Varastointi vesivaraajaan

Aurinkolämpöjärjestelmissä vesivaraajan käyttö lämpöenergian varastointiin on ylivoimaisesti yleisin ratkaisu. Kyseessä on tavallisesti vuorokausivaraaja, jolloin aurinkolämpöä on käytettävissä aurinkoisina vuodenaikoina kaikkina vuorokauden hetkinä ja myös pilvisinä ja sateisina päivinä.

Tavallisimmin auringolla lämmitetään käyttöveden varaajaa, johon voi olla yhdistettynä pesu- ja saunatilojen tai kuivauspattereiden lämmitys.

Huonetilojen lämmitystä varten varaajan vettä kierrätetään lattialämmitysputkistossa, patteriverkossa tai niiden yhdistelmässä. Sekoitusventtiili ohjaa kiertoon menevän veden lämpötilaa yleensä ulkolämpötilan perusteella. Varaajan yläosaan sijoitettu lämminvesikierukka valmistaa lämmintä käyttövettä. Jos lämmintä vettä kuluu paljon tai käyttöveden riittävyys halutaan muuten varmistaa, voi varaajan alaosaan sijoitettu esilämmityskierukka esilämmittää kylmää käyttövettä ja parantaa näin aurinkolämpöjärjestelmän hyötysuhdetta.

Varaajan tilavuus

Varaajan tilavuus pitää olla oikeassa suhteessa keräinten kokoon ja niiden tuottamaan lämpöenergiaan. Nyrkkisääntö on, että 1,5 m² keräinpinta-alaa kohden on hyvä olla ainakin 150 litraa varaajatilavuutta. Varaajatilavuus on hyvä olla suurempi jos varaajaa ei pureta päivittäin kesäaikana.

Suurempaa varaajatilavuutta puoltavat myös seuraavat seikat:

• keräimet on suunnattu etelään ja niiden kaltevuus on alle 45 °C (kasvattaa keskikesän lämmöntuottoa);
• halutaan käyttää ympäri vuoden varaajan lämmittämiseen muutakin lämmönlähdettä kuin aurinkoa.

Aurinkoisena päivänä keräinneliömetri voi tuottaa 2-3 kWh lämpöenergiaa, mikä nostaa 100 litran vesimäärän lämpötilaa 15-25 °C ja vastaavasti 50 litran lämpötilaa 30-50 °C. Varaajatilavuuden ohella varaajan lataus- ja purkauskytkennät ratkaisevat, kuinka paljon aurinkoenergiaa voidaan käyttää päivittäin, tai oikeastaan kuinka paljon joudutaan käyttämään muuta energiaa lämmön tuottamiseen aurinkoenergian sijaan.

Varaajan tilavuuden kasvattamisen etuja on varastointikyky sadepäivien ja useamman peräkkäisen päivän kotoa poissaolon varalta. Suuremman varaajan etuna on myös keruuliuoksen matalampi lämpötila. Haittapuolena suuremmalla varaajalla on kalliimpi hinta ja suuremmat lämpöhäviöt.

Kuva. Varaajan mitoitus omakotitaloon.

Onnistunut varaajan mitoittaminen edellyttää seuraavia tietoja:

• kesäaikainen lämpimän käyttöveden kulutus,
• kesäaikainen lämmitys (lattialämpö, kuivauspatterit, yms.),
• varaajan häviöt,
• siirtoputkien häviöt (maakanaalin pituus ja tyyppi, käyttöveden kierto).

Lämpimän käyttöveden kulutuksen keskiarvona voi käyttää 50 l/hlö/vrk. Kesäaikaisen lämmityksen arviointia auttaa, jos pystyy mittaamaan eri kulutuskohteiden lämpötilaeroja (meno-paluu) ja virtausnopeutta. Samaan tulokseen päästään myös ottamalla esimerkiksi viikon jakso, jolloin mitataan tarvittava polttoainemäärä – punnitus ja kosteusmittaus antavat mittaukselle lisätarkkuutta. Erillisten kohteiden mittaus kuitenkin yksilöi tarkemmin mahdolliset parannuskohteet kuin kokonaismittaus. Varaajan häviöt voi laskea eristepaksuuden ja lämpötilojen avulla.

Hyvän kuvan varaajan eristyksestä antaa testi, jossa kaikki kiertovesipumput sammutetaan esimerkiksi vuorokauden ajaksi. Testin alussa varaajan tulee olla kuuma. Selvitä varaajan vesitilavuus (yleensä näkyy varaajan tyyppikilvestä) ja katso varaajan veden lämpötila testin alussa ja lopussa varaajan lämpötilamittarista. Jos 1 000 litraa vettä jäähtyy varaajassa 5 astetta, on lämpöhäviöinä tällöin kulunut vesivaraajasta 5,8 kWh energiaa.

Joissakin varaajissa ei ole selkeää lämpötila-asteikkoa ja tällöin voit myös käyttää apuna arvioinnissa varaajan pintalämpötilan muutosta. Tällöin kannattaa mitata pintalämpötilat usealta eri korkeustasolta varaajasta ja käyttää tulosten keskiarvotietoa vertailussa. Pintalämpötilan saat mitattua infrapunalämpömittarilla, joiden hinnat alkavat noin 20 eurosta ylöspäin.

Hyvässä vesivaraajassa lämpö kerrostuu Parhaille järjestelmille on tyypillistä, että varaajaan syntyy lämpökerrostumista, eivätkä lataus- ja purkauskytkennät sekoita varaajan lämpötilakerrostumia. Vesi laajenee lämmetessään, jolloin sen ominaispaino pienenee ja siksi lämmennyt vesi pyrkii varaajan yläosaan ja jäähtynyt vastaavasti alaosaan. Varaaja, jonka yläosan veden lämpötila on 60 °C ja alaosa 20 °C sisältää yhtä paljon lämpöenergia kuin varaaja, jonka veden lämpötila on kauttaaltaan 40 asteista. Kuitenkin ensin mainitun varaajan yläosan lämpötila on riittävä kuumaan käyttövesijärjestelmään, mutta jälkimmäisestä varaajasta tulevaa vettä pitää lämmittää lisää jollain muulla energialla. Toisaalta aurinkolämpökeräin toimii paremmalla hyötysuhteella, kun se lämmittää varaajan alaosan 20 asteista vettä 40 asteisen veden asemesta.