Kaarinalaisen Samin hurja hanke: talo joka lämpiää täysin auringolla! - Kotimaa - Ilta-Sanomat

Kaarinalaisen Samin hurja hanke: talo joka lämpiää täysin auringolla!

Voiko omakotitalon lämmitys Suomessa koko vuoden perustua kesällä saatavaan aurinkoenergiaan, joka varastoidaan rakennuksen alle? Kaarinassa työmaalla uskotaan niin.

Sami Roiha (vas.) rakentaa itselleen ja perheelle taloa, joka lämpenee aurinkoenergialla. Asunnon lämmitysjärjestelmän suunnitelleet Nikolas Salomaa ja Jerker Brandt vakuuttivat nuukan ekonomin aurinkolämmön edullisuudesta.­

30.4.2017 10:00

Aurinko helottaa tähän aikaan vuodesta jo mukavasti. Routaantunut savi alkaa litistä jalkojen alla kaarinalaisen Sami Roihan omakotitalon työmaalla, vaikka on vielä pakkasta. Ihmekös tuo, aurinko maaliskuun lopulla puoliltapäivin Lounais-Suomessa lämpöä karkeasti 1 000 wattia eli pienen lämpöpatterin verran neliölle.

– Itse asiassa jo pari viikkoa minun taloni kaikki lämmitys ja lämmin käyttövesi on saatu suoraan auringosta. Eikä siinä talossa ole edes tuollaista aurinkolämpövarastoa, konsulttitoimisto NolleE:n toimitusjohtaja Nikolas Salomaa osoittaa omakotitalon ryömintätilan alle.

Jossain siellä silmältä piilossa, varsinaissuomalaisen savikon puristuksessa seisoo vieri viereen juntattuna yhteensä 150 metriä teräspaaluja. Ne kannattelevat valmistuvan omakotitalon painoa, mutta tällä työmaalla paaluilla on erityinen tehtävä. Ne siirtävät lyhyen kesän lämmön säilöön talon alle. Sieltä noin kuuden metrin syvyydestä lattian alta lämpöä puretaan talon lämmitykseen niin paljon, että muuta lämmitystä ei välttämättä tarvita edes sydäntalven aikana.

Lämmityslaskujen kanssa tuskailevasta se kuulostaa liian hyvältä ollakseen totta; jopa uskomattomalta.

Onko mahdollista rakentaa Suomessa talo, joka pysyy lämpimänä aurinkoenergialla?

– En usko vaan tiedän, että niin on. Eikä sellaisen talon tarvitse olla olla tavallista kalliimpi: se voi jopa olla halvempi, Salomaa sanoo.

Sami Roihan omakotitalo nousee Kaarinaan.­

Tässä vaiheessa moni tuhahtaa epäuskoisena. Eihän talvella edes paista aurinko ja Suomi on kylmä maa. Mutta kylmä ulkolämpötila ei vielä kerro paljonkaan auringosta saatavasta energiasta. Nytkin on ollut pakkaspäiviä, mutta aurinko lämmittää jo lähes samalla teholla kuin kesä­aikaan.

Täytyy istahtaa eps-muovista valmistetun seinäelementin päälle ja kuunnella, mihin energiakonsultti perustaa väitteensä auringolla lämpenevästä talosta. Kohta alkaa numeroiden vyörytys.

Noin 90 prosenttia vuoden aikana saatavasta aurinkoenergiasta lankeaa Suomessa maahan maalis-syyskuun välillä. Sitten alkaa pimeä ja kylmä sydäntalvi. Aurinko ei paista, mutta asuntojen lämmitystarve on huipussaan. Keskitalven neljä kuukautta imaisevat kaksi kolmasosaa asunnon vuosittaisesta lämmitystarpeesta.

Näistä lähtökohdista on vielä pitkä matka aurinkotaloon. Oli löydettävä tapa, jolla aurinkolämpö voitaisiin varastoida ja vieläpä niin, että järjestelmän hinta pysyisi kohtuuden rajoissa. Omakotitalossa lämmitysjärjestelmän hinta on merkittävä valintaa ohjaava tekijä.

Salomaa oli rakentanut itselleen hyvin eristetyn niin sanotun passiivitalon, johon hän asensi aurinkokeräimet. Hän huomasi, että aurinkolämpö riittää pitämään talon ja lämpimän käyttöveden lämpimänä kahdeksan kuukautta vuodessa.

Jos kesällä tulevan ylimääräisen auringonlämmön voisi varastoida, niin ehkä se riittäisi kattamaan omakotitalon vuosittaisen lämmöntarpeen. Hän mallinsi tilanteen simulointiohjelmalla. Perinteisissä aurinkolämpöjärjestelmissä lämpö säilötään vesivaraajiin. Sellaisen rajat tulevat kuitenkin pian vastaan. Koko talven lämmöntarpeen tallentava vesivaraaja tulisi niin suureksi, että talossa ei enää mahtuisi asumaan.

Oli löydettävä toinen tapa. Siinä Salomaa nojasi vanhaan kokemukseen. Hän oli suunnitellut lähelle Roihan taloa liikerakennuksen, jonka lämmitys nojaa lattian alle sijoitettuun lämpövarastoon.

 Oli löydettävä vaihtoehtoinen, halvempi tapa ottaa talteen aurinkolämpö. Päädyimme ratkaisuun, joka vastaa 10 neliömetrin aurinkokerääjää mutta maksaa kymmenesosan sellaisen hinnasta.”

Vuonna 2016 valmistuneen 1 200 neliön liikerakennuksen lihakaupan jäähdytyskoneiden lämpö siirretään talon alle maaperään juntattujen 70 paalun kautta. Kesän aikana myös liiketilojen viilennyksestä otettu lämpö ajetaan rakennuksen alle. Ja kokemusta oli 300 pientalosta eri puolilta maata, joihin Salomaa on suunnitellut kesän ylijäämälämmön maavarastoinnin.

Liikerakennuksen alla olevien paalujen lämpö nousee loppukesästä noin 13 asteeseen.

–  Kun lämmityskausi alkaa, lämpöä aletaan purkaa pois niin, että keväällä maaperän lämpö laskee noin viiteen asteeseen.

Talon alta tuleva haalea vesi esilämmittää lämmöntalteenottokoneen läpi virtaavaa ulkoilmaa.

– 26-asteinen pakkasilma saadaan lämmitettyä nolla-asteiseksi.

Lattian alla vettä kierrätetään 400 watin pumpulla. Ilmastointilaitteen lämmönvaihtimessa siitä otetaan ulos lämpöä 200 kertaa enemmän eli 78 kilowattia.

Järjestelmän tukena on 17 kilowatin maalämpöpumppu, mutta sitä käytetään vain silloin kun kylmäkoneiden tuottama hukkalämpö ei riitä.

Tuon liikerakennuksen maanalaisesta lämpövarastosta saadut kokemukset olivat takana, kun Salomaa lähti suunnittelemaan kaarinalaisen Roihan perheen talon lämmitysjärjestelmää. Aloite tuli Roihalta.

– Yritin blogeja ja erilaisia sivustoja lukemalla päättää, minkä lämmitysjärjestelmän valitsen. Melko pian huomasin, että niin en pääsisi eteenpäin, Sami Roiha sanoo.

Oli pyydettävä apua. Roiha otti yhteyttä Salomaan konsulttifirmaan. Salomaa näki etelään avautuvalla rinteellä sijaitsevalla tontilla olevan hyvät mahdollisuudet aurinkolämmitykseen, jos se yhdistetään tehokkaaksi suunniteltuun niin sanottuun passiivitaloon.

Määritelmän mukaan tehokkaasti eristetty ja tiivis passiivitalo kuluttaa noin viidesosan vähemmän energiaa kuin tavallinen talo. Etelä-Suomessa se tarkoittaa alle 20 kWh:n lämmitystarvetta neliömetriä kohti vuodessa. Roihan perhe halusi passiivitalon, asumismukavuudesta tinkimättä.

– Rakentamisesta en tiennyt mitään, mutta ekonomina laskeskelin investointia ja asumisen vuosikuluja 25 vuoden päähän. Pihinä ekonomina minua alkoi kovasti lämmittää ajatus aurinkoenergialla lämpenevästä talosta, Roiha sanoo.

Kun talo oli suunnitteluvaiheessa, niin sen energiatehokkuutta oli helppo alkaa virittää paremmaksi. Esimerkiksi käy autotalli, joka päätettiin muuttaa hukka­energialla lämpeneväksi. Toteutus vaikuttaa huokealta.

– Viemäriputki laitettiin kulkemaan autotallirakennuksen lattian läpi niin, että vesi jättää suurimman osan lämmöstään talliin, ennen kuin se liittyy kaupungin viemäriverkostoon. Yhdessä suuren auringonvaloa hyödyntävän ikkunapinnan kanssa se riittää pitämään lämpötilan plussan puolella ilman lämmitystä, Salomaa sanoo.

Koko rakennus käytiin läpi samalla tarkkuudella. Tähtäimessä ei ollut huipputekniikka, vaan kustannustehokkaat ratkaisut.

Talon perustuksiin säilöttyä lämpöenergiaa on jo jonkun aikaa siirretty lämmönvaihtimilla ilmastoinnin lämmitykseen kaarinalaisessa liikerakennuksessa. Nikolas Salomaa ja Jerker Brandt ovat havainneet laskelmiensa pitävän paikkansa myös käytännössä.­

Aurinkosähkö putosi pois vaihtoehdoista, koska sähkön varastointi onnistuu huonosti. Aurinkopaneelit tuottavat sähköä silloin, kun sitä ei lämmitykseen juuri tarvita, eli kesällä. Markkinat tunnistavat ongelman ja siksi sähköyhtiöt eivät ole innostuneita ostamaan pientalojen aurinkopaneeleiden tuottamaa ylijäämäsähköä.

– Asuntomessuilla on jo vuosia esitelty aurinkopaneeleilla varustettuja nollaenergiataloja, jotka täyttävät määritelmän eli myyvät ulos kesällä saman verran sähköä kuin mitä ne vuodessa ostavat. Mutta kun 30 000 euroa maksavan aurinkopaneelin sähköstä saa neljä senttiä kilowatilta ja ostosähkö maksaa 12 senttiä, niin investoinnin kannattavuus on kyseenalainen.

Jäljelle jäi aurinkolämpö. Maailmalla ja Suomessa valmistetaan tehokkaita aurinkoenergiakeräimiä. Sellaiseen ei kuitenkaan päädytty kustannussyistä. Koko lämmitysvuoden energian talteen ottavien keräinten hinta oli olisi ollut Salomaan mukaan noin 15 000 euroa, mikä olisi romuttanut lämmitysjärjestelmän kannattavuuslaskelmat.

– Oli löydettävä vaihtoehtoinen, halvempi tapa ottaa talteen aurinkolämpö. Päädyimme ratkaisuun, joka vastaa 10 neliömetrin aurinkokerääjää mutta maksaa kymmenesosan sellaisen hinnasta.

 Oli löydettävä vaihtoehtoinen, halvempi tapa ottaa talteen aurinkolämpö. Päädyimme ratkaisuun, joka vastaa 10 neliömetrin aurinkokerääjää mutta maksaa kymmenesosan sellaisen hinnasta.”

Salomaan mukaan lämmönkeräämistavalle on haussa patentti, eikä siksi nyt puhuta yksityiskohdista. Hän joka tapauksessa vakuuttaa sen toimivan.

– Autotallin katolle osuu keskellä päivää 60 kW:n aurinkoteho. Tästä saadaan tällaisella low-cost-tekniikalla hyödynnettyä noin 20 kW. Olemme mallintaneet, että keräin nostaa talven kynnyksellä varmuudella paalukentän lämpötilan 30:een, muutaman vuoden kuluttua jopa 40:een asteeseen.

Se tarkoittaa, että vettä voidaan ottaa alkutalven aikana sellaisenaan lattialämmitykseen. Lopputalvesta on mahdollista, että veden lämpötilaa joudutaan kohottamaan maalämpöpumpulla. Keruupiirin vesi on tuolloinkin tuntuvasti lämpimämpää kuin pintamaa, noin viisiasteista. Se tarkoittaa, että toisena lämmitysmuotona oleva maalämpöpumppu toimii tavanomaista paremmalla hyötysuhteella.

Ensimmäisinä vuosina aurinkoenergia ei ehdi nostaa maaperän lämpötilaa vielä riittävästi koko vuoden lämmityskäyttöön. Talon alla sijaitsevan savienergiavaraajan massa on huima, noin 1,5 miljoonaa kiloa.

– Sen lämpötilan nostaminen asteella vaatii 870 kilowattituntia, Salomaa laskee.

Tilanne kuitenkin kohenee ajan kanssa.

– 5–7 vuoden jälkeen maa saavuttaa tasapainotilan.

Kun 1,5 miljoonan kilon savilämpövarasto on lämmennyt vaikkapa 35 asteeseen, niin sen jäähtyessä talven mittaan 15 asteeseen vapautuu 18 000 kilowattia lämpöenergiaa. Kysymys on esimerkkilaskelmasta, mutta se kertoo, miten paljon maaperään on mahdollista varastoida lämmitysenergiaa.

280 neliömetrin passiivitalon lämpimän veden ja lämmityksen kulutus on keskimäärin 10 000 kWh, joten pelivaraa pitäisi olla.

Kuinka lopulta maahan varastoituun aurinkolämpöön nojaava lämmitys toimii, sen vuodet näyttävät.

Osion tuoreimmat

Luitko jo nämä?