Lämmitystehon tarve ulkolämpötilan laskiessa

[Sötkö]

Nibe-keskustelun lomassa, itse asian vierestä heitetty pohdinta ei herättänyt keskustelua, joten kokeillaan täällä.

Mistä johtuu lämmitystehon hetkellinen lisätarve, kun lämpötila laskee? Eli jos lämpötila laskee äkillisesti esimerkiksi 0 -> -10, niin pumppu käy pitkiä pätkiä senkin jälkeen, kun ulkolämpötilan vaatima veden lämpötila on saavutettu. Tehoa siis tarvitaan huomattavasti enemmän kuin ulkolämpötila vaatisi. Muutaman päivän kuluessa käyntiaika vakiintuu lyhyemmäksi.

[Xargo]

Kun pakkanen kiristyy nopeasti niin rakenteet täytyy lämmittää korkeampaan lämpötilaan, jotta niistä johtuva lämpö kumoaa talon ulkovaipan kautta johtuvan lisääntyneen lämpöhävikin.

Eli siis juju on siinä, että lämpöhävikin tietyllä eristystasolla määrää ulkoilman ja sisäilman välinen lämpötilaero. Mitä kylmempi ulkona on suhteessa sisäilmaan niin sitä suurempi teho ulkovaipan läpi johtuu. Ilmatiiveysasiat sitten vielä tähän päälle. Eli jos talon lämpöhäviö on vaikka 100W/K niin 20K lämpötilaerolla (0C ulkona, 20C sisällä) "talo kuluttaa" 2kW tehon. Jos ulkolämpötila tippuu -10C lukemaan niin kulutus nousee lukemaan 3kW. Tuo 1kW lisäteho pitää löytyä lämmönjaosta ja se saadaan aikaan nostamalla lämpöä luovuttavien pintojen lämpötilaa (oli ne sitten patterit tai lattialämmitys tai mikälie). Etenkin lattialämmitystalossa massiivisten betonilaattojen lämpötilan nosto ei ihan hetkessä hoidu, jolloin joudutaan jauhamaan jonkin aikaa suuremmalla teholla massaa lämpimämmäksi, jotta saadaan aikaan tilanne, missä lämmönjako pystyy vastaamaan tuohon lisääntyneeseen lämmöntarpeeseen. Kovin keveällä lämmönjaolla (ilmalämmitys, patterit, tms.) on se etu, että kelien muuttuessa se reagoi nopeammin kuin vaikka se lattialämmitys betonilaatassa.

Toisaalta massiivisilla rakenteilla tapahtuu sitten säiden lauhtuessa sama ilmiö toiseen suuntaan eli ei tarvitsekaan jauhaa niin paljoa lämpöä kuin ulkolämpötilasta voisi päätellä jos varaavat rakenteet ovat "ladattu korkeampaan lämpötilaan".

[Sötkö]

Esimerkissäsi ulkolämpötilan tippuessa -10 asteeseen tarvitaan 3 kW:n teho tilanteen vakioiduttua. Välittömästi lämpötilan laskettua tarvitaan kuitenkin jonkin aikaa enemmän kuin 3 kW siitä syystä, että vaipan rakenteita lämmitetään, kö? Enkä nyt tarkoita sitä aikaa, joka kuluu esim. pattereissa kiertävän veden lämpötilan nostamiseen. Lisätehoa tarvitaan, vaikka lämmönlähde reagoisi välittömästi.

[euroshopperi]

Ja vielä tällainenkin oli ittellä mielessä.

Vaikuttaako tällainen tuulikoordinaatisto sopivalta arviointiin noista tehomitoituksista. Tuolla esim -16,5° muuntuu jo 2m/s tuulella -21,8° teholliseksi viilennykseksi. 2m/s ei ole kyllä oikein mitään vielä, mutta jos lasketaan pumpun pärjäävän esim -20°  ja tuulta on sellaiset keskimäärin 2m/s, niin se tehoraja laskee tuolloin -15°:een ja sen jälkeen siis alkaa jo vastukset hyrrätä. Meilläkin on mittarin mukaan tuulta nytkin 1m/s, vaikkei edes tuule. Lämpötila on -15°, mutta siis tehollinen lämpötila sen -17,5°.

Unohtu tuo linkki siihen koordinaatistoon. Eli kun liikuttaa hiirtä siinä, niin saa näppärästi arvoja.

http://legacy.fmi.fi/src/tuotteet/PakkasenPurevuus/index.php

[Sötkö]

Äkkiseltään tulee mieleen, ettei tuota voi soveltaa rakennuksiin. Tuuli kyllä vaikuttaa selvästi siihen, miltä pakkanen enemmän tai vähemmän kostealla iholla tuntuu. Jos rakennuksessa on esim. lautaverhous ja sen alla tuuletusrako, niin tuuletusraossa olevaan lämpötilaan ei juuri tuuli vaikuta.

[Xargo]

Esimerkissäsi ulkolämpötilan tippuessa -10 asteeseen tarvitaan 3 kW:n teho tilanteen vakioiduttua. Välittömästi lämpötilan laskettua tarvitaan kuitenkin jonkin aikaa enemmän kuin 3 kW siitä syystä, että vaipan rakenteita lämmitetään, kö? Enkä nyt tarkoita sitä aikaa, joka kuluu esim. pattereissa kiertävän veden lämpötilan nostamiseen. Lisätehoa tarvitaan, vaikka lämmönlähde reagoisi välittömästi.

Siis nimenomaan lisätehontarve on se 1kW jos lämmönjako saadaan välittömästi luovuttamaan huonetilaan sen 3kW tehon. Näin ei kuitenkaan ole, koska lämmönjaolla on jokin massa, joka pitää lämmittää. Nyt tarkoitan siis muutakin tavaraa kuin se pelkkä kiertovesi. Ilmalämmityksellä voi vastata kohonneeseen tehontarpeeseen aikalailla välittömästi.

Se tilanteen vakioituminen siis johtuu lämpöä luovuttavien pintojen liian alhaisesta lämpötilasta. Riippuen tapauksesta noita lämpöä luovuttavia pintoja voivat olla muutkin kuin esim. patterit tai lattia. Tyypillisesti taitaa kuitenkin olla niin, että esim. seinissä on eristeen sisäpuolellakin jonkin verran massaa, joka tässä mielessä voidaan myös ajatella lämpöä luovuttavaksi pinnaksi. Varsinkin kivirakenteinen väli/alapohja varaa lämpöä. Samoin kuin väliseinät jne...

Jos ajatellaan massatonta ilmalämmitteistä taloa niin ei siinä käytännössä mitään "ylimääräistä" tehontarvetta tulisi. Toki ilmallakin jokin massa on eli pieni heitto siinäkin tulisi.

[kotikallio]

johtuu lämpöä luovuttavien pintojen liian alhaisesta lämpötilasta.

   Luovuttavien kyllä, ja lattialaatta massiiviradiaattorina on hyvä esimerkki energian sitojasta. Mutta seinä ja muut rakennuksen ei-radiaattorit minusta ovat enemmänkin huonetilan lämpönieluja, joita se radiaattori yrittää ilman välityksellä pitää lämpiminä.   Harakoitten suunnasta tilanne on tietysti toinen.  Kun seinän sisäpinta on pakkasen noustessa kuitenkin ilmeisesti pidettävä vain entisessä lämpötilassa (=huonelämpö), niin ei ole yhtä helppo ymmärtää mihin se energiapläjäys tarvitaan, jos itse lämmitys reagoisi välittömästi ulkoilman muutokseen, eikä jättämää syntyisi. Radiaattoritehon kasvu tietenkin tarvitaan pitämään se pintalämpö edes ennallaan, kun lämpövuo seinän läpi kasvaa.

Ei  ole tullut mitatuksi seinän pintalämpöjä, näkyykö siinä merkitsevää muutosta pakkasen kiristyessä. Yli huonelämmön se ei kuitenkaan nieluna nouse.

Tuo lämmityksen jättämä on kyllä yksi mahdollisuus, ainakin jos reaktio perustuu vasta huonelämmön alenemiseen, jolloin seinämassa on jo ehtinyt alijäähtyä.  Jonkinlainen jättämä voi olla käytännössä "pakollinen", jotta huonelämpö ei nousisi, ennenkuin lisäkylmä ehtii massiiviseinän läpi siirtyä pirtin puolelle.  Säätötekninen pulma tuo

[Xargo]

Ei  ole tullut mitatuksi seinän pintalämpöjä, näkyykö siinä merkitsevää muutosta pakkasen kiristyessä. Yli huonelämmön se ei kuitenkaan nieluna nouse.

Tuo lämmityksen jättämä on kyllä yksi mahdollisuus, ainakin jos reaktio perustuu vasta huonelämmön alenemiseen, jolloin seinämassa on jo ehtinyt alijäähtyä.  Jonkinlainen jättämä voi olla käytännössä "pakollinen", jotta huonelämpö ei nousisi, ennenkuin lisäkylmä ehtii massiiviseinän läpi siirtyä pirtin puolelle.  Säätötekninen pulma tuo

Joo nimenomaan säätötekninen pulma. Ulkovaipan lämmönluovutuksella tarkoitin siis sitä, että pakkasten kiristyessä ulkovaipan läpi kulkeva lämpövuo on suurempi, jolloin rakenteen lämmintä puolta pitää lämmittää suuremmalla teholla kuin lämpimämmillä keleillä. Eli siis vaikka ulkovaipan lämpimän puolen rakenteet eivät pakkasten kiristyessä (tyypillisesti) luovutakaan lämpöä huonetilaan niin ulkoilmaan päin kylläkin, joka siis pienentää tarvetta ottaa sama energiapaukku huoneilmasta. Eli siis huoneilma jäähtyy vähemmän jos ulkovaipassakin on puskuria. Sitten taas kun tuo puskuri on pakkasten kiristyessä kylmennyt jonkin verran niin lämmönjaon täytyy vastata tuohon lämpöalijäämään, jolloin jonkin aikaa tarvii jauhaa enempi energiaa kuin pelkästä ulkolämpötilasta voisi päätellä.

Edelleen musta tuo on helpoin ajatella ilmalämmitystapauksessa, koska ilma ei hirveästi paina ja sitä voidaan liikuttaa nopeasti. Pakkasten kiristyessä korvausilman täytyy olla aina vaan lämpimämpää, jotta huoneilma olisi tietyn lämpöistä. Se taas johtuu tosiaan siitä, että jos ulkovaipan lämmönvastus pysyy vakiona niin ulkovaipan läpi liikkuva lämpövuo muuttuu suoraan ulko- ja sisälämpötilojen erotuksen mukaan. Ilmaa lämmitetään siis sen verran enemmän (korkeampaan lämpötilaan) kuin mitä suurempi teho ulkovaipan läpi johtuu/vuotaa.

... niin ja toimii se samalla tavalla myös patterien ja/tai lattialämmityksenkin kanssa, mutta suuremmat massat aiheuttavat suuremmat viiveet.

... ja mitä tulee tuohon ulkoseinien sisäpinnan lämpötilaan eri ulkolämpötiloilla niin sitä kylmemmiksihän ne vetää, mitä vähemmän seinä on eristetty. Siis pakkasten kiristyessä. Eli siis juuri sama ilmiö mitä tuossa kirjotin että se lämpimän puolen rakenne luovuttaa energiaa ulos ja toimii siis samalla puskurina. Muutenhan ~sama teho otettaisiin huoneilmasta ja keveämmällä eristyksellä lämpövuo ulkovaipan yli on siis suurempi samalla lämpötilaerolla.

Mulla kun on seinässä kylmällä puolella 80mm betonia ja sisällä 120mm niin tämän puskuriefektin näkee kyllä hyvin lämpökameralla. Tuo ulkopuolen puskuri varsinkin toimii kiinnostavasti kun lämpiää kevätauringossa.

Tietenkin jos olisi lämmönjako ulkovaipassa niin sittenhän seinä voisikin olla sisäilmaa lämpimämpi. Oliko se nyt brittilässä kun oli ikkunalämmityksiä ihan tuotteistettukin... Eli siis vastuslanka ikkunalasiin.

[justus01]

Ontuva autovertaus: Auto tarvitsee 20kW tehoa kulkeakseen 100 km/h tunnissa, mutta 100kW kiihdyttääkseen 0-100 km/h 10 sekunnissa.

Mitä nopeampi lämpötilan nosto tarvitaan ja mitä isompi on massa, niin sitä enemmän tarvitaan lämmityslaittesta "ylimääräistä" tehoja.

[Sötkö]

Lyhyesti sanottuna: ylimääräinen teho tarvitaan vaipan lämpötilajakauman "päivittämiseen" ulkolämpötilan laskiessa.

Sehän on päivänselvää, että alhaisempi lämpötila vaatii enemmän tehoja, mutta tässähän oli kyse nimenomaan siitä lisätehosta, joka tarvitaan hetkellisesti sen jälkeen, kun esim. pattereiden+niissä kiertävän veden lämpötila on vakiintunut.

Tämän aiheen provosoimana mittasin eilen ulkoseinien sisäpintojen lämpötiloja. Ulkona oli pakkasta noin -18, sisällä huoneessa +21 ja seinän lämpötila +20. Joissain huoneissa oli viileämpää, mutta niissäkin seinän lämpötila yhden asteen alhaisempi. Seinissä 100mm villaa.

Hieman paranneltu autovertaus toimisi siten, että ajetaan vakionopeutta 100 km/h (vrt. vakio sisälämpötila), jolloin tarvitaan 20 kW teho. Sitten tulee pitkä ylämäki (vrt. ulkolämpötila laskee), jolloin tehoa tarvitaan esim. 25 kW. Paitsi että tuossa tilanteessa tehoa ei tarvita missään vaiheessa enempää kuin 25 kW, joten siinä mielessä vertaus ei toimi.

[seppaant]

Hieman paranneltu autovertaus toimisi siten, että ajetaan vakionopeutta 100 km/h (vrt. vakio sisälämpötila), jolloin tarvitaan 20 kW teho. Sitten tulee pitkä ylämäki (vrt. ulkolämpötila laskee), jolloin tehoa tarvitaan esim. 25 kW. Paitsi että tuossa tilanteessa tehoa ei tarvita missään vaiheessa enempää kuin 25 kW, joten siinä mielessä vertaus ei toimi.

Toimiipas vertaus.
Auton potentiaalienergia kasvaa ajettaessa ylämäkeä. Vertaa laatan korkeampaan lämpötilaan pakkasen kiristyessä.

ATS

[kotikallio]

Minusta myös kosteusmuutoksissa on selityspotentiaalia, osatekijänä. Tuntemattomia ovat kosteuden tiet (minulle), mutta mutta analogia rakennusaikaisen ylimääräkosteuden poistamiseen voisi tässä ehkä toimia.  Kun ulkolämpö alenee, myös sen kosteustaso alenee.  Seinä haihduttaa oman ylimääräkosteutensa päästäkseen uuteen tasapainotilaan ympäristönsä kanssa. Erilaiset seinärakenteet sitovat eri määrän kosteutta, ja näin vaikutus on talokohtainen.

[Sötkö]

Hieman paranneltu autovertaus toimisi siten, että ajetaan vakionopeutta 100 km/h (vrt. vakio sisälämpötila), jolloin tarvitaan 20 kW teho. Sitten tulee pitkä ylämäki (vrt. ulkolämpötila laskee), jolloin tehoa tarvitaan esim. 25 kW. Paitsi että tuossa tilanteessa tehoa ei tarvita missään vaiheessa enempää kuin 25 kW, joten siinä mielessä vertaus ei toimi.

Toimiipas vertaus.
Auton potentiaalienergia kasvaa ajettaessa ylämäkeä. Vertaa laatan korkeampaan lämpötilaan pakkasen kiristyessä.

ATS

Mutta enempää tehoa kuin 25 kW ei tarvita missään vaiheessa. Nyt kyse onkin siitä, että pakkasen kiristyttyä tarvitaan hetkellisesti enemmän tehoa kuin ulkolämpötila vaatisi ja lisätehoa tarvitaan senkin jälkeen, kun lämmönlähteen lämpötila on noussut. Esimerkiksi:

Päivä 1: Ulkolämpötila 0, tehontarve 2kW
Päivä 2: Ulkolämpötila -20, tehontarve 5kW
Päivä 3: Ulkolämpötila -20, tehontarve 5kW
Päivä 4: Ulkolämpötila -20, tehontarve 4,5kW
Päivä 5: Ulkolämpötila -20, tehontarve 4kW
Päivä 6: Ulkolämpötila -20, tehontarve 4kW
Jne.

Eli hetkellisesti tarvitaan tehoja enemmän, vaikka lämmönlähde reagoisi nopeastikin (tunneissa).

Autolla kun tullaan ylämäkeen, niin tehontarve kasvaa vähitellen vakiintuen tietylle tasolle.

[Sötkö]

Minusta myös kosteusmuutoksissa on selityspotentiaalia, osatekijänä. Tuntemattomia ovat kosteuden tiet (minulle), mutta mutta analogia rakennusaikaisen ylimääräkosteuden poistamiseen voisi tässä ehkä toimia.  Kun ulkolämpö alenee, myös sen kosteustaso alenee.  Seinä haihduttaa oman ylimääräkosteutensa päästäkseen uuteen tasapainotilaan ympäristönsä kanssa. Erilaiset seinärakenteet sitovat eri määrän kosteutta, ja näin vaikutus on talokohtainen.

Vähän tähän suuntaan otin asiaa esille tuolla Nibe-osaston puolella, mutta tässä yhteydessä itsekritiikki puuttui peliin 

[justus01]

Autolla kun tullaan ylämäkeen, niin tehontarve kasvaa vähitellen vakiintuen tietylle tasolle.

Tuon takia minusta tuo kiihdytys teoria soveltuu paremmin.
Ajataan 80 km/h (tehon tarve 20kw) => Kiihdytys 100 km/h nopeuteen (tehon tarve riippuu kiihdytysnopeudesta) => ajataan 100 km/h (tehon tarve 25 kW). Jos kaasu painetaan 80 km/h nopeudessa siten, että teho nousee 20 kW => 25 kW, niin nopeus toki nousee ja joskus 100 km/h nopeuskin saavutetaan. MUTTA jos tuo 100km/h nopeus halutaaan saavuttaa "samana päivänä" pitää tehot nostaa reilusti yli 25 kW:n.

Omalla ajotyylillä jokaisen nopeuden nostamisen jälkeen pitää kaasujalkaa vähän nostaa, että saa nopeuden nousun pysähtymään. Näkyy tuolla tiellä välillä sellaisiakin autoilijoita, jotka eivät saa nopeutta nostettu 80 => 100 ennen kuin seuraan 80 rajoitusalue alkaa. Liekö kyseessä osatehomitoitettu auto ilman sähkömoottoria 

[Sötkö]

Autolla kiihdyttäminen olisi hyvä vertaus sille, että huonelämpötilaa nostettaisiin. Enää en ole varma, onko kuitenkin kyse samasta asiasta 

Osatehomitoitettu autio ilman sähkömoottoria 

[justus01]

Autolla kiihdyttäminen olisi hyvä vertaus sille, että huonelämpötilaa nostettaisiin. Enää en ole varma, onko kuitenkin kyse samasta asiasta 

Osatehomitoitettu autio ilman sähkömoottoria 

Lämmitysjärjestelmän näkökulmasta ei ole mitään ero nostetaanko sisälämpötilaa vai laskeeko ulkolämpötila. Lämmönjakoverkosta on lämpötila verrattuna pyyntilämpötilaan on se mikä ratkaisee. Itse olen saanut sähkövastuksen peliin plussakelillä, kun ensimmäisenä syksynä räväytin kaikki kierrot auki kerralla ja laattia oli jäähtynyt +19c asteeseen ja lämmönjaon pyyntilämpötila oli +26c

Jos sisälämpötilaa nostetaa (käyrää nostetaan) nousee MLP:n pyyntilämpötila.
Jos ulkoilma kylmenee nousee MLP:n pyyntilämpötila.

Mitä isompi on pyyntilämpötilan ja lämmönjakoverkoston lämpötilaero sitä enemmän pitäisi saada pumpulta tehoja jotta lämpötilan korotus halutulle tasolle onnistuisi pyydetyssä ajassa. "Pyydetty aika" riippuu pumpun asetuksista.

[Sötkö]

Molemmat ymmärretään asian ydin, mutta ajatellaan vähän eri tavalla tuo autovertaus.

[ReinoEino]

Raksaajan autovertaus on minusta oikea ja selittää ilmiön. Olen Xargon kanssa samaa sanomassa myös.

Pohjimmiltaan on kyse varaavan massan vaikutuksesta. Varaava massa toimii tehoa antavan pumpun ja tehoa talosta ulosottavan lämpövirran "välissä".

Rautalangasta: Oletetaan, että halutaan vakio huoneen lämpötila, esim. 21 C. Ulkona on aluksi -10 C ja se laskee nopeasti -20 C:hen.

0. Eri ulkolämpötilojen vallitessa varaava massa, eli betoni, on eri lämpötilassa. Tämä on monille itsestäänselvyys, mutta todistetaan: Näin täytyy olla, koska jos betoni olisi samassa lämpötilassa, ulkopuolen matalamman lämpötilan vuoksi lämpötilagradientti olisi jyrkempi ja sisälämpötilan täytyisi olla tavoitetta alempi.

1. Aluksi ulkona on ollut pitkään -10 C. Varaavassa massassa on termistä energiaa jokin määrä, sanotaan 10 palloa (SI-järjestelmän perusyksikkö tilanteisiin, joissa ei haluta tarttua lillukanvarsiin, kuten siihen, ovatko lukuarvot realistisia). Pumppu, betoni ja ulkopuoli ovat saavuttaneet tasapainotilan siten, että pumppu tuo joka tunti betoniin 10 palloa energiaa lisää ja ulkopuoli imee 10 palloa pois. 10 palloa/tunti on siis nyt tasapainoteho.

2. Kuvitellaan toinen tilanne, jossa ulkona on ollut pitkään -20 C. Varaavassa massassa on tällöin oltava jokin äskeistä suurempi määrä termistä energiaa, sanotaan 20 palloa. Pumppu, betoni ja ulkopuoli ovat saavuttaneet tasapainotilan siten, että pumppu tuo joka tunti betoniin 20 palloa energiaa lisää ja ulkopuoli imee 20 palloa pois. 20 palloa/tunti on siis nyt tasapainoteho.

3. Mitä täytyy tapahtua, kun siirrytään tilanteesta 1 tilanteeseen 2? Pumpun täytyy alkaa tuottaa pitkällä aikavälillä 20 palloa tunnissa, koska ulkopuoli alkaa imeä sillä teholla. Mutta pumpun pitää myös tämän lisäksi nostaa lattian energiamäärä 10:stä 20:een palloon. Muutoin lämpötilatavoitetta ei saavuteta, kuten kohdassa nolla todettiin. Tämän vuoksi teho kasvaa nousun aikana lineaarista nousuoletusta suuremmaksi, ja tarpeeksi jyrkällä muutoksella loppuarvoaankin suuremmaksi.

Auton kiihdytysvertaus toimii samalla tavalla. Liikkeen ylläpitämiseen tarvittavan tehon antaa P = Fv. Alussa 80 km/h nopeudessa tarvittava teho P_1 = F_v1 x v_1, missä F_1 on vastusvoimien summa 80 km/h nopeudessa. Lopussa 100 km/h nopeudessa tarvittava teho P_2 = F_v2 x v_2, missä F_1 on vastusvoimien summa 100 km/h nopeudessa. Kiihdyttäessä jossain nopeudessa v_3 (80 ja 100 välissä) tarvittava teho on P = Fv = F_3 x v_3 + m x a x v_3, koska kiihdyttämiseen tarvitaan voima F = ma. Jos nopeuden muutos eli kiihtyvyys on nyt kovin suuri, tarvittava teho voi olla yli 100 km/h vakiotehon.

Auto tulee ylämäkeen -vertaus ei vastaa tätä tilannetta, koska siinä ei ole varaavaa massaa ja sen termistä energiaa vastaavaa "välissä olevaa systeemiä, joka on tasapainossa tehon tuottajan ja kuluttajan kanssa, ja jolla on oma arvonsa, joka riippuu tehosta, ja jonka muuttamiseen tarvitaan tehoa". Tai ainakaan minä en näe, miten siinä olisi.

Kosteus saattaa vaikuttaa, mutta en äkkiseltään uskoisi, että voisi olla samassa suuruusluokassa tämän ilmiön kanssa. Täytyy joskus laskeskella

[peki]

Raksaajan autovertaus on minusta oikea ja selittää ilmiön. Olen Xargon kanssa samaa sanomassa myös.

Pohjimmiltaan on kyse varaavan massan vaikutuksesta. Varaava massa toimii tehoa antavan pumpun ja tehoa talosta ulosottavan lämpövirran "välissä".

Rautalangasta: Oletetaan, että halutaan vakio huoneen lämpötila, esim. 21 C. Ulkona on aluksi -10 C ja se laskee nopeasti -20 C:hen.

0. Eri ulkolämpötilojen vallitessa varaava massa, eli betoni, on eri lämpötilassa. Tämä on monille itsestäänselvyys, mutta todistetaan: Näin täytyy olla, koska jos betoni olisi samassa lämpötilassa, ulkopuolen matalamman lämpötilan vuoksi lämpötilagradientti olisi jyrkempi ja sisälämpötilan täytyisi olla tavoitetta alempi.

1. Aluksi ulkona on ollut pitkään -10 C. Varaavassa massassa on termistä energiaa jokin määrä, sanotaan 10 palloa (SI-järjestelmän perusyksikkö tilanteisiin, joissa ei haluta tarttua lillukanvarsiin, kuten siihen, ovatko lukuarvot realistisia). Pumppu, betoni ja ulkopuoli ovat saavuttaneet tasapainotilan siten, että pumppu tuo joka tunti betoniin 10 palloa energiaa lisää ja ulkopuoli imee 10 palloa pois. 10 palloa/tunti on siis nyt tasapainoteho.

2. Kuvitellaan toinen tilanne, jossa ulkona on ollut pitkään -20 C. Varaavassa massassa on tällöin oltava jokin äskeistä suurempi määrä termistä energiaa, sanotaan 20 palloa. Pumppu, betoni ja ulkopuoli ovat saavuttaneet tasapainotilan siten, että pumppu tuo joka tunti betoniin 20 palloa energiaa lisää ja ulkopuoli imee 20 palloa pois. 20 palloa/tunti on siis nyt tasapainoteho.

3. Mitä täytyy tapahtua, kun siirrytään tilanteesta 1 tilanteeseen 2? Pumpun täytyy alkaa tuottaa pitkällä aikavälillä 20 palloa tunnissa, koska ulkopuoli alkaa imeä sillä teholla. Mutta pumpun pitää myös tämän lisäksi nostaa lattian energiamäärä 10:stä 20:een palloon. Muutoin lämpötilatavoitetta ei saavuteta, kuten kohdassa nolla todettiin. Tämän vuoksi teho kasvaa nousun aikana lineaarista nousuoletusta suuremmaksi, ja tarpeeksi jyrkällä muutoksella loppuarvoaankin suuremmaksi.

Auton kiihdytysvertaus toimii samalla tavalla. Liikkeen ylläpitämiseen tarvittavan tehon antaa P = Fv. Alussa 80 km/h nopeudessa tarvittava teho P_1 = F_v1 x v_1, missä F_1 on vastusvoimien summa 80 km/h nopeudessa. Lopussa 100 km/h nopeudessa tarvittava teho P_2 = F_v2 x v_2, missä F_1 on vastusvoimien summa 100 km/h nopeudessa. Kiihdyttäessä jossain nopeudessa v_3 (80 ja 100 välissä) tarvittava teho on P = Fv = F_3 x v_3 + m x a x v_3, koska kiihdyttämiseen tarvitaan voima F = ma. Jos nopeuden muutos eli kiihtyvyys on nyt kovin suuri, tarvittava teho voi olla yli 100 km/h vakiotehon.

Auto tulee ylämäkeen -vertaus ei vastaa tätä tilannetta, koska siinä ei ole varaavaa massaa ja sen termistä energiaa vastaavaa "välissä olevaa systeemiä, joka on tasapainossa tehon tuottajan ja kuluttajan kanssa, ja jolla on oma arvonsa, joka riippuu tehosta, ja jonka muuttamiseen tarvitaan tehoa". Tai ainakaan minä en näe, miten siinä olisi.

Kosteus saattaa vaikuttaa, mutta en äkkiseltään uskoisi, että voisi olla samassa suuruusluokassa tämän ilmiön kanssa. Täytyy joskus laskeskella

Nostan hattua Voisitko vielä laskea paljonko betonikakun paksuus vaikuttaa tuohon "kiihtyvyyteen"?

[juippi]

Mitenkä teoria sopii patterilämmitteiseen taloon, jossa lämpöä siirtävä massa on pieni. Tällöinhän riittää että rakenteet, kuten laatta, pidetään n. huoneenlämpöisenä oli sitten 10 astetta lämmintä tai 30 pakkasta. Ainoastaan lämmitysvesi ja patterit tarvitsevat "kiihdytystehoa".

[Xargo]

Mitenkä teoria sopii patterilämmitteiseen taloon, jossa lämpöä siirtävä massa on pieni. Tällöinhän riittää että rakenteet, kuten laatta, pidetään n. huoneenlämpöisenä oli sitten 10 astetta lämmintä tai 30 pakkasta. Ainoastaan lämmitysvesi ja patterit tarvitsevat "kiihdytystehoa".

Noinhan se suurinpiirtein menee. Ei kuitenkaan ole ihan yksinkertaista, mitkä massat osallistuvat tuohon "kiihdytykseen". Jos lämpökameralla tiirailee patterilämmitettyä taloa niin riippuu kovasti patterien sijoittelusta suhteessa oleskelutilaan (tai mihin lie tilaan, mihin halutaan lämpöä). Eli siis patterin tarjoilema lämpö kuitenkin siirtyy eteenpäin ympäröiviin kylmempiin rakenteisiin ja varastoituu siis myös niihin.

Oikeastaan jos ainoastaan lämmitysvesi ja patterit tarvitsevat "kiihdytystehoa" niin se pätee vain tilanteisiin, missä pattereita on ympäriinsä todella paljon tai oleskellaan ainoastaan patterien välittömässä läheisyydessä. Eli tavallaan ollaan ajatustasolla jo aika lähellä lattialämmitystä (iso luovuttava pinta suhteessa lämmitettävään alaan).

Tyypillisessä tapauksessa taitaa kuitenkin olla niin, että pattereita on pinta-alaltaan vaikka lattiaan verraten suht pieni ala ja ne ovat sijoittuneet "pistemäisesti", jolloin siinä käy niin, että patterien läheisyydessä olevat pinnat, esineet, tms. osallistuvat myös jossain määrin tuohon "kiihdytykseen".

[Matias]

Ei kuitenkaan ole ihan yksinkertaista, mitkä massat osallistuvat tuohon "kiihdytykseen".

Kaiketii kaikki massat joiden toinen puoli on ulkona ja toinen sisällä.

Eli rakennuksen ulkovaippa

[juippi]

Käytännössä asia on sama kun ulkolämpötila nousee nopeasti. Lattialämmitteisen talon laatta pysyy pitkään ylilämpöisenä,kun taas patterilämmityksellä päästään nopeasti pudottamaan sisälämpötilaa, koska varautunutta ylilämmintä massaa on vähän.

Ulkovaippaa itse en osaa ajatella kiihdyttävänä massana. Lämpöeristeen ulkopuolellahan ei ole tässämielessä merkitystä ja sisäpuoli taas pidetään samassa lämpötilassa ulkolämpötilasta riippumatta.

[Matias]

Käytännössä asia on sama kun ulkolämpötila nousee nopeasti. Lattialämmitteisen talon laatta pysyy pitkään ylilämpöisenä,kun taas patterilämmityksellä päästään nopeasti pudottamaan sisälämpötilaa, koska varautunutta ylilämmintä massaa on vähän.

Jos talossa on tiiliverhous ja ulkolämpötila nousee nopeasti niin sisälämpö patteritalossa on jonkinaikaa alakantissa koska ulkovaippaan varastoitunut kylmä lämpenee hitaammin kuin ulkoilma.
Yleensä automatiikka tosiaan pudottaa menoveden lämpöä nopeasti mutta koska ulkoseinien uloimmat pinnat lämpenee hitaammin niin talon lämmönkulutus ei laske suoraan ulkolämpötilan muutoksen mukaan vaan jonkinlaisella viiveellä.

Varmaan tuttu ilmiö patteritalon asukkaille.

Sellainen näkyvä ilmiökin seinien ulkopintojen hitaammasta lämpenemisestä usein tulee kun pakkanen lauhtuu nopeasti niin kivirakenteiset ulkoseinät on jonkinaikaa kuurassa

edit: Mittailin halpis infralämpömittarilla tiilien pintalämpöjä ulkoseinässä tuossa klo 12.00 aikoihin kun ulkolämpömittari näytti -7 pakkasta.
Tiilien pintalämpö vaihteli sitten että ulkoseinän yläosassa oli -14C ja lähellä sokkelia peräti -20C  ja lämpötila tuon mittarin mukaan laski suht tasaisesti ylhäältä alaspäin.

[Xargo]

Jos talossa on tiiliverhous ja ulkolämpötila nousee nopeasti niin sisälämpö patteritalossa on jonkinaikaa alakantissa koska ulkovaippaan varastoitunut kylmä lämpenee hitaammin kuin ulkoilma.
Yleensä automatiikka tosiaan pudottaa menoveden lämpöä nopeasti mutta koska ulkoseinien uloimmat pinnat lämpenee hitaammin niin talon lämmönkulutus ei laske suoraan ulkolämpötilan muutoksen mukaan vaan jonkinlaisella viiveellä.

Varmaan tuttu ilmiö patteritalon asukkaille.

Hyvä konkreettinen esimerkki tolle mitä yritin yllä kirjotella ja kun nämä ovat niin vahvasti tapauskohtaisia niin sen takia kirjotin vaan ympäripyöreästi että ei ole ihan itsestäänselvää mikä liittyy varaavuuteen tässä mielessä ja mikä ei. Pitäisi aina jokainen tapaus katsoa erikseen.

Mulla käy ulkoseinien kanssa vielä niin hauskasti, että alakerran betoninen ulkokuori lämpiää auringon valossa huomattavasti nopeammin kuin yläkerran yhtä vahva (molemmat 80mm) betoninen ulkokuori. Ero tulee siitä, että alakerrassa on käytetty sementtimassassa mustaa pigmenttiä ja lisäksi kiviaineksena Hyvinkään musta gabro. Alakerran ulkokuori on hiottu. Yläkerrassa taas ei ole pigmenttiä ja runkoaineena Paraisten valkoharmaa kalkkikivi. Pinta on hienopesty. Molemmissa ulkokuorissa on siis kiviaines selvästi esillä. Kevätauringossa eron huomaa aivan selvästi ihan jo kädellä kokeilemalla. Päivällä lämmennyt ulkokuori sitten pienentää yöllä eristeen läpi liikkuvaa lämpövuota kun lämpötilaero eristeen yli on pienempi.

[Xargo]

Ei kuitenkaan ole ihan yksinkertaista, mitkä massat osallistuvat tuohon "kiihdytykseen".

Kaiketii kaikki massat joiden toinen puoli on ulkona ja toinen sisällä.

Eli rakennuksen ulkovaippa

Joo mutta jos esim. patterin eteen roudaa muutaman sata litraa vettä lämpiämään ja sitten vie sen siitä muualle niin kyllähän tuo vesimassakin osallistuu tähän "kiihdytykseen". Eikä sillä ole väliä onko se tavara vettä vai vaikka nojatuoli. Toki on ehkä järkevää ajatella että vain tavarat mitkä on tällä tavalla lämmitetty yli huonetilan pyyntilämpötilan ajatellaan tähän touhuun mukaan. Mutta pointti oli kuitenkin, että ei siihen kuulu ainoastaan lämmönjaon massa.

[peki]

Ei kuitenkaan ole ihan yksinkertaista, mitkä massat osallistuvat tuohon "kiihdytykseen".

Kaiketii kaikki massat joiden toinen puoli on ulkona ja toinen sisällä.

Eli rakennuksen ulkovaippa

Joo mutta jos esim. patterin eteen roudaa muutaman sata litraa vettä lämpiämään ja sitten vie sen siitä muualle niin kyllähän tuo vesimassakin osallistuu tähän "kiihdytykseen". Eikä sillä ole väliä onko se tavara vettä vai vaikka nojatuoli. Toki on ehkä järkevää ajatella että vain tavarat mitkä on tällä tavalla lämmitetty yli huonetilan pyyntilämpötilan ajatellaan tähän touhuun mukaan. Mutta pointti oli kuitenkin, että ei siihen kuulu ainoastaan lämmönjaon massa.

Eikö tuo sisällä oleva tavara ole muuttumattomassa olomuodossa? Kiihdytykseen osallistuvana aineena vaan betoni tai vesi,
jotka sitten pitävät tasapainoa yllä.

[Xargo]

Eikö tuo sisällä oleva tavara ole muuttumattomassa olomuodossa? Kiihdytykseen osallistuvana aineena vaan betoni tai vesi,
jotka sitten pitävät tasapainoa yllä.

Tuonhan voi jokainen pattereita omistava kokeilla laittamalla vaikka vesiämpäri patterin (juuri lämmitetty takka vielä parempi) eteen muutamaksi tunniksi ja sitten mittaamalla lämpötila. Väitän, että vesi on lämpimämpää kuin mitä se olisi ollut jos ämpäri olisi oleillut vaikka keskellä huonetta kauempana lämmönlähteestä. Sama juttu näkyy myös lattialämmityksellä, mutta lämpötilaero on pienempi.

Eli siis kyllä sisällä oleva tavara muuttaa lämpötilaansa jos ne on lämpöä luovuttavien pintojen vaikutusalueella. Muuten sanoisin, että lähellä, mutta kyllä kauempaakin jonkinlainen vaikutus tulee. Pienempi toki. Pointti nyt kuitenkin oli se, että kaikki roju mitä lämpöäluovuttavien pintojen läheisyyteen roudaa, nostaa tuota varaavaa massaa tässä "kiihtyvyysmielessä" (ja muutenkin).

[peki]

Eikö tuo sisällä oleva tavara ole muuttumattomassa olomuodossa? Kiihdytykseen osallistuvana aineena vaan betoni tai vesi,
jotka sitten pitävät tasapainoa yllä.

Tuonhan voi jokainen pattereita omistava kokeilla laittamalla vaikka vesiämpäri patterin (juuri lämmitetty takka vielä parempi) eteen muutamaksi tunniksi ja sitten mittaamalla lämpötila. Väitän, että vesi on lämpimämpää kuin mitä se olisi ollut jos ämpäri olisi oleillut vaikka keskellä huonetta kauempana lämmönlähteestä. Sama juttu näkyy myös lattialämmityksellä, mutta lämpötilaero on pienempi.

Eli siis kyllä sisällä oleva tavara muuttaa lämpötilaansa jos ne on lämpöä luovuttavien pintojen vaikutusalueella. Muuten sanoisin, että lähellä, mutta kyllä kauempaakin jonkinlainen vaikutus tulee. Pienempi toki. Pointti nyt kuitenkin oli se, että kaikki roju mitä lämpöäluovuttavien pintojen läheisyyteen roudaa, nostaa tuota varaavaa massaa tässä "kiihtyvyysmielessä" (ja muutenkin).

Toki jos tavarat on niin lähellä lämmittävää massaa kuten lattialämmityksessä yleensä on niin jonkin verran vaikuttaa mutta ei niin paljoa kuin itse lähde. Irtaimisto on yleensä huoneenlämpöistä toisin kuin laatta tai patterit. Iso matto makkarissa tiputtaa hyvin helposti asteen pari itse huoneen lämpöä vaikkei massaa olisikaan.

[Xargo]

Toki jos tavarat on niin lähellä lämmittävää massaa kuten lattialämmityksessä yleensä on niin jonkin verran vaikuttaa mutta ei niin paljoa kuin itse lähde. Irtaimisto on yleensä huoneenlämpöistä toisin kuin laatta tai patterit. Iso matto makkarissa tiputtaa hyvin helposti asteen pari itse huoneen lämpöä vaikkei massaa olisikaan.

Joo se matto toimii eristeenä siinä (siis jos se on lattialämmityksen päällä). Ihan samalla tavalla jos laittaa eristävää matskua patterin päälle niin se estää lämmön siirtymistä huoneilmaan.

Mutta edelleen se irtaimisto ei kyllä ole täysin tasalämpöistä etenkään patteritalossa. Kyllä se patterin vieressä oleva nojatuoli on jonkin verran lämpimämpi kuin kauempana lojuva. Toki yleensä patterit taitaa olla ikkunoiden alla ja karmista otetaan kylmä korvausilma niin sehän tasaa jo huomattavasti näitä lämpötilaeroja.

[juippi]

Tämä, mistä Xargo on puhunut on varmasti totta, mutta sohvat ym. kalusteet lienevät lämpövaraajana aika marginaalisia verrattuna betoniseen lattiaan. Ja kylläkait lattialämmityksessäkin kalusteet lämpiää yli huoneenlämpötilan.

Tuo mitä Matias kirjoitti ulkoverhoustiilestä on kyllä totta. En tullut sitä ajatelleeksi. Lautaverhouksella ko. vaikutus on varmaan kuitenkin aika pientä.

[Xargo]

Nykyäänhän on trendikästä tehdä uudiskohteisiin betonista esim. sohvapöytiä. Saa kätevästi sitä varaavaa massaa samalla. 

[peki]

Nykyäänhän on trendikästä tehdä uudiskohteisiin betonista esim. sohvapöytiä. Saa kätevästi sitä varaavaa massaa samalla. 

Vesi kiertoinen sohva