Mitoituspyyntö Ouluun

[Lhtv]

Kirjavien tarjousten kanssa pyytäisin mitoitusapua omakotitaloprojektiini Ouluun.

Maalämpöpumpulla on siis tarkoitus lämmittää päärakennus (tilavuus 729m3, kerrosala 196m2 ja huoneisto-ala 167m2) ja autotallirakennus (tilavuus 207m3, kerrosala 52m2 ja huoneistoala 43m2), lisäksi lämmitetään päärakennuksen käyttövesi(arviona käyttövedelle 3570kwh/a energiatodistuksessa, 2 aikuista ja 2 lasta) (autotalliin tulee pieni sähkövaraaja autotallin käyttövettä varten). Lisäksi on ollut ajatuksena että haaroitettaisiin porakaivosta myös erillinen lenkki lämmittämään/viilentämään IV-koneen tuloilmaa omalla kiertovesipumpulla. Päärakennukseen tekninen tila johon maalämpöpumppu tulee ja n. 10m siirtokanaali autotallille.

Päärakennuksen runkomateriaali on 240mm CLT-levy, ei lisäeristystä runkoon (eli u-arvoiltaan käytännössä hirttä vastaava), yläpohjaan 500mm selluvilla puhallettuja ja alapohja maanvaraisella laatalla (eps 100mmx2). autotalli on rankarakenteinen ja siinä 200mm mineraalivillaeristys seinissä ja 350mm yläpohjassa, alapohja myös maanvarainen laatta (eps 100mmx2).

Lisäksi pyytäisin samalla kommenttia ns. turbocollector putkeen, olisiko hyvä meidän tapauksessa lyhentämään aktiivisen porakaivo syvyyden tarvetta?

[tomppeli]

Onko rakennus 1- vai 2 -kerroksinen?
Jos on kaksikerroksinen, mitkä ovat kerrosten lämpimät pinta-alat?

[Lhtv]

Päärakennus on osittain kaksikerroksinen. 1-kerroksen korkean tilan (huonekorkeus 4m) lämmitettävä ala 46,5m2. 2-kerroksisen osan alakerran lämmitettävä ala 65m2 ja yläkerran 74,5m2, 2-kerroksisessa osassa huonekorkeus 2,7m2 (tähän laskettu alakatot mukaan).

Päärakennuksen ulkoseinän yhteen laskettu pituus 48,1m. Päärakennukseen tulee koneellinen ilmanvaihtolämmöntalteenotolla ja autotalliin painovoimainen iv+ huippuimuri jolla voi tehostaa. Päärakennuksessa on tavanomaista enemmän ikkuna pinta-alaa.

Molempiin tulee lattialämmitys ja autotalli tarkoitus pitää n. 12-15c lämmössä. Käyttöveden arvio kuutioina olisi n. 11m3/kk.

Ja autotallin huonekorkeus on keskimäärin 3,3m.

[sam68]

Kirjavien tarjousten kanssa pyytäisin mitoitusapua omakotitaloprojektiini Ouluun.
Lisäksi pyytäisin samalla kommenttia ns. turbocollector putkeen, olisiko hyvä meidän tapauksessa lyhentämään aktiivisen porakaivo syvyyden tarvetta?

Oulunseudulla kyllä kohtaa vaikka minkälaista puuhastelijaa ja sitäkautta mitoituksia. Nykypäivän sähkönhinnoilla kannattaa mitoittaa aikalailla täysteholle ainakin pohjoisessa. Lisähinta on pieni vrt osatehoon. Itse tarjoaisin 10kW pumpun ~250m/50mm turbokollektori-kaivolla. Turbo ei oikeastaan lyhennä kaivoa ollenkaan, mutta isommat putket mahdollistaa syvät yksittäiset kaivot. Maksimi tehontarve on jotain 8,5kW luokkaa. Useimmille inverttereille siis vähän hankala koko.
Odotellaan Tomppelin mitoitus ja kommentit.

[tomppeli]

Tervetuloa mukaan foorumille!
Muutin vähän laskelmassa ilmanvaidosn asetuksia.
Maksimi lämmitysteho laski vähän.
Vaihdoin laskelman tulosteen muutettuun.
Klikkaa tätä; näet tehokuvaajan ja laskelman erittelyn.
En ole varma, ymmärsinkö selostuksesi perusteella talon kerroskohtaiset huonealat oikein.??
Jos laskelman lähtötiedoissa on virheellisyyksiä, kerro niistä ja korjaan ne. Korjaaminen on helppoa.

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  ”Lhtv”   OULU   (Pohjois-Pohjanmaa)
LÄMMITYSTARVE ILMAN LÄMMINTÄ KÄYTTÖVETTÄ  -  MUT = -33 °C
- Alakerta korkea 202: Lattialämmitys, 22 °C, 47 m2, 186 m3:   2,78 kW   8 900 kWh
- Alakerta muut 2020: Lattialämmitys, 22 °C, 65 m2, 176 m3:   2,99 kW   9 773 kWh
- Yläkerta 2020: Lattialämmitys, 22 °C, 56 m2, 150 m3:      3,01 kW   9 091 kWh
- Autotalli 2020: Lattialämmitys, 13 °C, 43 m2, 142 m3:      4,39 kW   10 505 kWh
-               
- Lämmönsiirtokanaali CALPEX1 DUO 25+25/91, +30 °C, 12 m:   0,06 kW   411 kWh
RAKENNUKSEN  LÄMPÖHÄVIÖT  YHTEENSÄ   13,2 kW   38 680 kWh

VUOTUINEN LÄMMITYSTARVE:  LATTIALÄMMITYS -  COP -laskennassa 31 °C  -  menovesi lämpötila max 35 °C
• Kiinteistö,  210 m2,  653 m3          5,0 COP   12,83 kW   38 680 kWh
- Lämmin käyttövesi,   varaajatilavuus   0,152 m3 / 50 °C   2,8 COP   1,20 kW   4 800 kWh
- Yhteensä         4,6 SCOP   14,0 kWh   43 480 kWh
- Vähennetään taloussähkön lämmitysvaikutus   -2 132 kWh   0,69 kW   41 348 kWh
- Ei huomioitu mitään lisälämmitysmuotoja    0 kWh   0,00 kW   41 348 kWh
- Maalämmöllä tuotetaan      14,00 kW   41 348 kWh
- Sähkövastuksella tuotettavaksi jää      0 kWh
  Yhteensä               41 348 kWh

Tarvittava lämmityslaitteen lämmitysteho   14,0 kW
- Valitun lämmityslaitteen lämmitysteho,  ( Optimiteho )   14,0 kW
- Valitun lämpöpumpun teho riittää saakka   -33 °C
▪ Maasta kerätään          ( 4,6 COP)   11,2 kW   32 362 kWh
▪ Sähkölaitokselta tulee pumpun käyttösähköä      8 986 kWh
▪ Ostosähköä yhteensä  (pumpun käyttösähkö + vastuslämmitystä  0 kWh)   8 986 kWh

Tarvitaan 2 kpl 188 aktiivimetrin syvyistä kaivoa. Virtaus vähintään 0,84 l/s ja kaivoa kohden vähintään 0,42 l/s.
- Kaivossa aktiivisyvyyttä 188 m + kaivon yläosassa vedetöntä osuutta 4 m.    Poraussyvyys   192 m
- Kaivoon tarvittavan keräimen pituus 2 x 192 metriä.   Putkea kaivossa yhteensä   384 m
Liitäntäputkitus pumpulta kaivoille.  Etäisyys kaivolle = 10 m   2 kpl   PE50x4.6   20 m
Kaivon aktiivisyvyydellä tarkoitetaan sitä kaivon syvyyttä, jossa keruuputkisto on aina veden ympäröimänä.

Alla painehäviö virtauksella 0,84 l/s (virtaus kaivoa kohden on 0,84 / 2 = 0,42 l/s = 25,2 l/min = 1512 l/h):
• Kaivon painehäviö 0,42 l/sek virtauksella ja PE40*2.4 putkilla, ΔT = 3,3 K      41 kPa (0,41 bar)
• Kaivon painehäviö 0,42 l/sek virtauksella ja PE45*2.6 putkilla, ΔT = 3,3 K      25 kPa (0,25 bar)

• Tai vaakakeruupiiri, kostea savi, 890 metriä  = 3 x 300 m PEM40x3.7  SINIRAITA.
- Keruuputkien upotussyvyys vähintään 1,3 m.
...
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.
...
Yhdellä kaivolla ja 14 kW lämmitystehoisella maalämpökoneella keruupiirin painehäviö olisi tullut liian suureksi, vaikka putkitus olisi 50 millistä.
Turboputki ei vaikuta lämpökaivon syvyyteen.
...
Tämäkin mitoituslaskelma on vain suuntaa antava; ei ole mikään takuumitoitus.
Luotettavimman suunnittelun ja mitoituksen saat paikalliselta alan ammattisuunnittelijalta.


Edit 23.02.2020.:
Vaihdoin liitteen korjattuun.

[Lhtv]

Lasketaanko tuo laskelma siis huonealalla vai kerrosalalla? Mikäli käytetään huonealaa niin alakerta korkea tila 44,5m2, alakerta 2,7m korkea 57,5m2. Yläkerta 59m2 (näistä tosin summaan tulee 160,5m2).

Kuulostaa hyvin isolta tuo lämmitysenergian kulutus laskelmassa, sillä rakennuslupaa varten tehdyn energiatodistuksen perusteella pitäisi olla 28201kwh/vuosi (sisältäen talo 17960kwh/a, talli 6671kwh/a ja käyttövesi 3570kwh/a).

Ongelma on se että mikäli kahden kaivon tarve on niin, ei onnistu toteuttaa sillä rak. lupa on yhdelle kaivolle ja tontille ei mahdu kahta kaivoa. Maahan upotettavaa keruupiiriä ei mahdu. Mikäli tarve on todella noin iso niin täytynee miettiä osamitoitusta. Hämmentävää on se että LVI-suunnittelija oli rakennuslupaa hakiessa mitoittanut että yksi 167 aktiivimetrin kaivo pitäisi riittää. Sitten olen kuullut arvioita että yksi 180 akt metri riittää/ yksi 220 akt metri kaivo riittää ja myös että tarvitsee kaksi 150 akt metrin kaivoa.

[sam68]

Minäkin laskin kulutukseksi ~29Mwh/a. 210m2 pinta-alat yhteensä...

[jmaja]

Vertaa pinta-aloja ja U-arvoja energiatodistukseen. Onko energiatodistuksessa autotalli mukana? Tuskin on kun se on eri rakennus.

Tomppelin laskelmassa autotallin seinien U-arvo on väärä. Siinähän oli 200 mm villaa, joten U-arvo 0,2 paikkeilla.

[jmaja]

Myös päätalon U-arvo on hiukan korkea. CLT:n lämmönjohtavuus on 0,11, jolloin 240 mm seinän U-arvo 0,425 ja voi olla vielä alempikin, jos jommalla kummalla puolella on verhoiluja. Ainakin saunan ja märkätilojen kohdalla lienee muuta.

Ilmanvaihdon hyötysuhde lienee myös parempi, jotta on päästy läpi vertailulaskennasta ja saatu rakennuslupa. Todennäköisesti myös ikkunoiden U-arvot on parempia. Uusiahan saa 0,6:lla.

[tomppeli]

Mitoitus lasketaan lämpimien alojen perusteella.
Rakennusluvanmukainen kerrosala on rakennuksen ulkomittojen mukainen ala laskettuna 0,25 m ulkoseinäpaksuuden mukaan.
Tämä ei ole oikein käyttökelpoinen lämmitystarvelaskennassa.

Rakennusluvassa rakennuksen tilavuutta laskettaessa korkeus mitataan alimman lämmöneristeen alapinnasta ylimmän yläpintaan.
Tämäkään ei ole käyttökelpoinen tieto lämmitystarvetta laskettaessa.

Olin huolimaton tehdessäni laskelmaa.
En huomioinut tätä:
"autotalli on rankarakenteinen ja siinä 200mm mineraalivillaeristys seinissä ja 350mm yläpohjassa, alapohja myös maanvarainen laatta (eps 100mmx2)."
Korjasin nyt tiedot laskelmaan.

Nyy, jos laskelmassa päädytään yhden lämpökaivon ratkaisuun, tarvittaisiin noin 283 m aktiivimetrin syvyinen lämpökaivo.
Jos oletetaan, että kaivon yläosaan jää 4 metriä vedetöntä osuutta ja sen alapuolella on 10 metriä pehmeää maata, tulisi kaivon kokonaissyvyydeksi 287 m.
En tiedä, kuinka syvällä on paikallinen pohjavesi ja kuinka paljon on kallion päällä pehmytmaata.
Jos lämmönkeruu tehdään koko pituudeltaan DU Ø 50 mm putkituksella, toimii maalämpökone 290 metrisellä kaivolla ihan hyvällä keruun dT arvolla aina 12 kW lämmitystehoon saakka. 12 kW lämmitysteho riittää teillä -26 C pakkasille saakka.

Kun on niin, että kahta kaivoa ei voi laittaa, on päädyttävä yhden kaivon ratkaisuun ja invertteri -tyyppisissä koneissa on mahdollisuus rajoittaa koneen lämmitystehoa kaivoon lähtevän keruunesteen lämpötilan laskiessa liikaa.

Laitan tähän keruun painehäviölaskelma, kun maalämpökoneen max teho on 12 kW:
Tarvitaan 283 aktiivimetrin lämpökaivo. Keruun virtaus oltava vähintään 0,72 l/s (= 43,2 l/minuutissa).               
- Kaivossa aktiivisyvyyttä 283 m + kaivon yläosassa vedetöntä osuutta 4 m.             Poraussyvyys   287 m
- Kaivoon tarvittavan keräimen pituus 2 x 287 metriä.         Putkea kaivossa yhteensä      574 m
- Liitäntäputkitus pumpulta kaivolle.  Etäisyys kaivolle = 10 m         2 kpl   PE50x4.6   20 m
Kaivon aktiivisyvyydellä tarkoitetaan sitä kaivon syvyyttä, jossa keruuputkisto on aina veden ympäröimänä.               
Alla keruupiirin painehäviö sileäseinämäisille keräinputkille virtauksella 0,72 l/s = 43,2 l/min = 2592 l/h:               
• Kaivon painehäviö 0,72 l/sek virtauksella ja PE40*2.4 putkilla, ΔT = 3,3 K      184 kPa (1,84 bar)
• Kaivon painehäviö 0,72 l/sek virtauksella ja PE45*2.6 putkilla, ΔT = 3,3 K      98 kPa (0,98 bar)
• Kaivon painehäviö 0,72 l/sek virtauksella ja PE50*2.8 putkilla, ΔT = 3,3 K      56 kPa (0,56 bar)
• Kaivon painehäviö 0,72 l/sek virtauksella ja PE50*2.5 GeoDuo pariputki, ΔT = 3,3 K   52 kPa (0,52 bar)


Onnistuu siis yhdelläkin kaivolla, kun vähän rajoitetaan maalämpökoneen lämmitystehoa.
Kovilla pakkasilla voi mahdollisesti tulla hiukan sähkölämmitystä. Näillä lämpöisillä talvilla ei ollenkaan.