Tarkistuslaskentapyyntö OKT Pohjanmaa

[jukk]

Terve!

Tässä on nyt tullut seurattua pari vuotta toimivaa järjestelmää. Alusta asti oli vähän jännittävää seurata onko kaivo tarpeeksi syvä. Kun tämä on vanha hirsitalo missä kulutus ei oikein ollut tiedossa (ennen käytettiin öljyä ja ilmalämpöpumppua) ja kun samalla laajennettiin taloa piti vähän arvata mitoituksessa. Mutta nyt kun on lukemat tallessa, olisiko mahdollista laskea tietojen perusteella onko järjestelmä suunnilleen oikein mitoitettu? Kiinnostavimmat yksityiskohdat onko kaivo tarpeeksi syvä ja onko lämmityslaitteen teho riittävä. Tietäisi sitten myös paremmin tarvitseeko tehdä mahdollisia toimenpiteitä ja minkälaisia.

Tässä on vuoden 2019 kulutustiedot:
Niben sähkökulutus 6240 kWh (Nibellä oma kWh-mittari). Koko talon sähkökulutus yhteensä 16087 kWh, sisältää myös saunan 6 kW sähkökiuas ja noin 5 m² sähkölattia (mikä ei nyt paljon vaikuta).
Niben tuottama lämpöteho 17030 kWh, lämmin vesi 3014 kWh, yhteensä 20044 kWh vuodessa.
SCOP on siten 3,2 koko vuodelle.
Lisäys. Tarkistin että lämpövastuksella on tuotettu 8 kWh lämpöä ja 7 kWh lämmintä vettä vuonna 2019.

Kovimmissa pakkasissa keruupiirin lämpötilat tahtoo tippua alle -1 °C sisään ja -5 °C ulos. Kesällä noin +4 sisään ja 0 ulos. Näillä keleillä suunnilleen +1 - +0,5 sisään ja -2 - -3,5 ulos. Pumppu on nimellisteholtaan 6 kW Nibe joka on ajetttu täydellä teholla 8 kW, mutta kun ulkolämpötila laskee alle -25 °C pumppu on kerran sammunut johtuen liian matalasta keruupiirin lämpötilasta. Pumpun tehot vähennettiin sen jälkeen (helppo säätää kun kierroksia voi rajoittaa). Kuitenkaan ei ole huomattu että kallio olisi jäässä, vaan kaivolta tulevan kiertoaineen lämpötila nousee heti kun tehontarve pienenee. Kaivon lämpötila saattaa silti vielä laskea muutaman vuoden jälkeen. Mahdollisesti 6 kW teho riittäisi tässä (?). Suurin syy että nostettiin tehot oli pumpun huono säätö lämminvesiajojen jälkeen kun rupesi oskilloimaan pahasti eikä tahtonut päästä normaaliajoon kylmillä keleillä. Tämä on nyt täysin korjattu uusimmalla softapäivityksellä, että nyt voisi tänä talvena taas kokeilla rajoittaa tehoa enemmän.

Lämmitys:
Lämpöpumppu Nibe 1255 6kW.
Kaivo 170 m josta metalliputkea noin 10 m. Vedenpinta ei tiedossa.
Vanhalla puolella patterilämmitys, termostaatit poistettu.
Uudella puolella lattialämmitys Nibe ECS-40 shuntti.
Ilmanvaihto koneellinen Enervent Pingvin FTX.

Talon tiedot:
Puutalo 1,5-kerroksinen, 1927.
Lisätty siipi 2018.
Vanha huonommin eristetty puoli 114,5 m² patterilämmityksellä (josta alakerta 75,5 m² ja yläkerta 39 m²). Alakerrassa kuusi vanhaa H-20-tyyppistä patteria (45x120cm). Yläkerrassa patterit vaihdettu uudempiin C-21-tyyppisiin (niin tehokkaita että jouduttu kuristamaan).
Vuonna 2018 rakennettu laajennus, paremmin eristetty 53,5 m² lattialämmityksellä (josta alakerta 28,9 m² ja yläkerta 24,6 m²).
Yhteensä 168 m².
Talon ulkomitat: vanha osa noin 9,5 x 8,2 m, uusi osa 4,9 x 5,9 m. Tässä pitää tietenkin ottaa huomioon vanhan ja uuden osan liitoskohta joka on se 4,9 m (tältä osin sitten parempi "eristys" vanhalla puolella, mutta huonompi uudelle puolelle).
Huonekorkeus 2,70 alhaalla ja noin 2,20 ylhäällä.
Tilavuudet noin 290 m³ vanha osa (josta alakerta 204 m³, yläkerta 85,8 m³)
Uusi osa 130 m³ (josta alakerta 78 m³, yläkerta 52 m³).
Yhteensä noin 420 m³.
Vanha osa hirsi, tervapaperi ja laudoitus, rossipohja sahanpuru, katto sanomalehdet ja sahanpuru. Uudempi puoli on sitten nykyajan puukuitueristeellä (seinä 200, katto 300), puukuitutuulilevyllä (25 katto ja seinät) ja alapohja betonilaatta paksulla styroksikerroksella.
Vanhalla puolella 2-kertaiset ikkunat mallia 1927 (8 ikkunaa), uudella puolella 3-kertaiset ikkunat lämpölasilla (4 normaalikokoista ja 4 pienempää).
Sisälämpötila pidetään noin 21,5 °C lukemissa. Ilma liikkuu vanhan ja uuden osan välillä.

Tarvitaanko lisää tietoa?

Tavoite olisi lisätä varovasti eristettä vanhalla puolella, kunnostaa ikkunat ja mahdollisesti vaihtaa ainakin muutama vanha patteri vähän suurempaan. Mutta pelkään että jos kiertoveden lämpötila laskee isommilla pattereilla (nyt lähempänä 60 °C kovimmissa pakkasissa), COP paranee ja kalliosta otetaan vielä enemmän tehoa mikä kuormittaa kaivoa vielä enemmän (vaarallisen lähelle rajalukemia taas). Mutta eristäminen taas vähentäisi energiankulutusta, mikä sitten vähentäisi kaivon kuormitusta. Onko tämä oikein ajateltu?

Kiitos etukäteen.

Lisäys. Yksi huono puoli tällä järjestelmällä on vanhojen pattereiden napsuminen käyttövesijaksojen jälkeen. En tiedä pystyykö tekemään sille mitään.

Korjaus. Neliöt ja tilavuudet korjattu.

[tomppeli]

Koetin tehdä laskelman ja liitin siitä tulosteen omaan viestiisi.
Jos laskelman lähtötiedoissa on virheellisyyksiä, kerro niistä ja korjaan ne. Korjaaminen on helppoa.

Laskelmassa olevan lämpöpumpun antoteho 6,7 kW (= lämmitysteho),
pitää katsoa pumpun valmistajan tiedoista B0 W50 tai B0 W55 olosuhteissa.
B0 W35 olosuhteissa ilmoitettu lämmitysteho on isompi ja se saavutetaan vain lattialämmityksellä eikä päde patterilämmityksellä.
Jos kohteessa on vain osaksikin patterilämmitys, on mitoitus tehtävä patterilämmityksen mukaisesti.

Lämpökaivojen keskinäinen etäisyys laskelmassa on 25 metriä. Jos etäisyys jää pienemmäksi, tarvitaan syvemmät kaivot.
Laskelma antaa lämpökaivon aktiivisyvyyden. Kaivon yläosaan jäävää kuivaa osuutta ei lasketa aktiivisyvyydeksi.

Tässä laskelman tulos tiivistettynä:
Talo  ”jukk”   VAASA   (Pohjanmaa)
LÄMMITYSTARVE ILMAN LÄMMINTÄ KÄYTTÖVETTÄ  -  MUT = -28 °C               
- Vanha alakerta 1927: Patterilämmitys, 21,5 °C, 69 m2, 187 m3:      3,61 kW   11 072 kWh
- Vanha yläkerta 1927: Patterilämmitys, 21,5 °C, 45 m2, 99 m3:      1,23 kW   3 771 kWh
- Uusi alakerta 2018: Lattialämmitys, 21,5 °C, 24 m2, 65 m3:      0,95 kW   3 241 kWh
- Uusi yläkerta 2018: Lattialämmitys, 21,5 °C, 25 m2, 54 m3:      0,59 kW   1 833 kWh
RAKENNUKSEN  LÄMPÖHÄVIÖT  YHTEENSÄ   6,4 kW   19 916 kWh

VUOTUINEN LÄMMITYSTARVE:  PATTERILÄMMITYS - COP -laskennassa 46 °C  - menovesi lämpötila max 54 °C
• Kiinteistö,  163 m2,  405 m3          3,4 COP   5,93 kW   19 916 kWh
- Lämmin käyttövesi,   varaajatilavuus   0,19 m3 / 55 °C   3,0 COP   0,76 kW   4 800 kWh
- Yhteensä         3,3 SCOP   6,7 kWh   24 716 kWh
- Vähennetään taloussähkön lämmitysvaikutus   -2 155 kWh   0,58 kW   22 561 kWh
- Ei huomioitu mitään lisälämmitysmuotoja    0 kWh   0,00 kW   22 561 kWh
- Maalämmöllä tuotetaan            6,70 kW   22 561 kWh
- Sähkövastuksella tuotettavaksi jää      0 kWh
  Yhteensä               22 561 kWh

Tarvittava lämmityslaitteen lämmitysteho   6,7 kW
- Valitun lämmityslaitteen lämmitysteho,  ( Optimiteho )   6,7 kW
- Valitun lämpöpumpun teho riittää saakka   -28 °C
▪ Maasta kerätään          ( 3,3 COP)   4,8 kW   15 807 kWh
▪ Sähkölaitokselta tulee pumpun käyttösähköä   6 754 kWh
▪ Ostosähköä yhteensä  (pumpun käyttösähkö + vastuslämmitystä  0 kWh)   6 754 kWh

Tarvitaan 167 aktiivimetrin lämpökaivo. Keruun virtaus oltava vähintään 0,35 l/s (= 21 l/minuutissa).
Liitäntäputkitus pumpulta kaivolle.  Etäisyys kaivolle = 10 m   2 kpl   PE40x3.7   20 m
Kaivon aktiivisyvyydellä tarkoitetaan sitä kaivon syvyyttä, jossa keruuputkisto on aina veden ympäröimänä.
Alla keruupiirin painehäviö sileäseinämäisille keräinputkille virtauksella 0,35 l/s = 21 l/min = 1260 l/h:
• Kaivon painehäviö 0,35 l/sek virtauksella ja PE40*2.4 putkilla, ΔT = 3,3 K   27 kPa (0,27 bar)

• Tai vaakakeruupiiri, kostea savi, 375 metriä  = 1 x 400 m PEM40x3.7  SINIRAITA.
- Keruuputkien upotussyvyys vähintään 1 m.
...
Näyttä siltä, että lämpökaivo on riittävän syvä.
Kaivosta saatavaan lämpöenergian määrään ja tehoon vaikuttaa kallioperän kiviaineksen laatu.
Mitoituslaskennassa on oletuksena kiviainksen lämmönjohtoluku 3,0 W/mk.
...
Jos haluat, lähetän koko laskelman sinulle tavalliseen sähköpostiisi. Silloin voisit itse korjata virheelliset lähtötiedot.
Laskentaohjelman avaamiseen tarvitaan koneellesi ladattu ilmainen LibreOffice -toimisto-ohjelma.
Laskentapohja on myöskin ladattavissa täältä.
...
Tämäkin mitoituslaskelma on vain suuntaa antava; ei ole mikään takuumitoitus.
Luotettavimman suunnittelun ja mitoituksen saat paikalliselta alan ammattisuunnittelijalta.

[jukk]

Kiitos paljon! Tosi hyödyllistä tietoa. Varsinkin tuo 6,7 kW luku. Hyvä että kaivo on riittävän syvä (vaikka ei aivan tuohon aktiivisyvyyteen käytännössä ehkä pääse). Seurataan lämpötiloja...