TS-13 2019 300ppi WEB 28siv

TEKNILLINEN SUOSITUS 2019 TS-13 Öljylämmityksen ja ilmavesilämpöpumppujen yhdistelmät

TEKNILLINEN SUOSITUS 2019 TS-13 Öljylämmityksen ja ilmavesilämpöpumppujen yhdistelmät HELSINKI 2019

JOHDANTO Tämä suositus kuuluu Lämmitysenergia Yhdistyksen julkaisemien teknillisten suositusten sarjaan. Se on laadittu osana lämmityslaitealan kehittämistoimintaa, suositustyöhön kutsutun asiantuntijatyöryhmän valvonnassa ja ohjauksessa. Valtiovallan johdolla, kansainvälisiin sopimuksiin perustuen etsitään jatkuvasti keinoja fossiilisten polttoaineiden käytön vähentämiseksi. Lämmitysenergia Yhdistys ry on sopimuskumppanina ympäristöministeriön ja työ- ja elinkeinoministeriön fossiilisia polttoaineita koskevassa energiansäästösopimus HÖYLÄ:ssä, ja kiinteitä biopolttoaineita koskevassa KUTTERI:ssa. Sopimusten tavoitteiden saavuttamisessa tarvitaan laitekehitystä ja laitteiden uusimisia ja näiden lisäksi myös täydentäviä ratkaisuja lämmitykseen tarvittavan polttoainemäärän vähentämiseksi. Tämän hetken näkymien mukaan tulevaisuuden keskeisenä tavoitteena on rakennusten lämmittämiseen käytetyn primäärienergian vähentäminen. Tämä suositus on tarkoitettu pääasiassa pientalojen öljylämmitysjärjestelmän muuttamiseen hybridilämmitykseksi, jossa ilmasta veteen lämpöpumppu tuottaa suurimman osan energiasta ja öljylämmitystä käytetään vain kovimmilla pakkasilla. Luvussa 6 käydään läpi myös suurempien kiinteistöjen öljy-ilmavesilämpöpumppu hybridilämmitystä. Optimaalisen järjestelmän valinta, automatiikka ja lämmitysjärjestelmän säätö tuottavat suurimmat energian säästöt pienimmällä investoinnilla. Suositus on tarkoitettu ensisijaisesti lämmityslaitteistojen asentajien, huoltajien, suunnittelijoiden ja laitetoimittajien käyttöön. Mahdollisiin suositusta koskeviin kysymyksiin vastaa Lämmitysenergia Yhdistys. Helsinki, lokakuussa 2019 LÄMMITYSENERGIA YHDISTYS RY 4 T E K N I L L I N E N S U O S I T U S • 2 019 • T S -13

SISÄLLYSLUETTELO 1. LÄMPÖPUMPUT........................................................................................ 7 1.1 Lämpöpumpun toimintaperiaate........................................................ 7 1.2 Hyötysuhde........................................................................................ 7 1.3 Lämpöpumppujen tyypit.................................................................... 8 1.3.1 Ilmalämpöpumppu................................................................... 8 1.3.2 Maalämpöpumppu................................................................... 9 1.3.3 Ilmavesilämpöpumppu............................................................. 9 1.3.4 Poistoilmalämpöpumppu......................................................... 9 1.4 Ilmavesilämpöpumppujen tyypit...................................................... 10 1.4.1 Monoblock............................................................................. 10 1.4.2 Split....................................................................................... 10 1.4.3 Öljykattilaan integroitu ilmavesilämpöpumppu......................... 10 2. LÄMMÖNJAKOJÄRJESTELMÄT............................................................ 11 2.1 Lattialämmitys.................................................................................. 11 2.2 Korkean kiertoveden lämpötilan patterilämmitys............................. 12 2.3 Matalalämpöpatterit......................................................................... 12 2.4 Dynaamiset matalalämpöpatterit..................................................... 12 2.5 Lämmönjakojärjestelmän nykytila, kunnostus ja säätö.................... 12 3. SUUNNITTELUPERIAATTEET................................................................ 14 3.1 Ilmavesilämpöpumpun mitoitus....................................................... 14 3.1.1 Ilmavesilämpöpumpun nimellisteho........................................ 14 3.1.2 Talon lämmitysenergian tarpeen arviointi................................. 14 3.2 Puskurivaraaja.................................................................................. 17 3.3 Järjestelmän valinta......................................................................... 17 4. ASENNUS, KÄYTTÖÖNOTTO JA OPASTUS.......................................... 18 4.1 Asentajien pätevyydet...................................................................... 18 4.2 Ulkoyksikön asennuspaikka............................................................. 18 T E K N I L L I N E N S U O S I T U S • 2 019 • T S -13 5

4.3 Perustukset ja kondenssiveden poisto............................................ 18 4.4 Käyttöönotto ja opastus................................................................... 19 5. AUTOMATIIKKA, JÄRJESTELMÄN OHJAUS JA SÄÄTÖ...................... 20 6. ILMAVESILÄMPÖPUMPUT SUUREMPIIN KIINTEISTÖIHIN................ 22 7. ESIMERKKIKYTKENTÖJÄ...................................................................... 23 7.1 Invertteri monoblock paluuveteen, lämmin vesi öljykattilalla........... 23 7.2 Split invertteri lämpöpumppu paluuveteen, lämmin käyttövesi öljykattilalla....................................................................................... 24 7.3 Monoblock invertteri IVLP paluuvedessä, käyttöveden lämmitys sähköllä........................................................ 24 7.4 Split IVLP käyttöveden lämmitys..................................................... 25 7.5 Suurten kiinteistöjen kytkentöjä....................................................... 25 LIITE 1. VUOROKAUDEN KESKILÄMPÖTILASTOJA.................................. 26 LIITE 2. JÄRJESTELMÄN VALINTAKAAVIO................................................. 27 LÄMMITYSENERGIA YHDISTYS / SUOMEN LÄMMITYSTIETO OY puhelin: 010 617 7410 sähköposti: toimisto@ley.fi verkkosivut: www.ley.fi Suosituksen piirissä olevien, Turvallisuus- ja kemikaalivirasto Tukesin öljylämmitysalan ja kaasualan asennus- huoltoja tarkastusliikkeiden yhteys- ja palvelutiedot ovat yhdistyksen verkkosivuilla www.ley.fi kohdassa urakoitsijahaku. TURVALLISUUS- JA KEMIKAALIVIRASTO TUKES puhelinvaihde: 029 5052 000 sähköposti: kirjaamo@tukes.fi, etunimi.sukunimi@tukes.fi verkkosivut: www.tukes.fi 6 T E K N I L L I N E N S U O S I T U S • 2 019 • T S -13

1. LÄMPÖPUMPUT 1.1 Lämpöpumpun toimintaperiaate Lämpöpumppu on laite, joka kykenee siirtämään lämpöenergiaa kylmemmästä tilasta lämpimämpään tilaan. Jääkaappi, pakastin ja ilmastointilaite toimivat lämpöpumpun periaatteella, mutta yleisesti lämpöpumpuksi kutsutaan laitetta, jota käytetään pääasiallisesti sisätilojen lämmittämiseen. Kompressorilämpöpumppu koostuu kahdesta lämmönvaihtimesta, kompressorista ja paisuntaventtiilistä (kuristin) (Kuva 1). Kylmäaine kiertää lämpöpumpussa sekä nesteenä että kaasuna. Kompressori imee kylmäpuolelle alipaineen, jolloin kylmäaineen kiehumispiste laskee, kylmäaine höyrystyy ja sitoo Neste itseensä energiaa höyrystimen Paisuntaventtiili lämmönvaihtimelta. Kompressori Höyrystin Lauhdutin nostaa kylmäaineen painetta, jolloin sen kiehumispiste nousee ja Kompressori kylmäaine lauhtuu nesteeksi ja luovuttaa energiaa lauhduttimelle. Höyry Kuristin pitää lauhdutin- ja höyrysKuva 1. Lämpöpumpun toimintaperiaate. tinpuolten paine-eron sopivana. 1.2 Hyötysuhde Lämpöpumpun hyötysuhde eli COP (Coefficient of Performance) kertoo kuinka paljon lämpöenergiaa laite tuottaa kulutetulla sähköteholla. Esimerkiksi COP 4 T E K N I L L I N E N S U O S I T U S • 2 019 • T S -13 7

lukemalla 1 kW sähkön kulutuksella lämpöpumppu tuottaa 4 kW lämpöenergiaa, josta 3 kW on ”ilmaista” energiaa. COP ei kerro lämpöpumpun säästöpotentiaalia vaan COP vaihtelee eri käyttöolosuhteissa. Samoissa olosuhteissa ilmoitetut COP-arvot kuitenkin voivat auttaa laitemallien keskinäistä vertailua. Kylmä ulkoilma laskee ilmalämpöpumppujen ja ilmavesilämpöpumppujen hyötysuhdetta ja antotehoa huomattavasti ja kovimmilla pakkasilla ne eivät ole käynnissä tai tuota juurikaan ilmaista energiaa. Tuotettavan energian lämpötila vaikuttaa myös merkittävästi hyötysuhteeseen, antotehoon ja myös laitteen toimintakyvyn pakkasrajaan. Lämpimän käyttöveden tuotto ja lämmitys korkealla kiertoveden lämpötilalla toimivat huonommalla hyötysuhteella kuin lämmittäminen matalla kiertoveden lämpötilalla. Vuosihyötysuhde SCOP (Seasonal Coefficient of Performance) kuvastaa hieman paremmin ilmalämpöpumpun todellista vuotuista hyötysuhdetta. SCOP ottaa laskennallisesti huomioon ulkoilman lämpötilan ja lämmitystarpeen eri vuodenaikoina ja myös ilmalämpöpumppujen vaatiman sulatuksen. Kuten COParvo, myös SCOP soveltuu lähinnä laitemallien keskinäiseen vertailuun. SPF (Seasonal Performance Factor) ottaa huomioon vuotuisen lämmityksen lisäksi myös lämpimän käyttöveden tuoton. SPF-arvo voidaan arvioida laskennallisesti tai todeta jälkikäteen kohteen mittauksien kautta. SPF-arvo kuvaa todellista, ”viivan alle” kohteessa jäävää, vuosilämpökerrointa. 1.3 Lämpöpumppujen tyypit Lämpöpumput voidaan jaotella lämmönlähteen ja -jaon perusteella seuraavasti: • • • • Ilmalämpöpumppu (ILP) Maalämpöpumppu (MLP) Ilmavesilämpöpumppu (IVLP, UILP, VILP) Poistoilmalämpöpumppu (PILP) 1.3.1 Ilmalämpöpumppu Ilmalämpöpumppu ottaa lämpöenergiaa ulkoilmasta ja luovuttaa sitä suoraan sisäilmaan lauhduttimella olevan puhaltimen avulla. Ilmalämpöpumpun etuja on edullinen hinta ja asennus sekä sopivuus suoran sähkölämmityksen rin- 8 T E K N I L L I N E N S U O S I T U S • 2 019 • T S -13

nalle. Jos rakennuksessa on useita huoneita, yhden ilmalämpöpumpun lämmitysenergiaa ei saa jaettua koko rakennukseen. Ilmalämpöpumppu ei tuota lämmintä käyttövettä. Ilmalämpöpumpun tuottaman energian määrä riippuu ulkoilman lämpötilasta ja kovilla pakkasilla sen lämpöteho laskee huomattavasti maksimitehostaan. Ilmalämpöpumppu ei sovellu asuinrakennuksen ainoaksi lämmönlähteeksi. 1.3.2 Maalämpöpumppu Maalämpöpumppu ottaa lämpöenergiaa maaperästä, kalliosta tai vesistöstä ja luovuttaa sen lämmityksen kiertoveteen ja lämpimään käyttöveteen. Täysteho mitoitetulla maalämpöpumpulla voidaan tuottaa rakennuksen koko lämmitysenergian ja lämpimän käyttöveden tarve ulkoilman lämpötilasta riippumatta ja ilman muuta lämmönlähdettä. Maalämpöpumppu on kallis investointi ja sen takaisinmaksuaika on, etenkin pienellä energian kulutuksella hyvin pitkä. 1.3.3 Ilmavesilämpöpumppu Ilmavesilämpöpumppu ottaa lämmitysenergiaa ulkoilmasta ja luovuttaa sen lämmityksen kiertoveteen ja tarvittaessa myös lämpimään käyttöveteen. Ilmavesilämpöpumppu on investointina maalämpöä edullisempi, koska siinä ei ole kallista lämmönkeruupiiriä. Koska pakkasella ilmavesilämpöpumpun teho ja hyötysuhde laskee ja kovimmilla pakkasilla osa ilmavesilämpöpumppu sulkee itsensä, sen rinnalle tarvitaan toinen täysitehoinen lämmönlähde. Tehokkaimmat mallit käyttävät erilaisia kompressorin lisäruiskutustekniikoita, ja ovat tarkoitettu olemaan päällä aina, eikä niitä tule sammuttaa kovallakaan pakkasella. Silti nämäkin tarvitsevat täysitehoisen lisälämmönlähteen. Yleisin ilmavesilämpöpumppujen lisälämmönlähde on 9 kW sähkövastus. Tämä ei riitä kaikkiin rakennuksiin, joten öljylämmitys suuren tehonsa ansiosta on usein syytä säilyttää lisälämmönlähteenä. 1.3.4 Poistoilmalämpöpumppu Poistoilmalämpöpumppu ottaa lämmitysenergiaa ilmanvaihdon poistoilmasta ja luovuttaa sen ilmanvaihdon tuloilmaan, lämpimään käyttöveteen ja/tai lämmityksen kiertoveteen. Poistoilmalämpöpumppu ei riitä rakennuksen ainoaksi lämmönlähteeksi. T E K N I L L I N E N S U O S I T U S • 2 019 • T S -13 9

1.4 Ilmavesilämpöpumppujen tyypit 1.4.1 Monoblock Kiertovesi Ulkoseinä Paluuvesi Kylmäaine Monoblock ilmavesilämpöpumpussa höyrystin ja lauhdutin ovat ulkoyksikössä ja lämmitettävä vesi kiertää ulkoyksikön kautta. eikä kylmäaineasennuksia tarvita. Monoblock ilmavesilämpöpumppu on helppo asentaa olemassa olevan öljykattilan ja vesikiertoisen lämmitysjärjestelmän rinnalle. Monoblock järjestelmä on mahdollista asentaa, vaikka kattilahuone olisikin ahdas. Menovesi Kuva 2. Monoblock ilmavesilämpöpumpun periaate. Kiertovesi Kylmäaine Split-tyyppisessä ilmavesilämpöpumpussa höyrystin sijaitsee ulkoyksikössä ja lauhdutin sisäyksikössä. Kylmäaine kiertää näiden välillä. Lauhdutin voi olla varaajassa tai erillinen lämmönvaihdin. Splitjärjestelmä mahdollistaa monipuolisemmat kytkennät kuin monoblock, mutta se vaatii kylmäaineasentajan. Ulkoseinä 1.4.2 Split Kuva 3. Split ilmavesilämpöpumpun periaate. 1.4.3 Öljykattilaan integroitu ilmavesilämpöpumppu Ilmavesilämpöpumppu voidaan rakentaa kokonaan tai sisäyksikkö suoraan lämmityskattilan yhteyteen. Etuina on helppo asennus ja edullinen hinta verrattuna erillisiin öljykattilaan ja ilmavesilämpöpumppuun. Kattilaan integroitu ilmavesilämpöpumppu soveltuu parhaiten uudiskohteisiin tai jos vanha öljykattila halutaan uusia. Kokonaan integroitu järjestelmä, jossa ”ulkoyksikkö” onkin sisällä, vaatii Ilmanottoa varten aukon seinään tai kattoon. 10 T E K N I L L I N E N S U O S I T U S • 2 019 • T S -13

2. LÄMMÖNJAKOJÄRJESTELMÄT Yleisimmät pientalojen vesikiertoiset lämmönjakojärjestelmät ovat patterilämmitys ja lattialämmitys. Patterilämmitys voidaan jakaa vielä kiertoveden lämpötilan mukaan uusiin matalalämpöpattereihin ja vanhoihin korkean kiertoveden lämpötilan pattereihin. Uusimpina matalan lämpötilan pattereina ovat konvektion ja lämpösäteilyn lisäksi tarvittaessa vaimeasti puhaltavat dynaamiset patterit. 2.1 Lattialämmitys Vesikiertoinen lattialämmitys koostuu lattian sisällä olevista lämmitysputkista. Putket asennetaan useimmiten betonilattian sisään, mutta ne voidaan asentaa myös puurakenteiseen lattiaan kipsilevyjen väliin tai lämmönjakolamellien kannattamina lattiapinnan alle. Lattialämmitys luovuttaa lämpöä tasaisesti koko huoneessa ja lämpötilan korkeussuuntainen jakauma on lähes ihanteellinen, jolloin huonelämpötilaa voidaan laskea. Uusissa järjestelmissä lämmityspintaala on suuri ja kiertoveden lämpötila on matala. Matala kiertoveden lämpötila parantaa lämpöpumpun hyötysuhdetta ja antotehoa. Vanhoissa taloissa voi olla patterilämmityksen rinnalle, kivilattioille ja märkätiloihin tehtyjä lattialämmityspiirejä, joissa kiertää patteriverkoston kiertovesi tai lämmin käyttövesi. Etenkin betonilattiaan asennettu lattialämmitys on hidas säätymään ja tämä aiheuttaa ongelmia nopeissa ulkolämpötilan vaihteluissa ja hukkalämmön hyödyntämisessä T E K N I L L I N E N S U O S I T U S • 2 019 • T S -13 11

2.2 Korkean kiertoveden lämpötilan patterilämmitys Vanhoissa patterilämmitysjärjestelmissä käytetään korkeaa kiertoveden lämpötilaa. Tämä huonontaa lämpöpumpun hyötysuhdetta ja kovilla pakkasilla lämpöpumppu ei pysty yksin tuottamaan riittävän kuumaa vettä lämmityskiertoon. Jos vanhat patterit ovat elinkaarensa lopussa, ne kannattaa vaihtaa lämmitysremontin yhteydessä uusiin matalalämpöpattereihin. Näin saadaan lämpöpumppu toimimaan paremmalla hyötysuhteella. Mikäli pattereita ei haluta vaihtaa, voidaan valita lämpöpumpputyyppi, joka pystyy tuottamaan korkean menoveden lämpötilan. Siltikin kovimmilla pakkasilla tarvitaan apulämmitystä usein enemmän kuin tavallisen lämpöpumpun 9 kW apuvastus. Tämä onkin syy, miksi öljy suuren tehonsa vuoksi kannattaa säilyttää apulämmityksenä. 2.3 Matalalämpöpatterit Matalalämpöpatterien lämmityspinta-ala on suurempi kuin vastaavien vanhojen lämpöpatterien. Niissä voidaan käyttää matalampaa kiertoveden lämpötilaa ja lämpöpumppu toimii paremmalla hyötysuhteella. Matalalämpöpattereilla huonelämpötila reagoi nopeammin säätöön kuin lattialämmityksellä. 2.4 Dynaamiset matalalämpöpatterit Dynaamiset radiaattorit eli puhaltavat matalalämpöpatterit toimivat kuten suuripinta-alainen matalalämpöpatteri, mutta lisäksi sen sisäänrakennettu puhallin käynnistyy automaattisesti ja portaattomasti silloin kun lämmönlähteeltä on saatavana tarpeeseen lämpöenergiaa enemmän kuin patteri luonnollisesti pystyisi säteilemällä ja ilmavirran konvektiolla luovuttamaan. Dynaamisilla pattereilla voi parantaa hybridilämmityskohteen hyötysuhdetta radikaalisti, kun niitä korkean kiertoveden lämpötilan patterijärjestelmään lisäämällä voidaan kiertoveden lämpötilaa pudottaa reilusti. 2.5 Lämmönjakojärjestelmän nykytila, kunnostus ja säätö Lämmönjakojärjestelmä vaikuttaa oleellisesti ilmavesilämpöpumpun ja käytettävän kytkennän ja lämpöpumpun valintaan. Vanhoissa taloissa saattaa olla 12 T E K N I L L I N E N S U O S I T U S • 2 019 • T S -13

lämpimään käyttöveteen kytkettyjä lattialämmityspiirejä, joiden vaatima korkea kiertoveden lämpötila vaikuttaa suunnittelupäätöksiin. Joissakin tapauksissa lattialämmityspiirejä on tehty myöhemmin remonttien yhteydessä, eikä niitä ole dokumentoitu. Vanhoissa taloissa lämmitysjärjestelmä ja sen kytkennät sekä kunto pitäisi käydä tutkimassa paikan päällä ennen uuden hybridilämmitysjärjestelmän suunnittelua. Lämmönjakojärjestelmän tulee olla kunnossa ja oikein säädetty, ennen kuin saadaan arvioitua rakennuksen lämmitysenergian tarve. Lämmönjaon selvitys, kunnostus ja säätö olisi hyvä tehdä edellisellä lämmityskaudella ennen ilmavesilämpöpumppujärjestelmän suunnittelua. Nykyisen öljylämmityksen voi kokeeksi säätää toimimaan maksimissaan lämpöpumpun menovesilämpötilalla ja samalla hakea korkeampaa veden kiertonopeutta, jolla huonelämpötilat pysyvät suunnitellulla tasolla. Useimmiten kiertoveden lämpötilaa voidaan pudottaa samalla kiertonopeutta lisäten ja silti saadaan riittävä lämpöenergia siirtymään huonetilaan. Öljylämmityksellä menoveden korkealla lämpötilavaatimuksella ei juuri ole pannuhuoneen ja siirtoverkoston lämpöhäviöitä lukuun ottamatta merkitystä energiatehokkuuteen talon lämmityksessä. Hybridilämmitykseen siirryttäessä kiertoveden lämpötilalla on kuitenkin ratkaiseva merkitys energiatehokkuuteen. On syytä saada pudotettua menoveden lämpötila mahdollisimman alhaiseksi. Lämmönsäädön vastuu pitäisi siirtää öljykattilan lämmönsäätimeltä nyt lisätyn lämpöpumpun säätimelle. Pattereiden termostaatit voi poistaa tai ainakin varmistaa niiden täysin auki olo. Mikäli valittu lämpöpumpun kytkentä vaatii öljykattilan lämmönsäätimen jättämisen toimintaan, pitäisi sen lämpökäyrän säädössä huomioida lämpöpumpun etusija. Integroidussa öljyhybridilämpöpumpussa tästä ei tarvitse huolehtia, koska yksi lämmönsäädin ohjaa koko järjestelmää. Lämmitystarpeen mitoitus oikein säädetyllä ja toimivalla lämmönjaolla saattaa alentaa investoinnin hintaa pienempitehoisen laitteen vuoksi, jonka lisäksi energiaa säästyy lämpöhäviöiden vähenemisen sekä laitteen tehokkaamman toiminnan ansiosta. T E K N I L L I N E N S U O S I T U S • 2 019 • T S -13 13

3. SUUNNITTELUPERIAATTEET 3.1 Ilmavesilämpöpumpun mitoitus 3.1.1 Ilmavesilämpöpumpun nimellisteho 14 Teho, kW Ilmavesilämpöpumppujen nimellisteho ilmoitetaan +7 °C ulkoilman lämpötilassa ja tuotetun energian lämpötilalla 35  °C. Lämmitysenergian tarve on kuitenkin suurimmillaan kovilla pakkasilla. Saman nimellistehon laitteilla voi olla hyvinkin suuria eroja kovien pakkasten antotehossa. Lisäksi korkea kiertoveden lämpötila pienentää laitteen antotehoa. 12 10 8 6 -25 -20 -15 -10 -5 0 Ulkoilman lämpötila, °C 5 10 Kuva 4. Kolmen eri ilmavesilämpöpumpun tuottokäyrät +35 °C kiertoveden lämpötilalla. 3.1.2 Talon lämmitysenergian tarpeen arviointi Vuorokauden keskilämpötila, °C Suunnittelun lähtökohtana on se ulkolämpötila, jolla lämpöpumppu pystyy tuottamaan talon lämmitysenergian kokonaan. Kuvassa 5 X-akselilla on vuoden vuorokaudet, jolloin vuorokauden keskilämpötila on ollut alle 0 20 40 60 80 100 120 140 160 0 Y-akselin arvon. Esim. alle −13 °C keskilämpötilan vuorokausia on -5 ollut 9 kpl vuodessa. Tämä on -10 2,5 % vuodessa. Jos halutaan, (9,-13) että lämpöpumppu pystyy tuot-15 tamaan yli 97 % vuotuisesta läm-20 mitystarpeesta, valitaan sellainen -25 lämpöpumppu, joka pystyy tuotPäivien määrä tamaan talon energian kulutuksen verran energiaa −13 °C ulkoläm- Kuva 5. Vuorokausien määrä vuodessa, pötilassa. Liitteessä 1 on vuoro- jolloin ulkolämpötila on alle y-akselin arvon. kauden keskilämpötilastoja paik- Helsinki-Vantaa 2010-2018 (Ilmatieteenlaitos) kakunnilta eri puolella Suomea. 14 T E K N I L L I N E N S U O S I T U S • 2 019 • T S -13

Talon vuotuisen lämmitysenergiatarpeen voi arvioida esim. öljyn kulutuksesta ottaen huomioon kattilan ja polttimen ikä, tyyppi ja kunto sekä mittausjakso lämpötila. Vuotuinen energiantarve ei riitä lämpöpumpun mitoitukseen. Lämmitysteho voidaan arvioida talon lämmitettävän tilavuuden ja ominaiskulutuksen avulla. Taulukossa 1 on esitetty ominaiskulutukset rakennusmääräysten mukaisilla lämpötila-alueilla. Taulukko 1. Rakennuksen ominaiskulutus eri lämpötilavyöhykkeillä. Vyöhykkeet löytyvät kuvasta 6. Ominaiskulutus, W/m³ Matalaenergiatalot, W/m³ I alue II alue III alue IV alue 15 16 17 19 9 10 11 12 Keskilämpötila, °C +5,3 +4,6 +3,2 −0,4 Mitoituslämpötila, °C −26 −29 −32 −38 Taulukko 2. Korjauskertoimet rakennusvuoden mukaan. Rakennus vuosi Kerroin Kerroin hirsitalolle 60-luku 1,5 1,4 – 1,8 70-luku 1,3 1,4 – 1,8 80-luku 1,2 1,4 – 1,8 90-luku 1,1 1,4 – 1,8 2000→ 1,0 1,4 – 1,8 T E K N I L L I N E N S U O S I T U S • 2 019 • T S -13 Kuva 6. Suomen lämpötila vyöhykkeet. (Ilmatieteenlaitos) 15

Lämmitystehon arvioitu tarve mitoituslämpötilassa saadaan laskettua kaavalla: P = Ominaiskulutus × lämmitettävä tilavuus × korjauskerroin Esimerkki: • Talon rakennusvuosi 1995 • Sijainti: Espoo (alue I) • Lämmitettävä tilavuus 630 m³ Lämmitystehon tarve −26 °C ulkolämpötilassa (Alue I): P = 15 W/m³ x 630 m³ x 1,1 = 10 395 kW Jos arvioitu lämpimän käyttöveden energian kulutus on 10 kWh vuorokaudessa, lisätään tehontarpeeseen keskimääräinen käyttöveden lämmitysteho 0,42 kW lämmitystehontarpeeseen ja saadaan 10,8 kW. Tästä voidaan arvioida lämmitys tehon tarve ulkolämpötilan mukaan (vihreä käyrä Kuva 7) Kannattaa huomioida, että ominaiskulutus on keskimääräisesti melko tarkka, mutta poikkeamat ovat suuria. Toisaalta saneerattavissa hybridilämmityskohteissa on täysitehoinen öljykattila käytössä, jolloin alimitoitus ei vaikuta asumismukavuuteen. Väärä kulutusarvio vaikuttaa energian säästöön ja investointikustannuksiin. 16 Teho, kW Aiemmin valittiin tasapainolämpötilaksi −13 °C. Lämmityksen säätökäyrältä katsotaan menoveden lämpötilaksi +35 °C, −13 °C ulkolämmössä. Kuvaan 7 lisätään lämpöpumppujen IVLP2 ja IVLP3 tuottokäyrät +35 °C menoveden lämpötilalla ja huomataan ettei saman nimellistehoinen IVLP3 tuota riittävästi lämpötehoa 18 Tehontarve yht. 16 −13 °C ulkolämpötilassa, vaan IVPL 2 (+35°C) 14 -13°C kannattaa valita IVLP2. 12 IVPL 3 (+35°C) 10 8 6 4 2 0 -30 -20 -10 0 10 Ulkoilman lämpötila, °C Kuva 7. Lämmitystehon tarve ja lämpöpumppujen IVLP2 ja IVLP3 tehon tuotto, +35 °C menoveden lämpötilalla, ulkolämpötilan mukaan. T E K N I L L I N E N S U O S I T U S • 2 019 • T S -13

3.2 Puskurivaraaja Puskurivaraaja lisää lämmönjakojärjestelmän vesimäärää. Liian alhainen vesimäärä lyhentää kompressorin käyntiaikoja ja lyhentää kompressorin ikää. Suositeltu verkoston vesimäärä on 10–20 l/kW (lämmitysteho) Vähäinen vesimäärä haittaa ilmavesilämpöpumpun sulatusta, koska lämmönjakoverkostoon varastoitunut energiamäärä on pieni. Lämpöpumpun vaatima minimivirtaus saattaa olla suurempi kuin kiertoveden virtaus. Etenkin kesäaikaan termostaatit sulkevat osan lämmönjaon piireistä ja tämä pienentää kiertoveden virtausta. Puskurivaraajalla latauspiiri saadaan erotettua kiertovesipiiristä ja lämpöpumpun virtaus saadaan optimitasolle. Puskurivaraaja loiventaa kiertoveden lämpötilan vaihteluja ja vähentää pattereiden naksuntaa. Kompressorin invertteriohjaus pienentää puskurivaraajan tarvetta, mutta täytyy muistaa, että invertterisäätö ei mene aivan 0 %:iin saakka ja ylimitoitettu lämpöpumppu suurentaa puskurivaraajan tarvetta. Puskurivaraaja voidaan kytkeä 4-, 3- tai 2-putkikytkennällä. Kaksiputkikytkentä lisää vesimäärää, mutta ei paranna virtausta. 3- ja neliputkikytkennät toimivat ohivirtauksella ja parantavat virtausta, mutta paluuveden lämpötila nousee ja lämpöpumpun hyötysuhde laskee. Puskurivaraajan tarve täytyy suunnitella tapauskohtaisesti kiinteistön lämmönjakojärjestelmän ja lämpöpumpun vaatimusten mukaan. Menovesi Paluuvesi Menovesi Paluuvesi Kuva 8. Puskurivaraajan 3- ja 2-putkikytkentä. 3.3 Järjestelmän valinta Hybridijärjestelmän valintaan vaikuttaa lämmitystehon tarve, lämpimän käyttöveden tarve, teknisen tilan koko, vanhan lämmitysjärjestelmän kunto, sähköliittymän koko ja investoinnin rahoitus. Liitteessä 2 on suuntaa antava vuokaavio järjestelmän valintaan. T E K N I L L I N E N S U O S I T U S • 2 019 • T S -13 17

4. ASENNUS, KÄYTTÖÖNOTTO JA OPASTUS Suunnitelmat ovat laitteistoriippuvaisia eikä saman tehoiset laitteet toimi samalla tavalla. Jos suunnitelmissa on laitteen merkki ja malli määritelty, ei laitetta saa esim. kustannussyistä vaihtaa toiseksi ilman suunnittelijan hyväksyntää. 4.1 Asentajien pätevyydet Ilmavesilämpöpumpun asennus ei sovi asiakkaan itse tehtäväksi. Sähköasennukset vaativat vähintäänkin valtuutetun sähköasentajan kytkentöjen tarkistuksen. Putkiasennuksille ei ole pätevyysvaatimuksia, mutta väärin tai huolimattomasti tehdyt putkiasennukset saattavat vahinkotapauksessa vaikuttaa kotivakuutuksen korvauksiin tai laitteen takuuehtoihin. Split-tyyppiset ilmavesilämpöpumput vaativat aina valtuutetun kylmälaiteasentajan. 4.2 Ulkoyksikön asennuspaikka Ulkoyksikön asennuspaikan valinnassa tulee ottaa huomioon useita eri seikkoja. Ulkoyksikön pitäisi sijaita lähellä kattilahuonetta tai ainakin samalla puolella taloa, niin että putkivedot olisivat mahdollisimman lyhyitä ja helppoja asentaa. Ulkoyksikön aiheuttama melu täytyy ottaa huomioon, niin ettei se kuulu liikaa makuuhuoneisiin tai naapuriin. Ulkoyksikkö pitää olla sellaisessa paikassa, jossa ilma vaihtuu eikä jää kiertämään laitteen ympärillä, mutta ei liian tuulisella paikalla. Kova tuuli huonontaa hyötysuhdetta ja saattaa häiritä huurteen poistoa. Ulkoyksikkö pitää olla lumen yläpuolella. Kannattaa muistaa, että lumi saattaa kinostua seinää vasten ja ottaa huomioon katolta putoava lumi, sekä kondenssiveden johdatus turvalliseen paikkaan, ei kulkuväylille tai seinustalle. Sähkön syötön kaapelointi ja asennus voi nostaa asennuksen hintaa, jos lämpöpumpun paikka on huono. Ns. Wall-in asennuksessa ulkoyksikkö tulee seinän sisäpuolelle ja ulkoseinässä näkyy vain ritilä ilmanottoa ja poistoa varten. Useimmiten ilmavesilämpöpumpulle ei löydy aivan optimaalista paikkaa, vaan täytyy tehdä kompromisseja eri vaatimusten suhteen. 4.3 Perustukset ja kondenssiveden poisto Ulkoyksikkö voidaan asentaa seinätelineeseen tai perustusten päälle. Perustusten pitää olla riittävän tukevat ulkoyksikön painoon nähden ja routimattomat, niin ettei ulkoyksikkö liiku roudan vuoksi. 18 T E K N I L L I N E N S U O S I T U S • 2 019 • T S -13

Ilmavesilämpöpumppu tuottaa runsaasti kondenssivettä. Jos pihan maaperä on hyvin vettä läpäisevää, kondenssivesi voidaan imeyttää pihalla, routarajan alapuolella olevaan kivipesään eli kivillä tai karkealla soralla täytettyyn kuoppaan, joka on erotettu suodatinkankaalla muusta maaperästä tai johtaa kondenssivesi sadevesikaivoon. Kondenssiveden poiston routarajan yläpuolella olevat osat tarvitsevat lämmityskaapelin, niin etteivät ne jäädy ja tukkeudu talvella. 4.4 Käyttöönotto ja opastus Itse ilmavesilämpöpumpun käyttöönottoon löytyy riittävät ohjeet asennusohjeista. Hybridilämmitys järjestelmässä täytyy myös varmistaa, että laitteet toimivat keskenään optimaalisesti ja lämmityskustannuksia minimoiden. Järjestelmän oikean toiminnan varmistus ja lopullinen säätö täytyy tehdä lämmityskaudella, vaikka asennus olisi tehty kesällä. Talon asukkaat täytyy opastaa uuden hybridilämmityksen käyttöön. Koska lähes jokainen hybridilämmitys järjestelmä on erilainen, pelkkä lämpöpumpun käyttöohje ei ole riittävä, vaan hybridilämmitysjärjestelmälle pitää tehdä oma kirjallinen käyttöohje, jossa kerrotaan, miten järjestelmää käytetään, säädetään ja miten häiriötilanteissa tulee toimia. Integroidussa kattila-ilmavesilämpöpumppuratkaisussa on valmiit käyttöohjeet hybridilämmityksen käyttöön. Lämmitysjärjestelmästä on tehtävä asiakkaalle ajantasainen kytkentäkaavio suunnitteluarvoinen. T E K N I L L I N E N S U O S I T U S • 2 019 • T S -13 19

5. AUTOMATIIKKA, JÄRJESTELMÄN OHJAUS JA SÄÄTÖ Hybridijärjestelmässä ohjausautomatiikkojen yhteen sovittaminen on energiansäästön kannalta tärkeää. Jos öljykattilan säädin on moderni ja toimiva, yksinkertaisin ohjausjärjestelmä käyttää öljylämmityksen säädintä. Tällöin voi lämpöpumpun jättää lämmittämään kattilaa vakiolämpötilalla, mutta tämä tapa on epätaloudellinen, koska öljykattila on lämpimänä ympäri vuoden. Toinen tapa on käyttää lämpöpumpun omaa ulkolämpötilan mukaan ohjautuvaa lämmönsäädintä rinnan öljykattilan säätimen kanssa. Tämä tapa on vaikeaa saada optimisäädölle. Useinkaan käyttäjä ei voi hallita ja ymmärtää kahden yhdistetyn järjestelmän yhteistoimintaa, jos jokin tulevaisuudessa muuttuu käyttöön oton jälkeen. Paras toiminta, jota käyttäjän ei tarvitse itse optimoida eri vuodenaikoina, saavutetaan yleensä käyttämällä yhtä säätöjärjestelmää joka ulkolämpötilan mukaisesti tuottaa lämmitysjärjestelmään aina alinta mahdollista kuitenkin riittävää veden lämpötilaa. Tällöin lämpöpumppu ohjaa öljypolttimen toimintaa ja öljykattila on lämpimänä vain kovilla pakkasilla. Lämpimän käyttöveden priimaus esimerkiksi 50→60 asteeseen on kuitenkin useassa tapauksessa tehtävä erillisen lämmönlähteen avulla, esim. sähkövastuksella. Osassa ilmavesilämpöpumpuista on valmius ohjata hybridijärjestelmää, toisiin täytyy ostaa erillinen kattilakytkentäsarja (Kuva 9). Kattilakytkentäsarja Öljykattila ILVP sisäyksikkö Kuva 9. Lämminvesivaraajalla varustettu split ilmavesilämpöpumppu kattilakytkentäsarjalla. 20 T E K N I L L I N E N S U O S I T U S • 2 019 • T S -13

Järjestelmän hyvä ohjaus voi kaksinkertaistaa saavutetut säästöt verrattuna puutteelliseen tai huonosti suunniteltuun säätöjärjestelmään. Suurimmassa osassa ilmavesilämpöpumppuja on joko vakiona tai saatavana lisämaksusta langallinen tai langaton tietoliikenneportti ja etäyhteys. Laitevalmistajien omilla ohjelmistoilla voi säätää, ajastaa lämpötiloja, lähettää hälytyksiä tms. Niistä löytyy web ja mobiilisovellukset. Mikään näistä valmistajien ohjelmistoista ei ole yhteensopiva muiden järjestelmien kanssa, kuten taloautomaatiosovellusten kanssa. Esimerkiksi huonetermostaatteja täytyy ohjata eri sovelluksella kuin lämpöpumppua. Joihinkin malleihin on saatavissa KNX- tai Modbus-väyläsovitin, jolloin lämpöpumppu on mahdollista saada kytkettyä taloautomaatiojärjestelmiin. T E K N I L L I N E N S U O S I T U S • 2 019 • T S -13 21

6. ILMAVESILÄMPÖPUMPUT SUUREMPIIN KIINTEISTÖIHIN Ilmavesilämpöpumppuja voi kytkeä rinnan. Näin saadaan riittävä lämmitysteho suuremmillekin kiinteistöille. Älykkäällä ohjauksella saadaan hyvä tehon säädettävyys ja energian säästö, kun öljylämmitys ja lämpöpumppuja voidaan kytkeä päälle lämmön tarpeen mukaan. Yleensä yksi ”Master” lämpöpumppu ohjaa yhtä tai useampaa ”Slave” lämpöpumppua ja öljylämmitystä. Mahdolliset allas- ja IV-jälkilämmityspiirit täytyy suunnitella tarkemmin tapauskohtaisesti. Kaukolämpökiinteistöissäkin kannattaa tutkia öljy-ilmavesilämpöpumppu hybridilämmityksen kannattavuutta. Etenkin puolilämpimissä kiinteistöissä on lyhyt lämmityskausi, jonka ulkopuolella joutuu maksamaan kaukolämmön perusmaksuja, jotka voivat määräytyä talven huipputehon mukaan. Toisaalta juuri kaukolämmön tehomaksu voi tehdä kaukolämmöstä sähköäkin kalliimman tukilämmitysmuodon, jos tukilämmityspäiviä on vuoden mittaan vain vähän. Toisaalta myös sähkölämmitys voi vastaavantyyppisestä syystä muodostua kalliiksi tukilämmitysmuodoksi joissakin haja-asutus -alueiden sähköverkoissa, joissa sulakekoon kasvattaminen johtaa korkeisiin perusmaksuihin. 22 T E K N I L L I N E N S U O S I T U S • 2 019 • T S -13

7. ESIMERKKIKYTKENTÖJÄ Nämä esimerkkikytkentöjen kuvat ovat periaatekuvia, eivät täydellisiä kytkentäkuvia. Kaikki kytkennät eivät sovi kaikille merkeille ja malleille. Valmistajan ohjeita täytyy noudattaa. 7.1 Invertteri monoblock paluuveteen, lämmin vesi öljykattilalla Tämä on yksinkertaisin kytkentä. Se ei vaadi erillistä ohjainta hybridilämmitykselle, vaan normaalitilanteessa lämpöpumpun invertteriohjaus säätää kiertoveden lämpötilan. Kovilla pakkasilla vanhan öljylämmitysjärjestelmän säädin lisää lämpöä kiertoveteen, kun lämpöpumpun teho ei riitä. Öljykattila on koko ajan lämpimänä ja tuottaa lämpimän käyttöveden. Lämmityksen paluuvesi on lämmityskierron kylmintä vettä, jolloin lämpöpumpun hyötysuhde on parhaimmillaan. Jos lämmönjakojärjestelmän vesitilavuus on pieni verrattuna lämpöpumpun tehoon, tarvitaan puskurivaraaja. Myös lämpöpumpun vaatima minimivirtausnopeus saattaa vaatia puskurivaraajan. Tämä kytkentä sopii silloin kun lämpimän käyttöveden tarve on suuri ja kattilahuone on ahdas. Kun kattila on koko ajan lämmin, ei voida saavuttaa täyttä säästöpotentiaalia, koska kattilan lämpöhäviöt huonontavat järjestelmän hyötysuhdetta. Ulkoseinä 4-tieventtiili Lämmönsäädin Monoblock Inverter IVLP Lämmin käyttövesi Kylmä vesi Öljykattila Puskurivaraaja Lämmönjako Kuva 10. Invertteri monoblock lämpöpumppu kytkettynä lämmityksen paluuveteen, lämmin käyttövesi lämmitetään öljykattilalla. T E K N I L L I N E N S U O S I T U S • 2 019 • T S -13 23

7.2 Split invertteri lämpöpumppu paluuveteen, lämmin käyttövesi öljykattilalla Ulkoseinä Split-ilmavesilämpöpumpulla täytyy kattilahuoneeseen asentaa lämmönvaihdin ja lämmityksen kiertovesi käyttää vanhan järjestelmän kiertovesipumppua. Tämä kytkentä vaatii kylmäaineasentajan. 4-tieventtiili Lämmönsäädin Lämmin käyttövesi Kylmä vesi Öljykattila Split Inverter IVLP Lämmönjako Kuva 11. Split invertteri lämpöpumppu kytkettynä lämmityksen paluuveteen. Lämmin käyttövesi ja kovien pakkasjaksojen lämmitys öljykattilalla. 7.3 Monoblock invertteri IVLP paluuvedessä, käyttöveden lämmitys sähköllä Ulkoseinä Jos lämpimän käyttöveden kulutus on vähäistä, kannattaa lämmin käyttövesi tehdä pienellä sähkövaraajalla. Kun öljykattila on kovimpia pakkasia lukuun ottamatta kylmillään, saadaan suurin energian säästö. Monoblock Inverter IVLP Sähkövaraaja 4-tieventtiili Lämmönsäädin Lämmin käyttövesi Kylmä vesi Öljykattila (Puskurivaraaja) Lämmönjako Kuva 12. Monoblock invertterilämpöpumppu kytkettynä lämmityksen paluuveteen ja sähkövaraaja tuottaa lämpimän käyttöveden. 24 T E K N I L L I N E N S U O S I T U S • 2 019 • T S -13

7.4 Split IVLP käyttöveden lämmitys Useimmat split-ilmavesilämpöpumput ovat saatavissa sisäyksiköllä, jossa on lämmönvaihdin ja varaaja. Riippuen ilmavesilämpöpumpun tyypistä, lämpimän käyttöveden lämpötilavaatimuksista ja ulkolämpötilasta, ilmavesilämpöpumppu voi tuottaa kokonaan tai osittain lämpimän käyttöveden. Tarvittaessa lämmin käyttövesi priimataan varaajan sähkövastuksella. Kovimmilla pakkasilla ilmavesilämpöpumpun automatiikka ottaa öljykattilan käyttöön. Lämmityksen menovesi Automatiikka Lämmityksen paluuvesi Ulkoseinä Split ulkoyksikkö Lämmin käyttövesi Split sisäyksikkö Öljykattila Kylmä käyttövesi Kuva 13. Split IVLP käyttöveden lämmitys. 7.5 Suurten kiinteistöjen kytkentöjä VILP2 VILP1 Kattila Kuva 14. Suurten kiinteistöjen kytkentä. T E K N I L L I N E N S U O S I T U S • 2 019 • T S -13 25

LIITE 1. VUOROKAUDEN KESKILÄMPÖTILASTOJA 20 40 60 80 100 120 140 160 -5 -10 -15 -20 -25 Päivien määrä Vuorokauden keskilämpötila, °C Kuva 15. Turku, Artukainen (Vyöhyke I). 0 0 20 40 60 80 100 120 140 160 -5 -10 -15 -20 -25 Päivien määrä Vuorokauden keskilämpötila, °C Kuva 17. Seinäjoki, Pelmaa (Vyöhyke II). 0 0 20 40 60 80 100 120 140 160 -5 -10 -15 -20 -25 Päivien määrä Kuva 19. Oulu, Vihreäsaari (Vyöhyke III). 26 Vuorokauden keskilämpötila, °C 0 0 0 20 40 60 80 100 120 140 160 -5 -10 -15 -20 -25 Päivien määrä Kuva 16. Helsinki-Vantaa (Vyöhyke I). Vuorokauden keskilämpötila, °C 0 0 0 20 40 60 80 100 120 140 160 -5 -10 -15 -20 -25 Päivien määrä Kuva 18. Kuopio, Savilahti (Vyöhyke III). Vuorokauden keskilämpötila, °C Vuorokauden keskilämpötila, °C Vuorokauden keskilämpötilastoja paikkakunnittain 2010–2018 (Lämpötilatiedot Ilmatieteenlaitokselta) 0 0 20 40 60 80 100 120 140 160 -5 -10 -15 -20 -25 Päivien määrä Kuva 20. Sodankylä, Tähtelä (Vyöhyke IV). T E K N I L L I N E N S U O S I T U S • 2 019 • T S -13

LIITE 2. JÄRJESTELMÄN VALINTAKAAVIO ei Valitaanko IVLP-öljyhybridi? Kyllä Integroitu kattila ja IVLP Huono Vanhan kattilan kunto? Hyvä Vähän Paluukytkentä Pieni sähkövaraaja Paljonko tilaa teknisessä tilassa? Paljon Pieni Lämpimän käyttöveden tarve? Suuri Split suurella varaajalla T E K N I L L I N E N S U O S I T U S • 2 019 • T S -13 Hybridivaraaja 27

Lämmitysenergia Yhdistys ry Sitratori 5, 00420 Helsinki Puh: 010 617 7410 E-mail: toimisto(at)ley.fi www.ley.fi Lämmitysenergia Yhdistys ry Lämmitysenergia Yhdistys ry (LEY) on perustettu vuonna 1956. Yhdistys perustettiin edistämään öljylämmityksen asennuksia lähinnä järjestämällä koulutusta ja tekemällä asennuskentälle suosituksia. Tämä mahdollisti öljylämmityksen suosion kasvamisen ja maineen luotettavana ja turvallisena lämmitysmuotona. Nykyään yhdistyksen kulmakivenä on sama päämäärä eli lämmityslaiteasennusten laadun parantaminen. Jäsenistö koostuu pääosassa urakoitsijoista ja mukana on myös laitevalmistajia sekä energiantoimittajia. Yhdistyksen tärkein voimavara on urakoitsijajäsenet, jotka omalla kokemuksellaan luovat osaamistga ja paikallisten olojen tuntemista järjestön toimintaan. Yhdistys antaa myös koulutusta ja teknillistä neuvontaa sekä toimii yhteistyössä viranomaisten kanssa. Yhdistys on myös Tukes:in valtuuttama pätevyyskokeiden järjestäjä ja pätevyystodistukset myöntävä taho. Lämmitysalan suosituksia ja koulutusta: www.ley.fi Tekninen neuvontapalvelu: 010 617 7414