Kuva: Pauli Seppälä

Tarkkasilmäinen saattaa huomata kaarinalaisen As Oy Emännänkatu 2:n katolle ilmaantuneen huippuimuriyksikön. Siihen sijoitettu harjalämmönsiirrin poimii vuodessa lähes 150 megawattia lämpöä, joka palautetaan lämpöpumpun avulla lämmitykseen.

Muutaman kymmenen vuoden ikäinen kerrostalo puhaltaa taivaan tuuliin satoja megawattitunteja vuodessa. Tämän energian voi palauttaa kiinteistön ja käyttöveden lämmitykseen poistoilmalämpöpumpulla. Yleensä lämpöpumpun liittäminen päälämmitysjärjestelmään on kokeneiden lvi-asentajien tapauskohtaista käsityötä. Tutustuimme hankkeeseen, jossa kehitetään tehdasvalmisteista, taloon kytkentöjä vaille valmiina kannettavaa vaihtoehtoa.

Rakennusten energiatehokkuudesta keskustelu ajautuu joskus U-arvoihin ja muuhun insinöörihepreaan, joka menee yli taloyhtiön hallituksen maallikkojäsenen hilseen. Yksi suomalaisen kerrostalokannan merkittävimmistä energiatehokkuusongelmista on kuitenkin helppo ymmärtää jo talonpoikaisjärjellä.

Voi vaikka tehdä havainnollisen kokeen: kiipeää talvipakkasella tavanomaisen, 70-luvun tienoilla rakennetun kerrostalon katolle ja kurkkaa poistoilmatorveen. Tuijottaessaan sinne tukka putkella huomaa, että ilmastointi yrittää epätoivoisesti tuoda kesän talven keskelle ja puhkuu ulos 21-asteista ilmaa. Kelit eivät tällä kurin lämpene, mutta energiaa palaa hurjasti hukkaan.

Niin sanotulla yksisuuntaisella ilmanvaihdolla varustetun kerrostalon energiatase on sellainen, että noin kolmasosa kiinteistön lämmitykseen käytetystä energiasta karkaa ulos ilmanvaihdon mukana. Jos edes osa tästä harakoille menneestä energiasta saataisiin talteen, se supistaisi yksittäisen taloyhtiön energialaskua huomattavasti. Ja koska edellä kuvattu ongelma on kiinteistökannassamme erittäin yleinen, vaikutus oli merkillepantava jopa valtakunnan tason päästötalkoissa.

Lämpöpumppu ei katso energian alkuperää

Nykyrakentamisessa käytetään kaksisuuntaista ilmanvaihtoa. Se on varustettu lämmöntalteenotolla, joka kaappaa talteen leijonanosan poistoilman sisältämästä lämpöenergiasta.

Tällaisen järjestelmän rakentaminen jälkikäteen vanhaan kiinteistöön on kallista ja haastavaa, joskus jopa mahdotonta. Ongelmallista on erityisesti tilan löytäminen tuloilmakanaville.

Poistoilman lämpöenergian hyödyntämiseen on myös helpompi saneerausratkaisu. Lämpö voidaan siirtää lämmönkeruupiirin nesteeseen ja johtaa lämpöpumpulle, joka käyttää sen kiinteistön ja käyttöveden lämmittämiseen.

– Sovelluksena poistoilmalämpöpumppu on hyvin samankaltainen kuin maalämpöpumppu. Ei lämpöpumppu tiedä, tuleeko lämpö maasta, poistoilmasta tai jostain muualta, kuvailee tekninen johtaja Rami Aaltonen lämmityslaitteita valmistavasta Kaukora Oy:stä poistoilmalämpöpumpun ideaa.

Osa hybridijärjestelmää

Poistoilmalämpöpumpusta ei Suomen oloissa ole kiinteistön ainoaksi lämmönlähteeksi, vaan se osallistuu lämmitykseen osana hybridijärjestelmää. Samaan kokonaisuuteen voi liittyä kauko- tai maalämpö, öljy- tai sähkölämmitys, aurinkoenergia tai jokin näiden kombinaatio.

Hybridijärjestelmän osaset on tavattu liittää yhteen luovien ja taitavien lvi-”pellepelottomien” käsityönä. Tällaiset paikan päällä loihdittavat, ainutkertaiset taideteokset käsittävät varmasti kiehtovia oivalluksia, mutta ovat tuskin kustannustehokkain, nopein tai varmin tapa toimia.

Kaukorassa on kehitetty muutama vuosi järjestelmää, jossa poistoilmalämpöpumpputekniikka ja sen kiinteistön päälämmitysjärjestelmään yhdistävät liitynnät on paketoitu tehdasvalmiiseen tuotteeseen. Näin työmaalle jäävät työvaiheet minimoidaan ja laitteisto kytketään paikoilleen nopeasti.

– Perinteisesti joku propellihattu on väännellyt systeemit valmiiksi polven päällä. Tässä lähtöajatus on, että tuote kootaan tehtaalla ja työmaalle jää mahdollisimman vähän tekemistä, kuvailee projektimyyntipäällikkö Teemu Korpela.

Pilottikoneikko pyöräkellarissa

Tehdasvalmis kiinteistölämmitinpaketti on testikäytössä useissa kohteissa. Ensimmäisenä valmistunut pilottikohde on pyörinyt kaarinalaisessa vuokrataloyhtiössä, As Oy Emännänkatu 2:ssa, reilun vuoden.

Järjestelmä koostuu kahdesta pääosasta. Katolle on sijoitettu katos, jossa sijaitsevat huippuimuri ja harjalämmönsiirrin.

Lämpöpumpun, sähköohjauskeskuksen ja käyttöveden esilämmitystankit sisältävä koneyksikkö on sijoitettu talon pyöräkellariin. Sen seinissä kumiseva pörinä paljastaa, että keskusyksikön takaseinä on vielä auki ja kohde edelleen erityisseurannassa, joskin täysin toimintakunnossa. Koteluituna systeemi on niin hiljainen, että sen voi laittaa vaikka rappukäytävään. Pömpeli on kooltaan 320 cm x 200 cm x 80 cm, joten se mahtui pyörävaraston ovesta helposti sisään.

Lisäksi järjestelmään kuuluu uusi kaukolämmön alajakokeskus. Kokonaisuutta voidaan täydentää tarvittaessa aurinkokeräimillä.

Pilottikohteessa on edetty hoppuilematta. Normaaliloissa asennustyö olisi käynyt noin viikossa näin: koneyksikkö kannetaan sisään pyörävarastoon ja huippuimuriyksikkö katolle, liitetään toisiinsa, kaukolämmön alajakokeskus laitetaan paikoilleen sekä kiinnitetään koneyksikköön ja voilà, valmista tuli.

– Isoja rakennusteknisiä töitä ei tarvita. Putket vedetään katolle roska- tai iv-kuilua tai muuta sopivaa reittiä pitkin. Tehtaalta lähteneeseen pakettiin kytketään paikan päällä kahdeksan putkea ja sähköt. Tässä on käytetty insinöörin aikaa reilusti ja mietitty asiat valmiiksi. Jos putkimies miettisi kytkennät paikan päällä ja hitsailisi palikat kasaan, herää kysymys, miten loppuun asti harkittu lopputulos olisi, pohtii Korpela.

Takaisin käyttöön jopa 150 MW vuodessa

Kytkennän jälkeen justeerataan säädöt kohdilleen. Järjestelmä on mahdollista kytkeä kaukovalvontaan. Tällöin vaikkapa aktiivinen taloyhtiön hallituksen jäsen voi tarkastella sen toimintaa kuvaavia käppyröitä ja muuta dataa tietokoneensa ruudulta.

26 huoneistoa käsittävän As Oy Emännänkadun poistoilmalämpöpumppu on tuotekehitysvaiheessa hahmotellun malliston pienin, nimellisteholtaan 22 kilowattia. Suurin malli on 60-kilowattinen. Oikea koko valitaan poistoilmamäärän perusteella. 22 kW:n yksikkö sopii 0,7–0,9 kuutiota, 60 kW:n yksikkö taas 2–2,5 kuutiota ilmaa tunnissa poistavaan kiinteistöön.

Katolle sijoitettu lämmönvaihdin sieppaa poistoilmasta lämpöenergian nesteeseen, joka johdetaan lämpöpumppuyksikölle. Se pyörii käytännössä ympäri vuoden, sillä poistoilma on varsin tasainen lämmönlähde. Kaukolämpöä käytetään ylimenevän tehontarpeen täyttämiseksi sekä käyttöveden tulistamiseen.

Kiinteistön +21-asteisesta poistoilmasta on imetty energiaa talteen niin, että nyt ilmastointitorvesta puhalletaan ulos noin 0-asteista ilmaa. Aiemmin taivaan tuuliin puhalletusta lämpöenergiasta pystytään palauttamaan käyttöön noin 140–150 megawattituntia vuodessa.

Mahdollisimman haaleaa lämpöä

Kevään mittaan on päästy noin 3,2–3,3:n cop:hen eli lämpökertoimeen. Tämä ei ole lopullinen luku, onhan järjestelmä keskeneräinen pilottikohde.

– Laskelmiemme mukaan tällainen systeemi on elinkaarikustannuksiltaan kaukolämpöön verrattuna järkevä, kun cop saadaan yli kolmen, kertoo Aaltonen.

Lämpöpumppu toimii optimaalisesti suhteellisen kapealla työalueella. Hyötysuhde laskee jyrkästi, jos laitteistolla yritetään vääntää liian kuumaa vettä.

Tämän vuoksi lämpöpumppu sopii hyvin hybridijärjestelmään kaukolämmön rinnalle. Käyttövesi voidaan tehdä tulistamalla viimeiset asteet edullisella vaihtoehdolla.

– Lämpöpumppukoneikoissa säätöfilosofia on aina cop:n optimointi. Tämä taas tapahtuu niin, että vältetään liian kuuman menoveden tekemistä. Järjestelmässä ei tehdä juuri yli 45-asteisia menovesiä, kertoo Aaltonen.

Poistoilmahybridiin pätee sama kuin muihinkin saneerauksiin. Se on taloudellisimmillaan silloin, kun vanha järjestelmä on tulossa elinkaarensa päähän. Jos huippuimuri ja lämmönvaihtimet on uusittava joka tapauksessa, ainoa ylimääräinen kustannus on lämpöpumppujärjestelmä.

– Hinta on aina ensimmäinen kysymys ja siihen on aina yhtä vaikea antaa vastausta. Kyse on paljon siitä, mikä on kohteen lähtötilanne. Yleensä takaisinmaksuaika on 5–10 vuotta, laskeskelee Korpela.

Energian kallistuminen luo innovaatioita

Aaltonen sanoo, että tehdasvalmiin poistoilmahybridin rakentaminen ei ole suomalaiselle insinööritaidolle kummoinen haaste. Kaikki vaaditut komponentit ovat olleet jo hyvän tovin kerättävissä markkinoilta.

Kyse on ollut tahtotilasta tehdä tuote, tai paremminkin sen puutteesta. Energia on ollut niin halpaa, että edes sitä ilmaiseksi mylläävä laite ei ole ollut alkuinvestoinnin vuoksi erityisen houkutteleva tuote.

Nyt tilanne on toinen. Vanhojen kiinteistöjen energiasaneerauksien kiinnostavuus on noussut tasajalkaa energian kallistumisen kanssa. Tämä on näkynyt maalämmön suosion räjähdysmäisenä kasvuna muutamana viime vuotena.

Kaikissa kiinteistöissä maalämpö ei ole vaihtoehto. Lämpökaivojen poraaminen on parkkiluolien päällä sijaitsevilla keskustatonteilla mahdotonta. Niilläkin keskusta-alueilla, joilla poraaminen teoriassa onnistuu, sitä koskevat määräykset ovat tiukentuneet tai tiukentumassa.

Poistoilmapumpulla energiansäästötalkoisiin saadaan sellaisetkin kiiinteistöt, joissa maalämpö ei ole vaihtoehto.