ja</strong> ympäristön<br />
välillä, <strong>ja</strong> lämpövuo riippuu lämmönsiirtokertoimesta. Lämmönsiirtokertoimeen<br />
puolestaan vaikuttaa ensisi<strong>ja</strong>isesti virtausolosuhteet. Jos ympäröivä ilma liikkuu<br />
ainoastaan lämpötilaerojen aiheuttamien nostevoimien a<strong>ja</strong>mina, puhutaan<br />
luonnollisesta tai vapaasta konvektiosta. Tällöin lämmönsiirtokerroin on<br />
suuruusluokaltaan tyypillisesti 1...5 W m -2 K -1 . Mikäli ympäröivä ilma liikkuu<br />
ulkopuolisen voiman a<strong>ja</strong>mana (esimerkiksi tuloilmaventtiilistä tulisi<strong>ja</strong>an), puhutaan<br />
pakotetusta konvektiosta. Tällöin lämmönsiirtokerroin riippuu väliaineen<br />
virtausnopeudesta, <strong>ja</strong> se kasvaa tyypillisesti arvoihin 5...15 W m -2 K -1 . Kolmas<br />
lämmönsiirtomekanismi on säteilylämmönsiirto eri pintojen välillä. Koska<br />
jokainen kappale säteilee ympäristöönsä lämpöä verrannollisena pintalämpötilan<br />
neljänteen potensiin, joudutaan yksittäisen pinnan nettosäteily arvioimaan tarka-
VTT Rakennus- <strong>ja</strong> yhdyskuntatekniikka, COMBI-tulokset 23.12.2002 15 (37)<br />
steltavan pinnan ympäristöönsä säteilemän tehon <strong>ja</strong> muista pinnoista tähän<br />
pintaan tulevien säteilytehojen välisenä erotuksena.<br />
Esimerkiksi tulisi<strong>ja</strong>n sisällä panospoltosta vapautuva lämpövirta siirtyy konvektiona<br />
savukaasuihin <strong>sekä</strong> säteilynä suuluukun kautta tulipesän sisäpintoihin <strong>ja</strong><br />
lämmitettävän tilan pintoihin (lattia, katto <strong>ja</strong> seinät). Savukaasuista lämpö siirtyy<br />
tulisi<strong>ja</strong>n sisärakenteisiin, <strong>ja</strong> sisärakenteista tulisi<strong>ja</strong>n pintaan. <strong>Tulisi<strong>ja</strong>n</strong> pinnasta<br />
lämpö siirtyy konvektiona lämmitettävän tilan ilmaan <strong>ja</strong> säteilynä tilan rakenteisiin.<br />
Kiihkeimmän palovaiheen aikana tulipesässä vapautuva lämpöteho on<br />
suurimmillaan 20...50 kW palamisolosuhteista riippuen, <strong>ja</strong> tulisi<strong>ja</strong>n ympäristöönsä<br />
luovuttama <strong>lämmitys</strong>teho on tyypillisesti 0,5 ... 3,0 kW. <strong>Tulisi<strong>ja</strong>n</strong> rakenteilla<br />
<strong>ja</strong> aivan erityisesti massiivisuudella on siis erittäin suuri vaikutus lämmönsiirtoon.<br />
3.2.3 <strong>Tulisi<strong>ja</strong>n</strong> tarvitsema palamisilma<br />
Teoreettisesti puun poltossa tarvitaan palamisilmaa 3,7 m 3 ilmaa yhtä puukiloa<br />
kohti. Käytännössä puuta poltetaan tulisijoissa ilmakertoimella 2,0-2,5 joten<br />
palamisilmaa käytetään tyypillisesti noin 8 m 3 /puu-kg. Panoskoko luonnollisesti<br />
vaihtelee tulisi<strong>ja</strong>n tyypistä <strong>ja</strong> tulipesän muodosta riippuen, mutta tyypillisisesti<br />
tulisijoissa poltetaan nykyisin noin 5 kg panoksia. Tällaisen puumäärän paloaika<br />
on polttotavasta riippuen noin 30...45 min. Mikäli tyypillinen 5 kg puupanos<br />
poltetaan 45 minuutissa, on keskimääräinen palamisilman tarve noin 15 dm 3 s -1 .<br />
<strong>Tulisi<strong>ja</strong>n</strong> tarvitsema palamisilma on perinteisesti otettu tuhka- <strong>ja</strong>/tai suuluukun<br />
rakojen kautta suoraan huoneilmasta. Jos tämä palamisilma joudutaan ensin lämmittämään<br />
esimerkiksi <strong>lämmitys</strong>huipun aikana -30 °C ulkolämpötilasta huonelämpötilaan,<br />
tarvitaan tähän <strong>lämmitys</strong>energiaa 0,134 kWh/puu-kg (lämpötilaero<br />
50 K, palamisilmaa 8 m 3 /puu-kg). Puun energiasisältö 75 % hyötysuhteella<br />
poltet-tuna on tyypillisesti 3,2 kWh/kg. Esitetyillä oletuksilla arvioituna<br />
palamisilman lämmittämiseen kuluva osuus puun energiasisällöstä on<br />
keskimäärin noin 5 %. Palamisilma joudutaan kuitenkin lämmittämään<br />
kokonaisuudessaa palovaiheen aikana (30...45 min), kun taas tulisi<strong>ja</strong> luovuttaa<br />
lämpöä huomattavasti tätä pidemmän a<strong>ja</strong>n kuluessa. Jos arvioidaan että palovaihe<br />
kestää 45 min, tarvitaan tänä aikana palamisilman lämmittämiseen keskimäärin<br />
0,89 kW teho. Jos palamisilma otetaan tällaisissa olosuhteissa rakennukseen<br />
hallitsemattomasti esimerkiksi yksittäisten raitisilmaventtiilin kautta, on olemassa<br />
suuri vaara että tästä aiheutuu paikallisia veto-ongelmia <strong>sekä</strong> sisäilmassa olevan<br />
kosteuden kondensoitumista rakenteisiin.<br />
Vaihtoehtoinen tapa tulisi<strong>ja</strong>n tarvitseman palamisilman tuomiselle on erillinen<br />
palamisilmahormi suoraan tulisi<strong>ja</strong>an. Tukimushankkeessa testattiin erikseen tätä<br />
tarkoitusta varten tehty lämmöntalteenottohormin prototyyppi. LTO-hormissa<br />
savukaasujen sisältämää lämpöä siirrettiin koaksiaalisiirtimen avulla esilämmitettävään<br />
palamisilmaan (savukaasut sisäputkessa ulos <strong>ja</strong> esilämmitettävä palamisilma<br />
vastavirtaperiaatteella ulkovaipassa tulisi<strong>ja</strong>an). Mittauksissa LTO-hormin<br />
lämpötilahyötysuhde oli keskimäärin 42 %, <strong>ja</strong> tulisi<strong>ja</strong>n tarvitsema palamisilma<br />
tuotiin onnistuneesti suoraan tulisi<strong>ja</strong>n tuhkaluukkuun. Täysin hermeettisen<br />
(muusta ilmanvaihdosta erotettu palamisilman syöttö <strong>ja</strong> erillinen savukaasujen<br />
poisto) tulisi<strong>ja</strong>ratkaisun markkinoille saamiseksi tarvitaan kuitenkin vielä lisää<br />
tuotekehitystyötä.
VTT Rakennus- <strong>ja</strong> yhdyskuntatekniikka, COMBI-tulokset 23.12.2002 16 (37)<br />
3.2.4 <strong>Tulisi<strong>ja</strong>n</strong> käyttö <strong>ja</strong> huolto<br />
Polttopuut voidaan periaatteessa asettaa tulipesään joko pystyyn tai vaakasuoraan.<br />
Polttokokeissa ei ole havaittu pelkästään puiden asennolla olevan mainittavaa<br />
vaikutusta palamisen puhtauteen. Vaakasuora puiden sijoiutus johtaa hieman<br />
hitaampaan syttymiseen <strong>ja</strong> puiden kaasuuntumiseen, <strong>ja</strong> siten myös päästöt ovat<br />
paremmin hallittavissa. Puita ei kuitenkaan tule asettaa ensimmäiseen pesälliseen<br />
liian tiiviisti, vaan niiden välissä on oltava selvät raot.<br />
Selvästi parhaaksi puupanoksen sytyttämistavaksi on polttokokeissa osoittautunut<br />
sytyttäminen panoksen päältä laittamalla puiden päälle pieni määrä puutikku<strong>ja</strong> <strong>ja</strong><br />
sanomalehtipaperia. Silloin sytykkeiden lämmöstä kaasuuntuvat puun aineosat<br />
leimahtavat, <strong>ja</strong> kaikki mikä kaasuuntuu myös palaa. Jos kylmää panosta kuumennetaan<br />
sytykkeillä altapäin niin panos kyllä kaasuuntuu, mutta kaasut eivät pala<br />
kokonaan näissä lämpötilaolosuhteissa.<br />
Syttymisvaiheessa voidaan ilma-aukot pitää täysin auki, sillä veto savupiipussa on<br />
tässä vaiheessa vielä yleensä pieni. Palovaiheessa on varsinkin toisioilman johtaminen<br />
palamiseen tärkeää. Ilmaa annetaan niin paljon, että tuli kohisee lievästi.<br />
Jos palamisen ääni on voimakas, saa puupanos liikaa ilmaa <strong>ja</strong> liekin lämpötila<br />
laskee. Liekkien väri kertoo paljon lämpötilasta. Liekit säädetään kirkkaiksi, eikä<br />
tulipesä saa olla pimeä tai tumma. Hiipumisvaiheessa vähennetään toisioilmaa<br />
reilusti tai suljetaan sen tulo kokonaan. Hiilipaloon johdetaan palamisilmaa vain<br />
arinan kautta mikäli mahdollista. Loppuvaiheessa vähennetään myös arinan<br />
kautta johdettua ensiöilmaa. Tehdasvalmisteisen tulisi<strong>ja</strong>n valmista<strong>ja</strong>lla on yleensä<br />
ohjeet tulisi<strong>ja</strong>n ilman säädöstä eri käyttöolosuhteissa.<br />
Tulisi<strong>ja</strong>t eivät yleensä tarvitse suuria hoitotoimia. Pääasialliset toimet ovat tuhkan<br />
poisto <strong>ja</strong> savukanavien nuohous. Tuhkan poisto on erityisen tärkeää silloin, kun<br />
tulisi<strong>ja</strong>ssa on rakoarina. Valurautaisen arinan kestävyys perustuu alakautta johdetun<br />
ensiöilman jäähdytykseen. Jos tuhkakerroksen yläpinta ulottuu arinaan asti,<br />
muuttu palotapahtuman ilmansaanti <strong>ja</strong> toisaalta arina kuumenee. Silloin sen käyttöikä<br />
lyhenee ratkaisevasti. <strong>Tulisi<strong>ja</strong>n</strong> ulkopintaa on myös syytä tarkkailla, etteivät<br />
mahdolliset halkeamat <strong>ja</strong> vuotokohdat aiheuta palovaaraa.<br />
<strong>Tulisi<strong>ja</strong>n</strong> lisäksi myös savupiippu on huollettava säännöllisesti nuohoamalla. Siitä<br />
huolehtivat lakisääteiset nuohoa<strong>ja</strong>t. Nuohousta varten tulee savupiippuun sijoittaa<br />
riittävästi nuohousluukku<strong>ja</strong>. Useimmiten riittää alapäässä oleva luukku, jonka<br />
edessä on riittävästi tilaa työskennellä.<br />
3.2.5 Poltettavan puun laatu <strong>ja</strong> määrä<br />
Poltettavan puun laatuun vaikuttaa ratkaisevasti puun kosteus. Kaadetun tuoreen<br />
puun kosteusprosentti on noin 50 %. Pienittyjä polttopuita voidaan kuivattaa<br />
erilaisissa olosuhteissa. Kattamattoman pilkekasan puiden loppukosteus vuoden<br />
varastoinnin jälkeen on vielä yli 40 %. Katetun pilkekasan vastaava loppukosteus<br />
on 30 %. Katetussa polttopuuvarastossa loppukosteus vuoden varastointi<strong>ja</strong>kson<br />
jälkeen on 20...25 %, <strong>ja</strong> sisätiloissa kuivassa <strong>ja</strong> lämpimässä puun loppukosteus on<br />
noin 15 %.<br />
Eri puulajien lämpöarvot poikkeavat toisistaan vain vähän. Puun kuiva-aineen<br />
tehollinen lämpöarvo on yleensä 18,0…19,5 MJ/kg (5,0…5,4 kWh/kg). Sen
VTT Rakennus- <strong>ja</strong> yhdyskuntatekniikka, COMBI-tulokset 23.12.2002 17 (37)<br />
si<strong>ja</strong>an puun tehollinen lämpöarvo riippuu puun kosteudesta. Esimerkiksi<br />
polttopuun lämpöarvo on 4,3 kWh/kg, kun puun kosteus on 15 %. Jos saman<br />
puun kosteus on 25 %, on lämpöarvo 3,7 kWh.<br />
Hyvälaatuisen kuivan polttopuun energiasisältö on siis noin 4,3 kWh/kg, kun<br />
puun kosteus on 15 %. Kun tällaista puuta poltetaan 75 % polttohyötysuhteella,<br />
saadaan puusta hyödyksi 3,2 kWh/kg. Jos esimerkiksi rakennuksen poh<strong>ja</strong> on<br />
10 m x 10 m, laskennallinen huonekorkeus on 2,5 m <strong>ja</strong> nimellis<strong>ilmanvaihto</strong>kerroin<br />
0,5 h -1 , saadaan RakMK C3:n mukaisilla rakenteiden lämmöneristysarvoilla<br />
<strong>lämmitys</strong>tehon tarpeeksi 2,0 kW, kun sisä- <strong>ja</strong> ulkoilman<br />
lämpötilaero on 20 K. Vuorokauden aikana tarvitaan siis näissä olosuhteissa noin<br />
48 kWh energiamäärä. Jos tämä tuotetaan pelkästään puunpoltolla, tarvitaan<br />
puuta 15 kg. Jos ulkolämpötila olisi –20 °C, olisi tehon- <strong>ja</strong> energiatarpeet<br />
vastaavasti kaksinkertaiset. Taulukossa 2 on esitetty tarvittava polttopuun määrä<br />
erilaisilla rakennuksen <strong>lämmitys</strong>energian tarpeilla <strong>ja</strong> polttopuulla tuotetun<br />
<strong>lämmitys</strong>energian osuuksilla. Jos esimerkiksi vuositasolla puun poltolla halutaan<br />
tuottaa 25 % rakennuksen 20 000 kWh <strong>lämmitys</strong>energiantarpeesta, tarvitaan<br />
puuta noin 1 500 kg (n. 5 m 3 ).<br />
Taulukko 2. Tarvittava polttopuun määrä erilaisilla rakennuksen <strong>lämmitys</strong>energian<br />
tarpeilla <strong>ja</strong> polttopuulla tuotetun <strong>lämmitys</strong>energian osuuksilla.<br />
Puupolton<br />
osuus<br />
Tarvittava polttopuun määrä [kg]<br />
Lämmitysenergian tarve<br />
50 kWh 100 kWh 1 000 kWh 5 000 kWh 10 000 kWh 20 000 kWh<br />
100 % 16 31 310 1 600 3 100 6 300<br />
75 % 12 23 230 1 200 2 300 4 700<br />
50 % 7,8 16 160 780 1 600 3 100<br />
25 % 3,9 7,8 78 390 780 1 600<br />
3.3 Ilmanvaihtoratkaisut<br />
3.3.1 Siirtoilman lämmönsiirtokapasiteetti<br />
Siirtoilman avulla voidaan siirtää paikallisista lämmönlähteistä lämpöä eri<br />
puolille rakennusta. Siirtoteho riippuu siirtoilmavirrasta <strong>sekä</strong> lähtevän siirtoilman<br />
<strong>ja</strong> korvausilman välisestä lämpötilaerosta. Taulukossa 3 on esitetty siirtoilman<br />
lämmönsiirtoteho<strong>ja</strong> erilaisilla parametriyhdistelmillä.<br />
Taulukko 3. Siirtoilman lämmönsiirtoteho<strong>ja</strong> [W] erilaisilla ilmavirroilla <strong>sekä</strong><br />
siirto- <strong>ja</strong> korvausilman lämpötilaeroilla (laskelmissa ilman tiheys 1,2 kg m -3 , <strong>ja</strong><br />
ominaislämpökapasiteetti 1006 J kg -1 K -1 ).<br />
Siirtoilmavirta Lämpötilaero [K]<br />
[dm 3 s -1 ] 5 10 20 50<br />
5 30 60 121 302<br />
10 60 121 241 604<br />
20 121 241 483 1207<br />
50 302 604 1207 3018<br />
100 604 1207 2414 6036<br />
Siirtoilman avulla voidaan <strong>ja</strong>kaa lämpöä eri puolille rakennusta, mutta merkittävän<br />
siirtotehon saavuttamiseksi <strong>sekä</strong> ilmavirtojen että siirto- <strong>ja</strong> korvausilman
VTT Rakennus- <strong>ja</strong> yhdyskuntatekniikka, COMBI-tulokset 23.12.2002 18 (37)<br />
lämpötilaerojen on oltava melko suuria. Jos esimerkiksi tulisi<strong>ja</strong>n yläpuolelta<br />
imetään 20 dm 3 s -1 ilmaa jonka lämpötila on 30 °C (<strong>ja</strong> korvausilman lämpötila on<br />
20 °C), niin siirtoilmalla siirretään 240 W lämpöteho.<br />
Paikallisten lämmönlähteiden tuottaman lämmön <strong>ja</strong>kamista rakennuksen eri osiin<br />
voidaan helpottaa huolellisella suunnittelulla. Sijoittamalla esimerkiksi tulisi<strong>ja</strong>t<br />
joko suoraan isoihin tiloihin tai isojen oviaukkojen läheisyyteen voidaan<br />
siirtoilmavirto<strong>ja</strong> kasvattaa <strong>ja</strong> näin tehostaa lämmön painovoimaistakin siirtymistä<br />
eri puolille rakennusta.<br />
3.3.2 <strong>Tulisi<strong>ja</strong>n</strong> tiiveysmittaukset<br />
Ilmanvaihdon <strong>ja</strong> tulisi<strong>ja</strong>n yhteiskäytön suunnittelun <strong>ja</strong> tuotekehitysperusteiden<br />
perustaksi tutkimuksessa mitattiin myös tyypillisen markkinoilla olevan tulisi<strong>ja</strong>n<br />
tiiveys laboratorio-olosuhteissa. kuvissa 10 ... 13 on esitetty tiiveyskokeissa<br />
tulisi<strong>ja</strong>n tuloilma-aukosta <strong>sekä</strong> savuhormista mitatut ilmavirrat, kun lasisen<br />
suuluukun palamisilma-aukot olivat eri asennoissa (kiinni, auki <strong>ja</strong> koko<br />
suuluukku suljettu ilmanpitävällä muovilla).<br />
Kuvassa 10 esitetyt ilmavirrat osoittavat selvästi, että tuloilma-aukosta tulisi<strong>ja</strong>an<br />
menevä ilmavirta on vain noin puolet hormista mitatusta ilmavirrasta (eikä kiertopellin<br />
asennolla ole mainittavaa vaikutusta ilmavirtasuhteeseen). Kuvassa 11 on<br />
esitetty mitatut ilmavirrat kun lasisen suuluukun karmeissa olevat sekundääriilma-aukot<br />
on avattu. Tuloksista voidaan todeta, että myöskään tällä ei ole<br />
merkittävää vaikutusta ilmavirtasuhteeseen.<br />
<strong>Tulisi<strong>ja</strong>n</strong> tiiveyskoe ilmalla 14.5.2002<br />
Savun kiertopelti auki klo 15:15 asti, sitten kiinni<br />
30<br />
25<br />
Tuloilma-aukossa mitattuna anemometrilla<br />
Savupiipussa mitattuna laipalla (rho=1.2)<br />
Tilavuusvirta, (L/s)<br />
20<br />
15<br />
10<br />
5<br />
0<br />
Kiertopelti<br />
KIINNI<br />
13:55 14:09 14:24 14:38 14:52 15:07 15:21 15:36 15:50 16:04 16:19<br />
Kuva 10. Tiiveyskokeessa tulisi<strong>ja</strong>n tuloilma-aukosta <strong>sekä</strong> savuhormista mitatut<br />
ilmavirrat - lasiluukun sekundääri-ilma-aukot KIINNI.
VTT Rakennus- <strong>ja</strong> yhdyskuntatekniikka, COMBI-tulokset 23.12.2002 19 (37)<br />
30<br />
<strong>Tulisi<strong>ja</strong>n</strong> tiiveyskoe ilmalla 15.5.2002<br />
Sekundaari-ilman aukot auki<br />
Tuloilma-aukossa mitattuna anemometrilla<br />
25<br />
Savupiipussa mitattuna laipalla (rho=1.2)<br />
Tilavuusvirta, (L/s)<br />
20<br />
15<br />
10<br />
5<br />
0<br />
14:24 14:38 14:52 15:07 15:21 15:36 15:50<br />
Kuva 11. Tiiveyskokeessa tulisi<strong>ja</strong>n tuloilma-aukosta <strong>sekä</strong> savuhormista mitatut<br />
ilmavirrat - lasiluukun sekundääri-ilma-aukot AUKI.<br />
30<br />
<strong>Tulisi<strong>ja</strong>n</strong> tiiveyskoe ilmalla 16.5.2002<br />
Lasiluukku peitetty muovilla <strong>ja</strong> tiivistetty<br />
Tuloilma-aukossa mitattuna anemometrilla<br />
25<br />
Savupiipussa mitattuna laipalla (rho=1.2)<br />
Tilavuusvirta, (L/s)<br />
20<br />
15<br />
10<br />
5<br />
0<br />
11:52 12:00 12:07 12:14 12:21 12:28 12:36 12:43 12:50 12:57<br />
Kuva 12. Tiiveyskokeessa tulisi<strong>ja</strong>n tuloilma-aukosta <strong>sekä</strong> savuhormista mitatut<br />
ilmavirrat - lasiluukku suljettu ilmanpitävällä muovilla.
VTT Rakennus- <strong>ja</strong> yhdyskuntatekniikka, COMBI-tulokset 23.12.2002 20 (37)<br />
<strong>Tulisi<strong>ja</strong>n</strong> tiiveyskoe ilmalla 16.5.2002<br />
Primääri-ilman aukot KIINNI. Lasiluukku tiivistetty klo 15:06 asti<br />
30<br />
25<br />
Tuloilma-aukossa mitattuna anemometrilla<br />
Savupiipussa mitattuna laipalla (rho=1.2)<br />
Tilavuusvirta, (L/s)<br />
20<br />
15<br />
10<br />
5<br />
0<br />
Lasiluukun<br />
muovitiiviste<br />
otettu POIS<br />
14:09 14:24 14:38 14:52 15:07 15:21 15:36 15:50 16:04 16:19<br />
Kuva 13. Tiiveyskokeessa tulisi<strong>ja</strong>n tuloilma-aukosta <strong>sekä</strong> savuhormista mitatut<br />
ilmavirrat - lasiluukku suljettu kokeen alussa ilmanpitävällä muovilla, joka<br />
poistettiin kokeen aikana.<br />
Kuvissa 12 <strong>ja</strong> 13 on esitetty mitatut ilmavirrat, kun suuluukku on suljettu<br />
kokonaan ilmanpitävällä muovilla (kuva 12) <strong>ja</strong> kun tiivis muovi poistettiin<br />
kokeen aikana (kuva 13). Mittaustulosten perusteella voidaan todeta, että erilaiset<br />
läpiviennit (nuohousluukut, peltien vivut, yms.) - <strong>ja</strong> aivan erityisesti suuluukun<br />
raot - vuotavat tyypillisillä painetasoilla varsin paljon. <strong>Tulisi<strong>ja</strong>n</strong> läpivientien epätiiveydet<br />
voidaan hallita käytännössä parhaiten silloin, kun rakennuksessa on<br />
koneellinen <strong>ilmanvaihto</strong> (koneellinen tulo <strong>ja</strong> poisto).<br />
3.4 Erityiskysymyksiä<br />
3.4.1 Massiivisuuden vaikutus rakennuksen energiantarpeeseen<br />
Rakenteiden massiivisuuden vaikutusta rakennuksen energiantarpeeseen on<br />
arvioitu laskennallisilla menetelmillä. LVIS2000 -testirakennukseen valittiin<br />
kevytrakenteinen <strong>sekä</strong> massiivinen ulkovaipparakenne. Molemmissa tapauksissa<br />
vaipan U -arvo oli sama, <strong>ja</strong> vuotuinen <strong>lämmitys</strong>energian tarve arvioitiin Helsingin<br />
säätiedoilla. Kuvassa 14 on esitetty vuotuinen kumulatiivinen <strong>lämmitys</strong>energian<br />
tarve näillä kahdella vaihtoehtoisella ulkovaipparakenteella. Kevyen rakenteen<br />
tapauksessa vuotuinen <strong>lämmitys</strong>energiantarve oli 13 079 kWh <strong>ja</strong> raskaan<br />
rakenteen tapauksessa 12 625 kWh. Erotus oli siis 453 kWh (3,5 % kevyen<br />
rakenteen kulutuksesta).<br />
Rakenteiden massiivisuus ei siis vaikuta tarkastellussa tapauksessa merkittävästi<br />
rakennuksen vuotuiseen energiankulutukseen. Sen si<strong>ja</strong>an massiivisuus on<br />
keskeinen tekijä tarkasteltaessa huoneiden <strong>ja</strong> rakenteiden lämpötilojen pysyvyyttä<br />
<strong>sekä</strong> yksittäisten laitteiden tehomitoitusta.
VTT Rakennus- <strong>ja</strong> yhdyskuntatekniikka, COMBI-tulokset 23.12.2002 21 (37)<br />
3.4.1 Massiivisuuden vaikutus sisälämpötiloihin sähkökatkoksen aikana<br />
Rakenteiden massiivisuuden vaikutusta sisälämpötilan laskunopeuteen sähkökatkon<br />
aikana on arvioitu laskennallisilla menetelmillä. LVIS2000 -testirakennukseen<br />
valittiin kevytrakenteinen <strong>sekä</strong> massiivinen ulkovaipparakenne. Ulkolämpötila<br />
on molemmissa tapauksissa oletettu pysyvän vakiona -26 ºC. Näillä<br />
valituilla reunaehdoilla olohuoneen lämpötila laskee nollaan kevytrakenteisilla<br />
ulkovaipparakenteilla noin kahdessa vuorokaudessa <strong>ja</strong> massiivisilla ulkovaipparakenteilla<br />
noin viikossa. Tulosten käytännön merkitystä arvioitaessa on huomioitava,<br />
että molemmissa tapauksissa lattiarakenteet olivat massiiviset.<br />
25<br />
20<br />
15<br />
10<br />
LÄMPÖTILA, o C<br />
5<br />
0<br />
-5<br />
-10<br />
-15<br />
-20<br />
Raskas talo<br />
Kevyt talo<br />
-25<br />
0 50 100 150 200 250 300<br />
AIKA, h<br />
Kuva 14. Laskennassa käytettyjen kevyt- <strong>ja</strong> raskasrakenteisen talon olohuoneenlämpötilojen<br />
käyttäytyminen sähkökatkoksen aikana. Ulkolämpötila<br />
laskenta<strong>ja</strong>ksolla on vakio -26 ºC.<br />
3.4.2 Käytännön ongelmia <strong>lämmitys</strong><strong>järjestelmien</strong> yhteiskäytössä<br />
Ennen tulisi<strong>ja</strong>n sytyttämistä on syytä varmistua, että savupiippu vetää. Veto<br />
voidaan todeta esimerkiksi polttamalla tulitikkua suuluukun aukossa. Jos liekki ei<br />
taivu tulipesään päin, asunnossa vallitsee jostakin syystä alipaine eikä<br />
savupiippuun synny vetoa. Alipaineen voi aiheuttaa ilmanvaihdon poistopuhallin,<br />
liesituuletin tai joissakin tapauksissa myös keskuspölynimuri. Tällaisissa<br />
tapauksissa voidaan joko kytkeä laitteet pois päältä tai avata mahdollisuuksien<br />
mukaan tulisi<strong>ja</strong>n läheisyydestä ovi tai ikkuna.<br />
Jos tulisi<strong>ja</strong>n suuluukun aukossa poltetun tulitikun liekki ei edellä esitettyjen<br />
toimenpiteiden jälkeenkään taivu tulipesään päin, on hyvä polttaa pieni määrä<br />
paperia nuohousluukussa että nähdään poistuuko savu piipun kautta. Jos vetoa ei<br />
heti synny, voidaan savupiipun nuohousluukussa polttaa lisää paperia <strong>ja</strong><br />
tarvittaessa myös hyvin palavia puutikku<strong>ja</strong>.
VTT Rakennus- <strong>ja</strong> yhdyskuntatekniikka, COMBI-tulokset 23.12.2002 22 (37)<br />
Joskus piipun sisäpinnan kosteus saattaa aiheuttaa ns. höyrylukon, <strong>ja</strong> vetoa on<br />
vaikea saada aikaan. (Höyrylukko aiheutuu siitä, että hormissa oleva kosteus<br />
laajenee huomattavasti höyrystyessään nestemäisestä kaasumaiseen olomuotoon.)<br />
Tällöin on parasta polttaa puutikku<strong>ja</strong> hormin nuohousluukussa niin kauan että<br />
veto on syntynyt. Jos savupiipussa ei ole nuohousluukkua, alkutulta poltetaan<br />
tulisi<strong>ja</strong>n nuohousluukussa.<br />
3.4.4 Lämmitys- <strong>ja</strong> <strong>ilmanvaihto</strong><strong>järjestelmien</strong> suunnittelu, toteuteutus <strong>ja</strong> käyttö<br />
Lämmityslaitteiden tehomitoituksessa on suunnitteluvaiheessa huomioitava <strong>sekä</strong><br />
ulkovaipan lämmöneristysominaisuudet että rakenteiden (ulkovaippa, ylä- <strong>ja</strong><br />
alapoh<strong>ja</strong> <strong>sekä</strong> väliseinät) massiivisuus. Rakenteiden massiivisuuden merkitys<br />
korostuu yleistymässä olevassa matalaenergiarakentamisessa, koska yksittäisten<br />
tilojen lämmityksen mitoitustehot pienenevät ulkovaipan eristysominaisuuksien<br />
parantuessa, <strong>ja</strong> samalla voidaan rakenteiden massiivisuutta hyödyntäen edelleen<br />
pienentää yksittäisten lämmönluovutuslaitteiden hetkellistä tehoa hyödyntämällä<br />
lämpöenergian varastoitumista massiivisiin rakenteisiin. Yksilöllisten rakennuskohtaisten<br />
optimaalisten teknisten ratkaisujen löytämiseksi on suunnittelumenetelmiä<br />
<strong>ja</strong> -käytäntöjä kuiten kehitettävä vastaamaan nykyistä paremmin tulevaisuuden<br />
tarpeita.<br />
Yhteiskäytön näkökulmasta tarkasteltuna voidaan suositella lämmöntalteenotolla<br />
varustettua koneellista <strong>ilmanvaihto</strong>a. Tällöin rakennuksen energiatehokkuus paranee,<br />
<strong>ja</strong> samalla voidaan varmistaa hallittu <strong>ilmanvaihto</strong> kaikissa<br />
käyttöolosuhteissa. Lisäksi koneellisen ilmanvaihdon avulla hallitaan myös<br />
rakennuksen painetasot kaikkein parhaiten, mikä korostuu tulisi<strong>ja</strong>n käytön<br />
yhteydessä.<br />
Toimivan kokonaisratkaisun varmistamiseksi rakenne- <strong>ja</strong> laitetekniset ratkaisut<br />
on paitsi suuniteltava myös asennattava huolellisesti <strong>ja</strong> ammattitaitoisesti.<br />
Huolimat-tomalla asennuksella voidaan esimerkiksi heikentää merkittävästi<br />
rakenteiden ilmanpitävyyttä, mistä saattaa aiheutua tarpeettomia ongelmia<br />
rakennuksen painetasojen hallintaan <strong>ja</strong> rakenteiden kuntoon. Huolellinen asennus<br />
parantaa omalta osaltaan <strong>sekä</strong> rakennuksen energiatehokkuutta että sisäilmastoolosuhteita.<br />
Loppukäyttäjän tulee varmistaa omilla huolto- <strong>ja</strong> kunnossapitotoimenpiteillä<br />
laitteiden <strong>ja</strong> <strong>järjestelmien</strong> moitteeton toiminta käyttövaiheessa. <strong>Tulisi<strong>ja</strong>n</strong> kunnon<br />
seuranta, hormin säännöllinen nuohous, <strong>ilmanvaihto</strong>järjestelmän suodattimien<br />
vaihto <strong>ja</strong> <strong>lämmitys</strong>järjestelmän toiminnan säännöllinen tarkastus varmistavat<br />
tulisi<strong>ja</strong>n <strong>sekä</strong> <strong>lämmitys</strong>- <strong>ja</strong> <strong>ilmanvaihto</strong><strong>järjestelmien</strong> hallitun yhteiskäytön myös<br />
käytännössä.<br />
3.4.5 Lämmityslaitteiden lämmönluovutus<br />
Erikokoisten <strong>ja</strong> eri materiaaleista valmistettujen tulisijojen laboratorio-olosuhteissa<br />
mitattu lämmönluovutus panospolton eri vaiheissa on esitetty kuvissa 8 <strong>ja</strong><br />
9. Näitä tuloksia hyödyntäen on arvioitu esimerkkirakennuksen (LVIS2000 talo)<br />
lämpöteknistä toimintaa laskennallisilla menetelmillä erilaisissa ulkolämpötilaolosuhteissa<br />
erilaisilla vaipan massiivisuuksilla. Liitteissä 5...12 on esitetty<br />
rakennuksen kokonais<strong>lämmitys</strong>tehot, takka- <strong>ja</strong> makuuhuoneiden <strong>sekä</strong> keittiön
VTT Rakennus- <strong>ja</strong> yhdyskuntatekniikka, COMBI-tulokset 23.12.2002 23 (37)<br />
sisälämpötilat. Laskelmat on tehty kolmella eri tulisi<strong>ja</strong>vaihtoehdolla (ei tulisi<strong>ja</strong>a,<br />
kevyt tulisi<strong>ja</strong> tai raskas tulisi<strong>ja</strong>), kahdella ulkolämpötilalla (0 ºC <strong>ja</strong> -26 ºC),<br />
kahdella ulkovaipan massiivisuudella (massiivinen <strong>ja</strong> kevytrakenteinen) <strong>sekä</strong><br />
kahdella säätötavalla (ideaalinen lämmityksen säätö <strong>ja</strong> realistinen lämpöenergian<br />
varastoitumisen huomioiva lattia<strong>lämmitys</strong>).<br />
Liitteessä 5 on esitetty esimerkkirakennuksen kokonais<strong>lämmitys</strong>tehot <strong>sekä</strong><br />
takkahuoneen <strong>ja</strong> keittiön lämpötilat kahdella ulkolämpötilalla. Kun ulkolämpötila<br />
on 0 ºC, nousee kevytrakenteisen rakennuksen takkahuoneen lämpötila kevyessä<br />
tulisi<strong>ja</strong>ssa poltetun panoksen jälkeen jopa yli 30 ºC. Massiivista tulisi<strong>ja</strong>a<br />
käytettäessä takkahuoneenkin lämpötila pysyy vielä kohtuullisena (maksimi noin<br />
24 ºC), joten tulisi<strong>ja</strong>n massiivisuudella <strong>ja</strong> tämän lämmönluovutuksen nopeudella<br />
on keskeinen vaikutus myös lämpöviihtyvyyteen. Liitteessä 7 esitettyjen tulosten<br />
perusteella voidaan todeta, että myös ulkovaipan rakenteiden massiivisuudella on<br />
selvä vaikutus lämpötilatasoihin, koska ulkolämpötilassa 0 ºC takkahuoneen<br />
maksimilämpötila on kevyelläkin tulisi<strong>ja</strong>lla yli 3 ºC alhaisempi kuin kevytrakenteisessa<br />
rakennuksessa kun muut parametrit (tulisi<strong>ja</strong>n ominaisuudet, panoskoko,<br />
ulkovaipan eristystaso, ...) ovat samo<strong>ja</strong>.<br />
Liitteessä 9 on esitetty saman testirakennuksen kokonais<strong>lämmitys</strong>tehot <strong>sekä</strong><br />
takkahuoneen <strong>ja</strong> keittiön lämpötilat silloin, kun rakennuksessa on lattia<strong>lämmitys</strong><br />
<strong>ja</strong> sen viiveet huomioiva realistinen säätö. Tällöin kevytrakenteisella ulkovaipalla<br />
takkahuoneen lämpötilat nousevat illalla panospolton jälkeen jopa yli 32 ºC, kun<br />
panos poltetaan kevytrakenteisessa tulisi<strong>ja</strong>ssa. Vaikka ulkovaippa olisi raskasrakenteinen<br />
(liite 11), nousee takkahuoneen ilman lämpötila iltapolton jälkeen<br />
28 ºC. Syynä näihin hallitsemattoman korkeisiin lämpötiloihin on lattialämmityksen<br />
rakenteisiin varastoitunut lämpö, joka siirtyy takkahuoneen ilmaan <strong>ja</strong><br />
nostaa sen ilman lämpötilaa vielä silloinkin kun tulisi<strong>ja</strong> on käytössä.<br />
Yhteenvetona <strong>lämmitys</strong>laitteiden lämmönluovutuksesta yhteiskäytössä voidaan<br />
todeta, että <strong>sekä</strong> rakenteiden että lämmönluovutuslaitteiden massiivisuudella on<br />
huomattava vaikutus koko rakennuksen lämpötekniseen käyttäytymiseen. Lisäksi<br />
tämä massiivisuuden merkitys korostuu matalaenergiarakennuksissa, joissa<br />
varastoituneen lämpöenergian suhteellinen osuus rakennuksen <strong>lämmitys</strong>energian<br />
tarpeesta kasvaa voimakkaasti. Massiivisuuden ohella myös siirtoilmalla on vaikutusta<br />
yksittäisten tilojen lämpötilatasoihin. Siirtoilman vaikutusta arvioitaessa<br />
on huomioitava <strong>sekä</strong> konvektiivinen lämmönsiirtokerroin (kts. kohta 3.2.2) että<br />
siirtoilman lämmönsiirtotehot (ilmamäärä <strong>ja</strong> lämpötilaero tilojen välillä, kts. Taulukko<br />
2) realististen arvioiden saamiseksi.<br />
3.4.6 Tulisijojen käyttö energiatalouden näkökulmasta<br />
Energiatalouden näkökulmasta tarkasteltuna tulisijo<strong>ja</strong> on tarkoituksenmukaisinta<br />
käyttää <strong>lämmitys</strong>kaudella kulutushuippujen leikkaamiseen. Kulutushuippujen<br />
leikkaamisesta hyötyvät energiamarkkinoiden vapautuessa <strong>ja</strong> kehittyessä <strong>sekä</strong><br />
energialaitokset että myös kulutta<strong>ja</strong>t, koska tulisijojen aktiivisella kulutushuippujen<br />
aikaisella käytöllä voidaan vähentää kalliiden huippukuormalaitosten<br />
käyttöä. Kuvassa 15 on esitetty <strong>sekä</strong> tyypillisen pientalon että tulevaisuuden<br />
mata-laenergiarakennuksen <strong>lämmitys</strong>energian tarve eri kuukausina. <strong>Tulisi<strong>ja</strong>n</strong><br />
<strong>lämmitys</strong>-käytön ajoitukseen on kiinnitettävä sitä enemmän huomiota mitä<br />
pienempi <strong>lämmitys</strong>energian tarve on.
VTT Rakennus- <strong>ja</strong> yhdyskuntatekniikka, COMBI-tulokset 23.12.2002 24 (37)<br />
Lämmitysenergia, kWh/m²<br />
35<br />
30<br />
25<br />
20<br />
15<br />
10<br />
5<br />
0<br />
10<br />
5<br />
0<br />
Ostoenergia lämmitykseen<br />
Ilmaislämpökuormat<br />
Tyypillinen<br />
pientalo<br />
1 2 3 Matalaenergiarakennus<br />
4 5 6 7 8 9 10 11 12<br />
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12<br />
Kuukausi<br />
Kuva 15. Lämmitysenergian tarve vuoden eri kuukausin tyypillisessä <strong>ja</strong><br />
matalaenergialientalossa.<br />
4. TUTKIMUSTULOSTEN HYÖDYNTÄMINEN<br />
Hankkeessa on tuotettu uutta puolueetonta tietoa <strong>lämmitys</strong>- <strong>ja</strong> <strong>ilmanvaihto</strong><strong>järjestelmien</strong><br />
yhteiskäytön näkökulmasta tarkasteltuna. Lämmitys- <strong>ja</strong> <strong>ilmanvaihto</strong>laitteiden<br />
toimintaa on analysoitu <strong>sekä</strong> laboratorio-olosuhteissa tehtyjen<br />
mittausten että uusien hankkeessa kehitettyjen laskennallisten analyysointimenetelmien<br />
avulla. Laskennallisten menetelmien avulla on arvioitu myös<br />
laitteiden <strong>ja</strong> rakenteiden välistä lämpö- <strong>ja</strong> virtausteknistä vuorovaikutusta.<br />
Hankkeen tulokset tukevat omalta osaltaan hyvää pientalosuunnittelua, jolloin<br />
terveelliset sisäilmaolosuhteet saavutetaan energiataloudellisesti.<br />
Lämmitys- <strong>ja</strong> <strong>ilmanvaihto</strong><strong>järjestelmien</strong> valmista<strong>ja</strong>t <strong>sekä</strong> toimitta<strong>ja</strong>t voivat hankkeen<br />
tuloksia hyödyntäen tarjota kuluttajien yksilöllisiin tarpeisiin aikaisempaa<br />
paremmin <strong>ja</strong> luotettavammin toimivia tuotteita. Lisäksi yritykset voivat<br />
hyödyntää tutkimuksen tuloksia omassa tuotekehityksessä <strong>ja</strong> markkinoinnissa.<br />
5. JATKOTOIMET<br />
Tehdyn tutkimuksen perusteella tulee yritysten kehittää tuotteitaan kiinteässä<br />
yhteistyössä energianhuoltoketjun muiden toimijoiden kanssa. Yhteistyön tarve<br />
korostuu <strong>sekä</strong> erilaisissa kor<strong>ja</strong>usrakentamishankkeissa että otettaessa uusia matalaenergiakonsepte<strong>ja</strong><br />
käyttöön uudisrakennuksessa. Rakennusten energiatehokkuuden<br />
parantamiseksi <strong>ja</strong> yhteiskäytön luotettavan toiminnan varmistamiseksi on
VTT Rakennus- <strong>ja</strong> yhdyskuntatekniikka, COMBI-tulokset 23.12.2002 25 (37)<br />
tulevaisuudessa myös <strong>ja</strong>tkettava suunnittelumenetelmien kehitystyötä <strong>sekä</strong><br />
tiedotettava kuluttajille uusista tuloksista.<br />
Yksi merkittävä rakennusten energiankäytön tehokkuuteen vaikuttava asia on<br />
valmistumassa oleva Euroopan Unionin jäsenvaltioita koskeva rakennusten<br />
energiatehokkuusdirektiivi. Direktiivin on arvioitu tulevan voimaan tammihelmikuussa<br />
2003, jonka jälkeen jäsenmailla on noin neljä vuotta aikaa<br />
direktiivin eri kohtien täytäntöönpanoon vuoden 2006 alusta alkaen. Tässä<br />
valmistelutyössä tulisi rakennus- <strong>ja</strong> talotekniikka-alan yritysten <strong>ja</strong> muiden<br />
toimijoiden olla lähi-vuosina riittävän aktiivisesti mukana oh<strong>ja</strong>amassa direktiivin<br />
kansallista täytän-töönpanoa.<br />
REFERENSSILUETTELO<br />
LVI 10-40045 Tulisi<strong>ja</strong><strong>lämmitys</strong>. Rakennustietosäätiö RTS, 2000.<br />
Hyytiäinen, H., Pientalon tulisi<strong>ja</strong>t. Rakennustieto Oy, 2000.<br />
Tuomaala, P. Simonson, C. J. and Piira, K. 2002. Validation of Coupled Air Fow<br />
and Heat Transfer Routines in a Building Simulation Tool. ASHRAE<br />
Transactions, Vol. 108, Number 1.<br />
Tuomaala, P. 2002. Implementation and evaluation of air flow and heat transfer<br />
routines for building simulation tools. Doctoral Thesis. VTT Publications 471.<br />
Helsinki University of Technology, Finland.
VTT Rakennus- <strong>ja</strong> yhdyskuntatekniikka, COMBI-tulokset 23.12.2002 26 (37)<br />
Liite 1. Laskennassa käytetyn testirakennuksen kevyt- <strong>ja</strong> raskasrakenteiset ulkovaipparakenteet<br />
<strong>ja</strong> U-arvot.<br />
Taulukko 1 Kevytrakenteisen pientalon rakenteet <strong>ja</strong> U-arvot.<br />
Rakenne<br />
U-arvo<br />
Ulkoseinä Ulkoverhous 28 mm<br />
0,22 W/m 2 ,K<br />
Tuuletusrako 22 mm<br />
Tuulensuo<strong>ja</strong>levy 50 mm (λ n =0,041 W/m,K)<br />
Eriste 125 mm (λ n =0,045 W/m,K)<br />
Kosteussulku<br />
Sisäverhouslevy 13 mm (λ n =0,23 W/m,K)<br />
Yläpoh<strong>ja</strong> Peltikate<br />
0,22 W/m 2 ,K<br />
Tuuletustila<br />
Eriste 150 mm (λ n =0,045 W/m,K)<br />
Kuitulevy 12 mm (λ n =0,085 W/m,K)<br />
Eriste 40 mm (λ n =0,053 W/m,K)<br />
Sisäverhouslevy 12 mm (λ n =0,16 W/m,K)<br />
Alapoh<strong>ja</strong> Perusmaa<br />
0,33 W/m 2 ,K (pelkkä lattiarakenne)<br />
Tiivistetty sora 300 mm<br />
Solupolystyreeni 100 mm (λ n =0,037 W/m,K)<br />
Teräsbetoni 100 mm (λ n =1,7 W/m,K)<br />
Pintamateriaali 2,5 mm (λ n =0,045 W/m,K)<br />
Ikkunat 1,8 W/m 2 ,K<br />
Ovet 0,74 W/m 2 ,K<br />
Taulukko 2. Raskasrakenteisen pientalon rakenteet <strong>ja</strong> U-arvot<br />
Rakenne<br />
U-arvo<br />
Ulkoseinä Julkisivuelementti 85 mm (λ n =1,7 W/m,K) 0,22 W/m 2 ,K<br />
Eriste 156 mm (λ n =0,037 W/m,K)<br />
Betoni 100 mm (λ n =1,7 W/m,K)<br />
Tasoite 5 mm (λ n =1,2 W/m,K)<br />
Yläpoh<strong>ja</strong> Bitumihuopa<br />
0,22 W/m 2 ,K<br />
Eriste 9 mm (λ n =0,041 W/m,K)<br />
Eriste 140 mm (λ n =0,037 W/m,K)<br />
Tasoite 2 mm (λ n =0,9 W/m,K)<br />
Ontelolaatta 265 mm<br />
Tasoite 2 mm (λ n =0,9 W/m,K)<br />
Alapoh<strong>ja</strong> Perusmaa<br />
0,33 W/m 2 ,K (pelkkä lattiarakenne)<br />
Tiivistetty sora 300 mm<br />
Solupolystyreeni 100 mm (λ n =0,037 W/m,K)<br />
Teräsbetoni 100 mm (λ n =1,7 W/m,K)<br />
Pintamateriaali 2,5 mm (λ n =0,045 W/m,K)<br />
Ikkunat 1,8 W/m 2 ,K<br />
Ovet 0,74 W/m 2 ,K
VTT Rakennus- <strong>ja</strong> yhdyskuntatekniikka, COMBI-tulokset 23.12.2002 27 (37)<br />
Liite 2. Laskennassa käytetyt raskas- <strong>ja</strong> kevytrakenteisen takan materiaaliominaisuudet<br />
<strong>ja</strong> massat.<br />
Raskas takka<br />
Kevyt takka<br />
Materiaaliominaisuudet<br />
λ = 2,92 W/m,K<br />
ρ = 6500 kg/m 3<br />
c p = 960 kJ/kg,K<br />
a = 4,679·10 -7 m 2 /s<br />
λ = 0,292 W/m,K<br />
ρ = 650 kg/m 3<br />
c p = 960 kJ/kg,K<br />
a = 4,679·10 - 7 m 2 /s<br />
Massa<br />
3560 kg<br />
356 kg
VTT Rakennus- <strong>ja</strong> yhdyskuntatekniikka, COMBI-tulokset 23.12.2002 28 (37)<br />
Liite 3. Laskennallisesti arvioidut kevyt- <strong>ja</strong> raskasrakenteisen tulisi<strong>ja</strong>n hyödyntämisasteet<br />
eri ulkolämpötiloilla kevyt- <strong>ja</strong> raskasrakenteisessa pientalossa - ideaali<strong>lämmitys</strong>.<br />
1.00<br />
0.90<br />
0.80<br />
0.70<br />
0.60<br />
0.50<br />
Raskas takka<br />
Kevyt takka<br />
0.40<br />
0.30<br />
0.20<br />
0.10<br />
0.00<br />
-30 -25 -20 -15 -10 -5 0<br />
Kuva 1. Kevyt talo, ideaali<strong>lämmitys</strong>.<br />
1<br />
0.9<br />
0.8<br />
0.7<br />
0.6<br />
0.5<br />
Raskas takka<br />
Kevyt takka<br />
0.4<br />
0.3<br />
0.2<br />
0.1<br />
0<br />
-30 -25 -20 -15 -10 -5 0<br />
Kuva 2. Raskasrakenteinen talo, ideaali<strong>lämmitys</strong>.
VTT Rakennus- <strong>ja</strong> yhdyskuntatekniikka, COMBI-tulokset 23.12.2002 29 (37)<br />
Liite 4. Laskennallisesti arvioidut kevyt- <strong>ja</strong> raskasrakenteisen tulisi<strong>ja</strong>n hyödyntämisasteet<br />
eri ulkolämpötiloilla kevyt- <strong>ja</strong> raskasrakenteisessa pientalossa - lattia<strong>lämmitys</strong>.<br />
1.00<br />
0.90<br />
0.80<br />
0.70<br />
0.60<br />
0.50<br />
Raskas takka<br />
Kevyt takka<br />
0.40<br />
0.30<br />
0.20<br />
0.10<br />
0.00<br />
-30 -25 -20 -15 -10 -5 0<br />
Kuva 1. Kevytrakenteinen talo, lattia<strong>lämmitys</strong>.<br />
1<br />
0.9<br />
0.8<br />
0.7<br />
0.6<br />
0.5<br />
Raskas takka<br />
Kevyt takka<br />
0.4<br />
0.3<br />
0.2<br />
0.1<br />
0<br />
-30 -25 -20 -15 -10 -5 0<br />
Kuva 2. Raskasrakenteinen talo, lattia<strong>lämmitys</strong>.
VTT Rakennus- <strong>ja</strong> yhdyskuntatekniikka, COMBI-tulokset 23.12.2002 30 (37)<br />
Liite 5. Laskennallisesti arvioidut kokonais<strong>lämmitys</strong>tehot, takkahuoneen lämpötilat <strong>ja</strong><br />
keittiön lämpötilat ilman tulisi<strong>ja</strong>a <strong>sekä</strong> kevyt- että raskasrakenteisilla tulisijoilla<br />
(kevytrakenteinen talo, ideaalinen lämmityksen säätö). Vasemmanpuoleiset<br />
tulokset ulkolämpötilalla 0 °C, <strong>ja</strong> oikealla puolella vastaavat tulokset ulkolämpötilalla<br />
-26 °C.<br />
Ulkolämpötila 0 °C Ulkolämpötila -26 °C<br />
7000<br />
7000<br />
6000<br />
6000<br />
5000<br />
5000<br />
TEHO, W<br />
4000<br />
3000<br />
TEHO, W<br />
4000<br />
Ei takkaa<br />
Kevyt takka<br />
Raskas takka<br />
3000<br />
Ei takkaa<br />
Kevyt takka<br />
Raskas takka<br />
2000<br />
2000<br />
1000<br />
1000<br />
0<br />
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24<br />
AIKA, h<br />
0<br />
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24<br />
AIKA, h<br />
LÄMPÖTILA, o C<br />
33<br />
32<br />
31<br />
30<br />
29<br />
28<br />
27<br />
26<br />
25<br />
24<br />
23<br />
22<br />
21<br />
20<br />
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24<br />
AIKA, h<br />
LÄMPÖTILA, o C<br />
33<br />
32<br />
31<br />
30<br />
29<br />
28<br />
Ei takkaa27<br />
Kevyt takka<br />
Raskas takka 26<br />
25<br />
24<br />
23<br />
22<br />
21<br />
20<br />
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24<br />
AIKA, h<br />
Ei takkaa<br />
Kevyt takka<br />
Raskas takka<br />
30<br />
29<br />
28<br />
27<br />
30<br />
29<br />
28<br />
27<br />
LÄMPÖTILA, o C<br />
26<br />
25<br />
24<br />
LÄMPÖTILA, o C<br />
26<br />
Ei takkaa<br />
Kevyt takka 25<br />
Raskas takka<br />
24<br />
Ei takkaa<br />
Kevyt takka<br />
Raskas takka<br />
23<br />
23<br />
22<br />
22<br />
21<br />
21<br />
20<br />
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24<br />
20<br />
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24<br />
AIKA, h<br />
AIKA, h
VTT Rakennus- <strong>ja</strong> yhdyskuntatekniikka, COMBI-tulokset 23.12.2002 31 (37)<br />
Liite 6. Laskennallisesti arvioidut makuuhuoneiden 3, 2 <strong>ja</strong> 1 lämpötilat ilman tulisi<strong>ja</strong>a <strong>sekä</strong><br />
kevyt- että raskasrakenteisilla tulisijoilla (kevytrakenteinen talo, ideaalinen lämmityksen<br />
säätö). Vasemmanpuoleiset tulokset ulkolämpötilalla 0 °C, <strong>ja</strong> oikealla<br />
puolella vastaavat tulokset ulkolämpötilalla -26 °C.<br />
Ulkolämpötila 0 °C Ulkolämpötila -26 °C<br />
25<br />
25<br />
24<br />
24<br />
LÄMPÖTILA, o C<br />
23<br />
22<br />
LÄMPÖTILA, o C<br />
23<br />
Ei takkaa<br />
Kevyt takka<br />
Raskas takka<br />
22<br />
Ei takkaa<br />
Kevyt takka<br />
Raskas takka<br />
21<br />
21<br />
20<br />
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24<br />
AIKA, h<br />
20<br />
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24<br />
AIKA, h<br />
25<br />
25<br />
24<br />
24<br />
LÄMPÖTILA, o C<br />
23<br />
22<br />
LÄMPÖTILA, o C<br />
Ei takkaa<br />
23<br />
Kevyt takka<br />
Raskas takka<br />
22<br />
Ei takkaa<br />
Kevyt takka<br />
Raskas takka<br />
21<br />
21<br />
20<br />
20<br />
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24<br />
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24<br />
AIKA, h<br />
AIKA, h<br />
25<br />
25<br />
24<br />
24<br />
LÄMPÖTILA, o C<br />
23<br />
22<br />
LÄMPÖTILA, o C<br />
Ei takkaa<br />
23<br />
Kevyt takka<br />
Raskas takka<br />
22<br />
Ei takkaa<br />
Kevyt takka<br />
Raskas takka<br />
21<br />
21<br />
20<br />
20<br />
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24<br />
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24<br />
AIKA, h<br />
AIKA, h
VTT Rakennus- <strong>ja</strong> yhdyskuntatekniikka, COMBI-tulokset 23.12.2002 32 (37)<br />
Liite 7. Laskennallisesti arvioidut kokonais<strong>lämmitys</strong>tehot, takkahuoneen lämpötilat <strong>ja</strong><br />
keittiön lämpötilat ilman takkaa <strong>sekä</strong> kevyt- että raskasrakenteisilla tulisijoilla<br />
(raskasrakenteinen talo, ideaalinen lämmityksen säätö). Vasemmanpuoleiset<br />
tulokset ulkolämpötilalla 0 °C, <strong>ja</strong> oikealla puolella vastaavat tulokset ulkolämpötilalla<br />
-26 °C.<br />
Ulkolämpötila 0 °C Ulkolämpötila -26 °C<br />
7000<br />
7000<br />
6000<br />
6000<br />
5000<br />
5000<br />
TEHO, W<br />
4000<br />
3000<br />
TEHO, W<br />
4000<br />
Ei takkaa<br />
Kevyt takka<br />
Raskas 3000 takka<br />
Ei takkaa<br />
Kevyt takka<br />
Raskas takka<br />
2000<br />
2000<br />
1000<br />
1000<br />
0<br />
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24<br />
AIKA, h<br />
0<br />
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24<br />
AIKA, h<br />
LÄMPÖTILA, o C<br />
33<br />
32<br />
31<br />
30<br />
29<br />
28<br />
27<br />
26<br />
25<br />
24<br />
23<br />
22<br />
21<br />
20<br />
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24<br />
AIKA, h<br />
LÄMPÖTILA, o C<br />
33<br />
32<br />
31<br />
30<br />
29<br />
28<br />
Ei takkaa<br />
27<br />
Kevyt takka<br />
Raskas 26 takka<br />
25<br />
24<br />
23<br />
22<br />
21<br />
20<br />
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24<br />
AIKA, h<br />
Ei takkaa<br />
Kevyt takka<br />
Raskas takka<br />
30<br />
29<br />
28<br />
27<br />
30<br />
29<br />
28<br />
27<br />
LÄMPÖTILA, o C<br />
26<br />
25<br />
24<br />
LÄMPÖTILA, o C<br />
26<br />
Ei takkaa<br />
Kevyt takka 25<br />
Raskas takka<br />
24<br />
Ei takkaa<br />
Kevyt takka<br />
Raskas takka<br />
23<br />
23<br />
22<br />
22<br />
21<br />
21<br />
20<br />
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24<br />
20<br />
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24<br />
AIKA, h<br />
AIKA, h
VTT Rakennus- <strong>ja</strong> yhdyskuntatekniikka, COMBI-tulokset 23.12.2002 33 (37)<br />
Liite 8. Laskennallisesti arvioidut makuuhuoneiden 3, 2 <strong>ja</strong> 1 lämpötilat ilman tulisi<strong>ja</strong>a <strong>sekä</strong><br />
kevyt- että raskasrakenteisilla tulisijoilla (raskasrakenteinen talo, ideaalinen lämmityksen<br />
säätö). Vasemmanpuoleiset tulokset ulkolämpötilalla 0 °C, <strong>ja</strong> oikealla<br />
puolella vastaavat tulokset ulkolämpötilalla -26 °C.<br />
Ulkolämpötila 0 °C Ulkolämpötila -26 °C<br />
25<br />
25<br />
24<br />
24<br />
LÄMPÖTILA, o C<br />
23<br />
22<br />
LÄMPÖTILA, o C<br />
Ei takkaa<br />
Kevyt takka<br />
Raskas takka<br />
23<br />
22<br />
Ei takkaa<br />
Kevyt takk<br />
Raskas ta<br />
21<br />
21<br />
20<br />
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24<br />
20<br />
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24<br />
AIKA, h<br />
AIKA, h<br />
25<br />
25<br />
24<br />
24<br />
LÄMPÖTILA, o C<br />
23<br />
22<br />
LÄMPÖTILA, o C<br />
Ei takkaa<br />
Kevyt takka<br />
Raskas takka<br />
23<br />
22<br />
Ei takkaa<br />
Kevyt takk<br />
Raskas ta<br />
21<br />
21<br />
20<br />
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24<br />
20<br />
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24<br />
AIKA, h<br />
AIKA, h<br />
25<br />
25<br />
24<br />
24<br />
LÄMPÖTILA, o C<br />
23<br />
22<br />
LÄMPÖTILA, o C<br />
Ei takkaa<br />
Kevyt takka<br />
Raskas takka<br />
23<br />
22<br />
Ei takkaa<br />
Kevyt takk<br />
Raskas ta<br />
21<br />
21<br />
20<br />
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24<br />
20<br />
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24<br />
AIKA, h<br />
AIKA, h
VTT Rakennus- <strong>ja</strong> yhdyskuntatekniikka, COMBI-tulokset 23.12.2002 34 (37)<br />
Liite 9. Laskennallisesti arvioidut kokonais<strong>lämmitys</strong>tehot, takkahuoneen lämpötilat <strong>ja</strong><br />
keittiön lämpötilat ilman takkaa <strong>sekä</strong> kevyt- että raskasrakenteisilla tulisijoilla<br />
(kevytrakenteinen talo, lattia<strong>lämmitys</strong>). Vasemmanpuoleiset tulokset ulkolämpötilalla<br />
0 °C, <strong>ja</strong> oikealla puolella vastaavat tulokset ulkolämpötilalla -26 °C.<br />
Ulkolämpötila 0 °C Ulkolämpötila -26 °C<br />
TEHO, W<br />
15000<br />
14000<br />
13000<br />
12000<br />
11000<br />
10000<br />
9000<br />
8000<br />
7000<br />
6000<br />
5000<br />
4000<br />
3000<br />
2000<br />
1000<br />
0<br />
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24<br />
AIKA, h<br />
TEHO, W<br />
15000<br />
14000<br />
13000<br />
12000<br />
11000<br />
10000<br />
9000<br />
Ei takkaa<br />
8000<br />
Kevyt takka<br />
Raskas 7000 takka<br />
6000<br />
5000<br />
4000<br />
3000<br />
2000<br />
1000<br />
0<br />
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24<br />
AIKA, h<br />
Ei takkaa<br />
Kevyt takka<br />
Raskas takka<br />
LÄMPÖTILA, o C<br />
33<br />
32<br />
31<br />
30<br />
29<br />
28<br />
27<br />
26<br />
25<br />
24<br />
23<br />
22<br />
21<br />
20<br />
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24<br />
AIKA, h<br />
LÄMPÖTILA, o C<br />
33<br />
32<br />
31<br />
30<br />
29<br />
28<br />
Ei takkaa 27<br />
Kevyt takka<br />
Raskas 26 takka<br />
25<br />
24<br />
23<br />
22<br />
21<br />
20<br />
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24<br />
AIKA, h<br />
Ei takkaa<br />
Kevyt takka<br />
Raskas takka<br />
30<br />
29<br />
28<br />
27<br />
30<br />
29<br />
28<br />
27<br />
LÄMPÖTILA, o C<br />
26<br />
25<br />
24<br />
LÄMPÖTILA, o C<br />
26<br />
Ei takkaa<br />
Kevyt takka 25<br />
Raskas takka<br />
24<br />
Ei takkaa<br />
Kevyt takka<br />
Raskas takka<br />
23<br />
23<br />
22<br />
22<br />
21<br />
21<br />
20<br />
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24<br />
20<br />
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24<br />
AIKA, h<br />
AIKA, h
VTT Rakennus- <strong>ja</strong> yhdyskuntatekniikka, COMBI-tulokset 23.12.2002 35 (37)<br />
Liite 10. Laskennallisesti arvioidut makuuhuoneiden 3, 2 <strong>ja</strong> 1 lämpötilat ilman tulisi<strong>ja</strong>a <strong>sekä</strong><br />
kevyt- että raskasrakenteisilla tulisijoilla (kevytrakenteinen talo, lattia<strong>lämmitys</strong>).<br />
Vasemmanpuoleiset tulokset ulkolämpötilalla 0 °C, <strong>ja</strong> oikealla puolella vastaavat<br />
tulokset ulkolämpötilalla -26 °C.<br />
Ulkolämpötila 0 °C Ulkolämpötila -26 °C<br />
25<br />
25<br />
24<br />
24<br />
LÄMPÖTILA, o C<br />
23<br />
22<br />
LÄMPÖTILA, o C<br />
Ei takkaa<br />
Kevyt takka<br />
Raskas takka<br />
23<br />
22<br />
Ei takkaa<br />
Kevyt takk<br />
Raskas ta<br />
21<br />
21<br />
20<br />
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24<br />
20<br />
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24<br />
AIKA, h<br />
AIKA, h<br />
25<br />
25<br />
24<br />
24<br />
LÄMPÖTILA, o C<br />
23<br />
22<br />
23<br />
Ei takkaa<br />
Kevyt takka<br />
Raskas takka<br />
LÄMPÖTILA, o C<br />
22<br />
Ei takkaa<br />
Kevyt takk<br />
Raskas ta<br />
21<br />
21<br />
20<br />
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24<br />
AIKA, h<br />
20<br />
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24<br />
AIKA, h<br />
25<br />
25<br />
24<br />
24<br />
LÄMPÖTILA, o C<br />
23<br />
22<br />
Ei takkaa<br />
Kevyt takka<br />
LÄMPÖTILA, o C<br />
Raskas takka<br />
23<br />
22<br />
Ei takkaa<br />
Kevyt takk<br />
Raskas ta<br />
21<br />
21<br />
20<br />
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24<br />
AIKA, h<br />
20<br />
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24<br />
AIKA, h
VTT Rakennus- <strong>ja</strong> yhdyskuntatekniikka, COMBI-tulokset 23.12.2002 36 (37)<br />
Liite 11. Laskennallisesti arvioidut kokonais<strong>lämmitys</strong>tehot, takkahuoneen lämpötilat <strong>ja</strong><br />
keittiön lämpötilat ilman takkaa <strong>sekä</strong> kevyt- että raskasrakenteisilla tulisijoilla<br />
(raskasrakenteinen talo, lattia<strong>lämmitys</strong>). Vasemmanpuoleiset tulokset ulkolämpötilalla<br />
0 °C, <strong>ja</strong> oikealla puolella vastaavat tulokset ulkolämpötilalla -26 °C.<br />
Ulkolämpötila 0 °C Ulkolämpötila -26 °C<br />
TEHO, W<br />
15000<br />
14000<br />
13000<br />
12000<br />
11000<br />
10000<br />
9000<br />
8000<br />
7000<br />
6000<br />
5000<br />
4000<br />
3000<br />
2000<br />
1000<br />
0<br />
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 101112131415161718192021222324<br />
AIKA, h<br />
TEHO, W<br />
15000<br />
14000<br />
13000<br />
12000<br />
11000<br />
10000<br />
9000<br />
Ei takkaa 8000<br />
Kevyt takka<br />
Raskas 7000 takka<br />
6000<br />
5000<br />
4000<br />
3000<br />
2000<br />
1000<br />
0<br />
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24<br />
AIKA, h<br />
Ei takkaa<br />
Kevyt takka<br />
Raskas takka<br />
LÄMPÖTILA, o C<br />
35<br />
34<br />
33<br />
32<br />
31<br />
30<br />
29<br />
28<br />
27<br />
26<br />
25<br />
24<br />
23<br />
22<br />
21<br />
20<br />
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24<br />
AIKA, h<br />
LÄMPÖTILA, o C<br />
33<br />
32<br />
31<br />
30<br />
29<br />
28<br />
Ei takkaa 27<br />
Kevyt takka<br />
Raskas 26 takka<br />
25<br />
24<br />
23<br />
22<br />
21<br />
20<br />
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24<br />
AIKA, h<br />
Ei takkaa<br />
Kevyt takka<br />
Raskas takka<br />
30<br />
29<br />
28<br />
27<br />
30<br />
29<br />
28<br />
27<br />
LÄMPÖTILA, o C<br />
26<br />
25<br />
24<br />
LÄMPÖTILA, o C<br />
26<br />
Ei takkaa<br />
Kevyt takka 25<br />
Raskas takka<br />
24<br />
Ei takkaa<br />
Kevyt takka<br />
Raskas takka<br />
23<br />
23<br />
22<br />
22<br />
21<br />
21<br />
20<br />
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24<br />
AIKA, h<br />
20<br />
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24<br />
AIKA, h
VTT Rakennus- <strong>ja</strong> yhdyskuntatekniikka, COMBI-tulokset 23.12.2002 37 (37)<br />
Liite 12. Laskennallisesti arvioidut makuuhuoneiden 3, 2 <strong>ja</strong> 1 lämpötilat ilman tulisi<strong>ja</strong>a <strong>sekä</strong><br />
kevyt- että raskasrakenteisilla tulisijoilla (raskarakenteinen talo, lattia<strong>lämmitys</strong>).<br />
Vasemmanpuoleiset tulokset ulkolämpötilalla 0 °C, <strong>ja</strong> oikealla puolella vastaavat<br />
tulokset ulkolämpötilalla -26 °C.<br />
Ulkolämpötila 0 °C Ulkolämpötila -26 °C<br />
25<br />
25<br />
24<br />
24<br />
LÄMPÖTILA, o C<br />
23<br />
22<br />
23<br />
Ei takkaa<br />
Kevyt takka<br />
Raskas takka<br />
LÄMPÖTILA, o C<br />
22<br />
Ei takkaa<br />
Kevyt takk<br />
Raskas ta<br />
21<br />
21<br />
20<br />
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24<br />
AIKA, h<br />
20<br />
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24<br />
AIKA, h<br />
25<br />
25<br />
24<br />
24<br />
LÄMPÖTILA, o C<br />
23<br />
22<br />
23<br />
Ei takkaa<br />
Kevyt takka<br />
Raskas takka<br />
LÄMPÖTILA, o C<br />
22<br />
Ei takkaa<br />
Kevyt takk<br />
Raskas ta<br />
21<br />
21<br />
20<br />
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24<br />
AIKA, h<br />
20<br />
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24<br />
AIKA, h<br />
25<br />
25<br />
24<br />
24<br />
LÄMPÖTILA, o C<br />
23<br />
22<br />
23<br />
Ei takkaa<br />
Kevyt takka<br />
Raskas takka<br />
LÄMPÖTILA, o C<br />
22<br />
Ei takkaa<br />
Kevyt takk<br />
Raskas ta<br />
21<br />
21<br />
20<br />
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24<br />
20<br />
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24<br />
AIKA, h<br />
AIKA, h