Saneerauskohteen mitoituspyyntö

[jpk]

Tarjouspyyntöjen "oikeellisuuden" tarkistamiseksi olisi kiva saada mitoitus seuraavalle, alkujaan suoralla sähköllä lämminneelle saneeraus kohteelle:

- Rakennus sijaitsee Espoossa
- Rakentamisvuosi 1991, rinnetalo, alakerta rinteen yläpäässä täysin maan alla ja rinteen alapäässä maan tasossa
- Sähkölämmitys energiaa on kulunut vuodessa lämmitykseen 23.000 kWh ja lämpimään veteen 3.100 kWh
- Tarkoitus on rakentaa patterilämmitys korvaamaan sähköpattereita ja sähkölattialämmityksiä
- Ilmanvaihto: huippuimuri ilman lämmön talteenottoa
- Rakennuksen ulkomitat 12,5 m x 10,0 m
- Alakerta harkkoa (340mm), yläkerta rapattu tiilivuoraus & puurunko (290mm), lämpöeristeet "tavanomaiset"
- Kokonaistilavuus 732 m3,
- Lämmitettävät neliöt 220m2: alakerta 110 m2, yläkerta 110 m2
- Huonekorkeus 2,50 m, yläkerrassa 50m2 osalla korotettu katto, keskikorkeus 3,5 m
- Yläpohjan lämpöeriste villa, paksuus?
- 3 -lasiset lämpöikkunat (Fenestra), ikkunakoot tavanomaiset
- Ei muita lämmitettäviä tiloja

[tomppeli]

Tarjouspyyntöjen "oikeellisuuden" tarkistamiseksi olisi kiva saada mitoitus seuraavalle, alkujaan suoralla sähköllä lämminneelle saneeraus kohteelle:

- Rakennus sijaitsee Espoossa
- Rakentamisvuosi 1991, rinnetalo, alakerta rinteen yläpäässä täysin maan alla ja rinteen alapäässä maan tasossa
- Sähkölämmitys energiaa on kulunut vuodessa lämmitykseen 23.000 kWh ja lämpimään veteen 3.100 kWh
- Tarkoitus on rakentaa patterilämmitys korvaamaan sähköpattereita ja sähkölattialämmityksiä
- Ilmanvaihto: huippuimuri ilman lämmön talteenottoa
- Rakennuksen ulkomitat 12,5 m x 10,0 m
- Alakerta harkkoa (340mm), yläkerta rapattu tiilivuoraus & puurunko (290mm), lämpöeristeet "tavanomaiset"
- Kokonaistilavuus 732 m3,
- Lämmitettävät neliöt 220m2: alakerta 110 m2, yläkerta 110 m2
- Huonekorkeus 2,50 m, yläkerrassa 50m2 osalla korotettu katto, keskikorkeus 3,5 m
- Yläpohjan lämpöeriste villa, paksuus?
- 3 -lasiset lämpöikkunat (Fenestra), ikkunakoot tavanomaiset
- Ei muita lämmitettäviä tiloja

Tervetuloa mukaan foorumille!
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 9 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.

Laskelma antaa lämpökaivon aktiivisyvyyden.
Kaivon yläosaan jäävää kuivaa osuutta ei lasketa aktiivisyvyydeksi.

Tässä laskelman tulos tiivistettynä:
Talo   ”jpk”   ESPOO
Lämmitettävää   220 m2   627 m3
Vuotuinen lämmitystarve:( PATTERILÄMMITYS )
- Kiinteistö   20 445 kWh
- Lämmin käyttövesi   4 800 kWh
- Yhteensä   25 245 kWh
Tarvittava lämmityslaitteen lämmitysteho   10,6 kW
- Valitun lämmityslaitteen lämmitysteho   10,0 kW
- Valitun lämmityslaitteen teho riittää saakka   -25,4 C
▪ Maasta kerätään    ( 3,17 COP)   6,8 kW   16 833 kWh
▪ Sähkölaitokselta tulee pumpun käyttösähköä   8 357 kWh
▪ Sähkövastuksella tuotettavaksi jää   55 kWh
Tarvitaan yksi 181 aktiivimetrin syvyinen porakaivo
Painehäviö 0,56 l/sek virtauksella ja 40 mm putkilla   0,79 bar
Painehäviö 0,56 l/sek virtauksella ja 45 mm putkilla   0,45 bar
Tai vaakakeruupiiri    KOSTEA  SAVI   383 m
...
Jos haluat, lähetän koko laskelman sinulle tavalliseen sähköpostiisi. Silloin voisit itse korjata virheelliset lähtötiedot.
Foorumin mailiin ei voi laittaa liitetiedostoja. Koko laskelma on tänne liian iso, yli 600 kB.
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 mitoituksen saat paikalliselta alan ammattisuunnittelijalta.

[Täystiili]

Laskelma saattaisi näyttää suunnilleen tältä:
Talo   ”jpk”   ESPOO
         
Painehäviö 0,5 l/sek virtauksella ja 40 mm putkilla   0,64 bar
Painehäviö 0,5 l/sek virtauksella ja 45 mm putkilla   0,37 bar
Tai vaakakeruupiiri    KOSTEA  SAVI   383 m

Tarkistan laskelmaa vielä huomenna keskiviikkona ja laitan sen sitten tänne foorumille.

Kommentti Tomppelille:

Nyt kun olet lisännyt suuntaa antavia painehäviöitä laskelmaan, niiden yksikkönä kannattane käyttää kPa, joka melko yleisesti käytetty valmistajien teknisissä tiedoissa maapiirille, silloin kun on ilmoitettu, monesti löytyy vasta asennusoppaan teknisistä tiedoista.

Kannattaisi ehkä mainita minkälaisella "nesteellä" laskenta on tehty ja missä lämpötilassa ja minkälaisella laskentaohjelmalla, esimerkiksi vesi 25C on aivan eri asia kuin Naturet (-17C 28p-%) 0C asteen lämpötilassa. Samoin kollektorin putken sisäpinnan muoto ("sileä/rihlattu turbo) vaikuttanee jotakin.

Kollektorien valmistajilla varmaakin omat laskentaohjelmat tuotteilleen, mutta eivät ole valitettavasti julkistaneet omilla nettisivuillaan laskureita loppukäyttäjille vapaaseen käyttöön tai edes taulukoineet painehäviöitä pelkälle kollektorille eri pituuksille sekä virtauksille tyypillisessä toimintaolosuhteessa.

Tämän lisäksi tulee luonnollisesti vielä niin sanotut vaakavedot mutkineen, sihteineen ja putkikokoineen, ennen kuin saadaan se "ulkoinen painehäviö", minkä mlp valmistaja saattaa dokumentaatiossa ilmoittaa.

Olisi hyvä jos ulkoinen painehäviö ilmoitettaisiin mlp valmistajien toimesta ainakin höyrystimen 3K ja 4K eroilla ja vastaavilla virtauksilla eikä vain nimellisellä tai minimillä painehäviöinä, ilman tarkempaa kuvausta olosuhteista.

Ongelmia painehäviöistä syntynee normaalista vasta yli 10kW tehoisilla pumpuilla, joissa kaivon syvyys menee yli 200 metrin eli pohjoisessa tai vanhassa saneerauksessa jossa tehon tarve (==> vaadittava virtaus hyörystimelle kasvaa) ja kallioperän laskeva lämpötila vielä vaativat niitä lisämetrejä kaivoon silloin, kun ollaan yhden reiän tavoitteessa porauksessa 12-17kW teholuokassa.

Tällöin halutaan hyödyntää ne parhaimmat metrit kaivon pohjalta jostakin 230-350 metrin väliltä nykyisillä energiaystäväisillä pikku vispilöillä, joita kuluttajatuotteiden liuospumput  tänä päivänä ovat ja fysiikain lait ovat edelleen voimassa, joten 40mm putkitukset olisi tällöin syytä unohtaa ja etsiä jotain toimivampaa kollektorikokoa ja liuospumppua tilalle.

[fraatti]

Tarvii sen verran kommentoida tähän myös että esim viessmannin 10kW koneeseen asti pumpuissa on nostokorkeutta kokonaiset 7m. 13 ja 17kW malleissa 8m. 1-2m sitten häviää koneen sisäisiin ja muihin häviöihin jo ennen kaivoa.

Mutta huomattavaa on myös se että V tapauksessa pumput eivät edes pyri ohjauksiensa puolesta saavuttamaan 3K deltaa vaan 4K. (7410) Temperature differential, primary circuit = 4K. Mikä sitten tässä on ollut saksalaisen insinöörin ajatuksen juoksun taustalla? Papereista on toki löytynyt mainintoja että tyypillisesti saksalaisten mielestä pumppaustehot ovat liian suuria... Toki kaikki järjestelmät ovat sinällään yksilöitä ja on-off koneilla se totuus löytyy usein jostain muualta kuin tietystä lämpötilaerosta (esim 3K), varsinkin järjestelmissä missä painehäviöt ovat suuria ja pumppaustehoa on käytettävissä paljon.

Meinaan tutkia tätä tarkemmin mutta se näyttää myös ottavan aikansa...  Kaikki eväät olisi kuitenkin jo valmiina....

Painehäviöt sinällään ei välttämättä kerro kauheasti mutta ehkäpä jos laskemassa olisi maininta että jos kyseessä on esim lattialämmityskohde ja kone >=10kW ja kaivo yli 200m niin olisi syytä käyttää 45mm keräintä. Patteritalossa sitten vaikka hiukan ekstrametrejä mukaan. Vielä suurempitehoisella koneella ahdistus iskee tietysti vielä aikaisemmin...

[Täystiili]

Painehäviöt sinällään ei välttämättä kerro kauheasti mutta ehkäpä jos laskemassa olisi maininta että jos kyseessä on esim lattialämmityskohde ja kone >=10kW ja kaivo yli 200m niin olisi syytä käyttää 45mm keräintä. Patteritalossa sitten vaikka hiukan ekstrametrejä mukaan. Vielä suurempitehoisella koneella ahdistus iskee tietysti vielä aikaisemmin...

Tässä kohtaa näistä lisämetreistä olen kyllä sitä mieltä, että niitä tarvitaan nimenomaan lattialämmityksen yhteydessä, jolloin maasta otetaan enemmän energiaa kuin patteritalon tapauksessa, kun rakennuksen lämmityksen kokonaisenrgian tarve on sama.

Viitannet enemmän tilanteeseen, että kysessä on vanhempi rakennus, jonka lämmityksen kokonaisergian kulutus on suurempi kuin uudempien rakennusten, joissa alunperin toteutettu lämmönjako vesikiertoisella lattialämmityksellä.

Mitä mieltä olet muuten invertteri koneiden kaivon syvyydestä suhteessa on/off laitteisiin? Itse porauttaisin 10-15 metriä invertteri lisää, koska kaivoa kuormitetaan lähes jatkuvasti, eikä synny selkeää lämpötilagradianttia elpymiseen, kun off tila puuttuu. Toki kuormitus suurimman osan vuotta on osa tehoista kaivolle, mutta kylmänä kautena on varmasti tiukoilla, tietenkin riippuu myös kokonaismitoituksesta kaivon/pumpun suhteesta tarvittavaan rakennuksen energiankulutukseen.

Kaivohan on se todellinen kohde, jossa ei pitäisi liikaa nuukailla investoitia toteutettaessa, kuten monesti todettu, korjaaminen jälkikäteen todella kallista verrattuna alkuperäiseen porauksen yhteydessä tehtäviin lisämetrehin.

[Täystiili]

Moi!
Olen uusi foorumiin käyttäjä: maalämpösysteemit on vasta tilattu ja toteutus edessä keväällä ja tämän foorumin lueskelu on tässä vaiheessa valmennusta tulevaan. Pumppu tulee olemaan Nibe F1255 3-12kW ja kohde on saneerausta "raskaamman kautta": myös patteriverkko joudutaan rakentamaan hankkeen yhteydessä nyt suorasähkö- ja ilmalämpöpumppu lämmitteiseen taloon.

Aloittaja ilmeisesti jo tehnyt päätöksen Niben invertteristä, teknisissä tidoissa ko pumpun nimellistehoksi ilmoitettu EN14511 mukaan 0/40C vain 4,78 kW ja nimellisvirtaus 0,29 l/s vs 115 kPa, joten heppoiset ovat valmistajan informmaatiot, kun vastaavat tiedot puuttuvat 0/55C 11,0 kW ?? l/s  ?? kPa kohdalta jos edes siihen toimintapisteeseen pumpulla pääseekään, eikä höyrystimen deltaa ole missään ilmoitettu.

Kovilla kierroksilla ja Hz:llä varmaan mennään kun pakkanen kiristyy sinne -10C kylmemmälle puolelle nimelliseen 50 Hz:iin nähden. Taitaisi käydä pumppu paremmin 6-8kW tehon tarpeeseen etenkin jos useammam vuoden aikoo samalla laitteella selvitä ennen kosahduksia, mutta jos näin leutona pysyy kuin tähän asti Espoossa ollut tänä talvena saattaa toimia pidempäänkin  .

Ainakin uutta patteriverkkoa saneeratessa sähköjen tilalle kannattaa satsata verkostoon, jotta selviää alhaisella kiertoveden lämpötiloilla 40-45C, niin tällöin säästää pitkässä juoksussa eurot helposti takaisin ja tämä tulee sitten luonnollisesti huomioida myös siihen porattavaan kaivoon  . Onnea maalämpöprojektiin vuodelle 2017.

PS Jos kosteisiin tiloihin tulee vesikiertoista lattialämmitystä, niin tarviset ainakin silloin puskurivaraajan ja muutenkin siitä ei ole kuin hyötyä oikein toteutettuna, mielummin 300 litraa esilämmityskierrukalla kuin 100 litraa ilman. Saat samalla vesitilavuutta patteriverkostoon lisää ja varausta verkostolle vaihtoventiilin käännön ajaksi.

[fraatti]

Tässä kohtaa näistä lisämetreistä olen kyllä sitä mieltä, että niitä tarvitaan nimenomaan lattialämmityksen yhteydessä, jolloin maasta otetaan enemmän energiaa kuin patteritalon tapauksessa, kun rakennuksen lämmityksen kokonaisenrgian tarve on sama.

Viitannet enemmän tilanteeseen, että kysessä on vanhempi rakennus, jonka lämmityksen kokonaisergian kulutus on suurempi kuin uudempien rakennusten, joissa alunperin toteutettu lämmönjako vesikiertoisella lattialämmityksellä.

No johan oli harvinaisen sekavasti selostettu. No sen siitä saa kun yrittää saada jotain järkevää aikaiseksi kännykän mikroskooppiselta näytöltä ja keskittyminen todellisuudessa menee siihen että saa osuttua edes jollaintapaa johonkin kirjaimiin. Yritetään uudestaan... 

Tarkoitin sitä että jos ohjelmassa pidetään rajana sille että se ehdottaa 45mm kollektoria vaikka 200m lattialämmityksen kanssa niin patterilämmityksen kanssa se voisi olla ehkä karvan suurempi, esim 210-220m. Olettaen että minkään pumpun ohjaussofta ei halua ajattaa liuospumppua suuremmalla teholla kuin X, jolla se saavuttaa tietyn deltan. Koska patterilämmityksen tapauksessa cop on huonompi niin tällöin myös kaivosta otettava energiamäärä on pienempi. Ts. sama delta saavutetaan pienemmällä pumppausteholla.

Toisaalta kaikki pumppaukseen käytettävä energia on aina vaikutukseltaan negatiivista hyötysuhteeseen joten sinällään ei olisi ainoatakaan syytä miksi tuohon kannattaisi kuluttaa yhtään ylimääräistä energiaa, oli kyseessä sitten millainen kohde tahansa.

Itseasiassa valitsisin 45mm keräimen jo lyhyemmän kaivon (kuin 200m) kaveriksi jos puhutaan konetehosta 10kW ja lattialämmityksestä. Onhan valmistajankin ohje jo että "MAKSIMISSAAN", eli ei siis mikään ideaali tilanne vaan juuri se mikä on vielä nipinnapin ok. Ehkä raja voisi mennä jossain 170-180m eteenpäin. Tosin asiassa on muutakin kuin pelkkävirtausvastus, nimittäin se että kuinka lämpö siirtyy ylipäätään putken seinämien läpi ympäröivään veteen/kallioon. En muista onko tuosta lämmönsiirtovastuksesta ollut mitään puhetta missään näiden suurempien keräimien kanssa. 45mm kollektori taisi olla hiukan vahvempi seinämältään ja olettaisin että myös 50mm putki on vahvempi seinämältään kuin 2,4mm. Tuokaan ei ole toki pelkästään koko totuus asiassa.

Mitä mieltä olet muuten invertteri koneiden kaivon syvyydestä suhteessa on/off laitteisiin? Itse porauttaisin 10-15 metriä invertteri lisää, koska kaivoa kuormitetaan lähes jatkuvasti, eikä synny selkeää lämpötilagradianttia elpymiseen, kun off tila puuttuu. Toki kuormitus suurimman osan vuotta on osa tehoista kaivolle, mutta kylmänä kautena on varmasti tiukoilla, tietenkin riippuu myös kokonaismitoituksesta kaivon/pumpun suhteesta tarvittavaan rakennuksen energiankulutukseen.

Kaivohan on se todellinen kohde, jossa ei pitäisi liikaa nuukailla investoitia toteutettaessa, kuten monesti todettu, korjaaminen jälkikäteen todella kallista verrattuna alkuperäiseen porauksen yhteydessä tehtäviin lisämetrehin.

Kaivon mitoituksessa mielestäni pitää ottaa huomioon hetkellinen huipputeho sekä vuotuinen energiankulutus. Jos huipputeho on korkea suhteessa kaivon pituuteen alkaa liuoksen lämpötila laskea huomattavan alas jo esim on-off koneella joka on tehokas kaivoon nähden. Esimerkkinä tuo oma rakkine ja vanha jäsen xargo jolla oli 8kW kone jossain hiukan reilun 100m kaivon perässä.

Nibe mitoitukset ovat usein varsin lyhyillä kaivoilla (toki viimeinen valta on tässä sillä hlöllä joka ohjelmassa painaa entteriä). Kuitenkin asiasta puhuttaessä Rototeciltä sain vastauksen että kestävällä pohjalla ollaan gtk:n mukaan pienemmällä kuormituksella kuin mitä mitä tyypillisesti mitoituksia tehdessä tuohon laitetaan. Joka tapauksessa niben kanta invertterin tapaukseen oli tuolloin että invertteri tarvii syvemmän kaivon. Siitä ei tainnut olla puhetta että johtuiko se oletuksesta että vuotuinen hyötysuhde paranee ja kaivoa kuormitetaan enemmän vai jostain muusta.

Sinällään hämmentävää toki on että esim niben mitoitusohjelma antaa joissain tilanteissa on-off koneella paremman hyötysuhteen kuin invertterille. Luulisi että heidän etu olisi tarjota asiakkaalle aina "parasta" ja näinollen kehittää ohjelmaa siihen suuntaan että se kertoisi sen mikä vastaa mahdollisimman hyvin todellista tilannetta. Vai voiko olla että invertteristä ei ole aina mitään etua? Täytyy tosin muistaa sekin että pelkästään puhuttaessa esim b0w35 tilasta niin eri konetehoilla valmistajan koneet poikkeavat toisistaan hyötysuhteiden osalta ja tämän toki laskentaohjelma ottaa myös huomioon.

Viimeinen lihavoitu lainaus pitää paikkansa 110% ja porattaessa kaivoa kuitenkaan maaperän lämmönjohtavuutta ei vielä tiedä kukaan vaan se on arvoitus. Lisämetrit voi korkeintaan parantaa laitteen hyötysuhdetta (olettaen että virtausvastus ei kasva liian suureksi tai siitä pidetään huoli valitsemalla sopiva keräin). Epäilen että tässä keräin asiassa ei liene mitään muuta jarrua kuin se että valmistajia on yksi ja välttämättä kaikilla ei ole laitteita sen asentamiseen sekä mahdollisesti hinta. Valittavasti myyjät eivät aina tarjoa asiakkaalle sitä mikä asiakkaalle olisi paras vaihtoehto. Tosin jonkinlaisessa balanssissa pitää myös olla kustannukset vs hyöty.

[jpk]

Kiitos tomppelille nopeasta ja asiantuntevasta laskelmasta !

Laskelma vahvisti omia olettamuksiani: pumppu tulee olemaan tosiaan tuo Nibe F1255 3-12 kW puskurivaraajalla varustettuna ja kaivosta tulee 200m syvä. Lämmityksen jako tulee pelkästään pattereilla, ei vesikiertoisia lattialämmitysosuuksia. Nykyiset sähkölattialämmitykset jääväät palvelemaan varasysteemeinä ja esim. märkätiloissa "mukavuuskäyttöön". Samaten nykyiset ilmalämpöpumput jäävät nekin varalle mutta myös osin aktiivikäyttöön hellepäivien jäähdytystarpeisiin. Nykyinen lämpimän käyttöveden varaaja puretaan ja lämmin käyttövesi tulee jatkossa vain tuosta Nibestä.

[tomppeli]

Kiitos tomppelille nopeasta ja asiantuntevasta laskelmasta !

Kiitos sinulle, kun tulit mukaan tänne foorumille.
Kerrohan meille jatkossakin, kuinka projektisi etenee.
Jos herää jotain uusia kysymyksiä aiheestamme, pistä kyssäriä tänne!
Menestystä hankkeellesi.!