Aurinkolämpöjärjestelmän mitoitus

Aurinkolämmön kannattavuuteen vaikuttaa keskeisesti järjestelmän oikea mitoitus ja käyttötarkoitus, jotta tuotettu energia saadaan hyödynnettyä käyttöpaikassa mahdollisimman tehokkaasti.

Järjestelmän mitoitusperusteita voivat olla esimerkiksi mahdollisimman matala energianhinta, parempi omavaraisuus kesällä tai vaikkapa puunpolton tai mahdollisen kattilankäytön vähentyminen ja lisääntynyt vapaa-aika kesällä.

Helpoin keino varmistua optimaalisesta mitoituksesta on hankkia aurinkolämpöjärjestelmä asiantuntevalta taholta. Mitä tarkemmat lähtötiedot suunnittelijalla on, sen paremmin mitoitus onnistuu.

Aurinkolämpöjärjestelmän mitoituksen perustietoja:

• kohteen kokonaisenergian tarve ja sen vaihtelut,
• asukasmäärä,
• tekniset tiedot asennuspaikasta,
• saneerauskohteessa nykyinen lämmitysjärjestelmä ja mahdollinen vesivaraaja.

Lisäksi suunnittelijan on perehdyttävä rakennuksen LVI- ja arkkitehtipiirustuksiin sekä saneerauskohteessa nykyiseen veden- ja lämmönkulutustietoihin.

Tyypillisiä aurinkokeräinneliöitä:

• 4–8 keräinneliötä, pientalon käyttöveden lämmitys (keräinala noin 1,25 m²/henkilö),
• 8-12 keräinneliötä, pientalossa iso lämminvesivaraaja, ja aurinkolämpöä hyödynnetään myös tilojan lämmitykseen,
• vähintään 20 keräinneliötä, asunto-osakeyhtiön järjestelmä.

Varaajan mitoittamisessa huomioitavaa:

• lämmöntarve,
• käytössä olevat tilat,
• investoinnin suuruus.

Varaajan valinnan yhteydessä kannattaa tarkasti suunnitella lämmönvaihtimien ja putkiyhteiden sijainnit, sillä varaajalle on usein käytettävissä hyvin rajallisesti tilaa. Mitoituksen lähtökohtana voi olla noin 1,5 m² keräyspinta-alaa 100 litran vesitilavuutta kohden. Tällöin nelihenkiseen talouteen sopiva varaajakoko on noin 200–500 litraa riippuen keräinpinta-alasta.

Mitoitusesimerkkejä

Mitoitusesimerkki 1: 4-henkinen perhe omakotitalossa ja 500 litran vesivaraaja – Aurinkolämpöä käyttöveteen ja pesutilojen lattialämmitykseen

Käyttöveden päiväkulutus	11 kWh/vrk (= 4000 kWh / a)
Pesutilojen lattialämmitys	keskimäärin noin 6 kWh/vrk (= 2200 kWh / a)
Varaajan lämpöhäviöt	3–4kWh/vrk (= 1100–1400 kWh / a)
Yhteensä	noin 20–21 kWh/vrk (= noin 7500 kWh / a)

Jos aurinkoenergian keskimääräinen saanti on noin 50 prosentin hyötysuhteella (aikavälillä keväästä syksyyn) 2–3 kWh/m², katetaan 7 m²:n keräinalalla yllä olevan taulukon mukainen kulutus keskikesällä kokonaan. Lämpötila nousee varaajassa päivän aikana enimmillään runsaat 20 astetta jos pesutilojen tasaisen lattialämmityksen lisäksi muuta käyttöä ei päivän aikana ole lainkaan.

Mitoitusesimerkki 2: 4-henkinen perhe omakotitalossa ja 350 litran vesivaraaja – Aurinkolämpöä pelkkään käyttöveteen

Käyttöveden päiväkulutus	11 kWh/vrk (= 4000 kWh / a)
Varaajan lämpöhäviöt	noin 3 kWh/vrk (= 1100 kWh / a)
Yhteensä	noin 14 kWh/vrk (= 5100 kWh / a)

Mitoitusesimerkki 3: poreallas/kylpyamme
Kertatäyttöiset porealtaat ja kylpyammeet ovat yleensä vetoisuudeltaan noin 150–250-litraisia. Käytännössä altaaseen voi laskea noin 100–160 litraa vettä riippuen edellä mainitusta allastilavuudesta. Käyttöveden lämmittäminen ammeelliseen vettä (100–160 litraa 38-asteista vettä) vie energiaa noin 4–6 kWh.

Ammeeseen lasketaan kerralla 100 litraa 38-asteista vettä	60-asteinen varaaja viilenee 50 asteeseen, jos varaajan vesitilavuus on noin 350 litraa
Ammeeseen lasketaan kerralla 160 litraa 38-asteista vettä	60-asteinen varaaja viilenee 50 asteeseen, jos varaajan vesitilavuus on noin 550 litraa

Mitoitusesimerkki 4: suihkunkäyttö
Suihkun lämpöteho riippuu virtaamasta ja lämpötilasta. Normaali suihkuvesi on noin 38-asteista ja suihkuhanan täysi virtaama 12–18 litraa/min.

5 minuutin suihku 12 litran virtaamalla (= 60 litraa)	laskee 350-litraisen varaajan 60-asteesta 54 asteeseen, jos varaajan vesitilavuus on noin 350 litraa
5 minuutin suihku 18 litran virtaamalla (= 90 litraa)	laskee 350-litraisen varaajan 60-asteesta 51 asteeseen, jos varaajan vesitilavuus on noin 350 litraa

Jos aurinkoenergian keskimääräinen saanti on noin 50 prosentin hyötysuhteella (aikavälillä keväästä syksyyn) 2–3 kWh/m², 5 m²:n keräinalalla katetaan keskikesällä yllä olevien esimerkkien kulutukset kokonaan. Lämpötila nousee varaajassa päivän aikana enimmillään runsas 20 astetta, jos lämpimän veden käyttöä ei päivän aikana ole lainkaan.

Varaajan kokoa on käsitelty enemmän Aurinkoenergian varastointi -sivuilla:
Aurinkolämmön varastointi