Viilennysjärjestelmät kestävää sisäilmaston mukavuutta varten

Sekä uudisrakennus- että kunnostushankkeissa keskitytään nykyään voimakkaasti energiatehokkuuteen. Haasteena on luoda kestävä rakennus, joka tarjoaa myös ympärivuotista mukavuutta. Oikeanlaisella lämmitys- ja viilennysjärjestelmällä on helppo noudattaa tätä vaatimusta, kunhan se on sovitettu rakennuksen ja sen käyttäjien tarpeisiin.
Suosittu ratkaisu on esimerkiksi radiaattori-lämmitysjärjestelmän täydentäminen aktiivisella viilennysjärjestelmällä, kuten ilmastointilaitteella. Kuitenkin myös puhallinkonvektorit tai säteilyjärjestelmät, joissa on paneeli- tai lattialämmitys ja -viilennys, voivat olla mielenkiintoinen vaihtoehto. Tarkastellaanpa kunkin järjestelmän hyviä ja huonoja puolia.

Ilmastointi

Ensisijainen syy siihen, miksi ihmiset asentavat ilmastointijärjestelmiä, on niiden korkea viilennyskyky. Ilmastointilaitteessa voi olla myös ilmansuodatintoiminto, joka poistaa epäpuhtauksia ilmasta sisäilman laadun parantamiseksi. Lisäksi ilmastointi on erittäin luotettava tapa hallita kosteutta, mikä vähentää kosteuden, homeen tai haitallisten bakteerien riskiä. Joissakin tapauksissa ilmastointia voidaan käyttää myös lämmitykseen, mutta tämä edellyttää tiettyjen ehtojen täyttymistä.

Selvitä, milloin ilmastointilaitteella lämmittäminen on hyvä valinta.

Vaikka ilmastointi tarjoaa korkeaa mukavuutta, sen energiankulutus on suhteellisen suuri. Lisäksi se sisältää usein kylmäaineita, joiden käyttöikä on melko lyhyt ja joilla on kielteinen vaikutus ympäristöön. Niinpä sekä valmistajien että loppukäyttäjien haasteena on siirtyä kestävämpään toteutukseen.

Kansainvälinen energiajärjestö (IEA) käsittelee aihetta viilennysjärjestelmän tulevaisuutta käsittelevässä raportissaan(1) ja kehottaa loppukäyttäjiä valitsemaan tehokkaampia ilmastointilaitteita. Raportissa todetaan, että nykyisin myytävien ilmastointilaitteiden keskimääräinen hyötysuhde on alle puolet siitä, mitä tavallisesti on saatavilla hyllyssä - ja kolmasosa parhaasta saatavilla olevasta tekniikasta. Tehokas viilennys -skenaarion mukaan tehokkaalla politiikalla voidaan kaksinkertaistaa ilmastointilaitteiden keskimääräinen hyötysuhde ja vähentää viilennysenergian kysyntää 45 prosenttia vertailuskenaarioon verrattuna.

Pintaviilennys

Lattia- tai paneelijärjestelmä ei vie arvokasta seinätilaa eikä aiheuta melua. Säteilylämmityksen tai -viilennyksen ansiosta ei myöskään esiinny pölykiertoa tai vetoa. Lisäksi tällainen järjestelmä voidaan helposti yhdistää käyttäjäystävällisiin säätimiin, kuten Unisenza-sarjaamme, jotta eri huoneisiin voidaan asettaa eri lämpötilat. Tämä optimoi asukkaiden viihtyvyyden ja vähentää energiankulutusta, koska käyttämättömiä huoneita ei lämmitetä tai viilennetä tarpeettomasti.

Lisäksi pintalämmitysjärjestelmiemme muuttaminen pintalämmitykseksi ja viilennykseksi edellyttää vain muutamia lisäkomponentteja. Yleensä käytetään 2-putkijärjestelmää, jossa lämmitykseen ja viilennykseen voidaan käyttää samaa putkistoa ja samoja komponentteja kuin pelkkään lämmitykseen. Näin Purmon pintalämmitysjärjestelmän jo ennestään korkeaa mukavuutta ja asumislaatua voidaan lisätä entisestään ilman suuria lisämateriaali- ja kustannusmenoja.

Periaatteessa pintaviilennyksessä tehdään ero aktiivisen ja passiivisen viilennyksen välillä kylmän veden tuottamisesta riippuen.

Passiivinen viilennys: tähän käytetään pääasiassa vesi/vesi, suolavesi/vesi ja harvoissa tapauksissa ilma/vesilämpöpumppujärjestelmiä. Passiivisessa viilennyksessä käytetään yleensä maata tai pohjavettä regeneratiivisena jäähdytyslähteenä. Viilennysprosessissa vastaava lämpötilakerroin siirretään lämmönvaihtimella suoraan järjestelmän veteen.
Aktiivinen viilennys: Tässä tarvitaan energiaa jäähdyttimen tai lämpöpumpun käyttämiseen. Jäähdyttimessä kiertävä kylmäaine ottaa ylimääräisen lämmön viilennettävästä järjestelmävedestä höyrystimen kautta. Periaate vastaa jääkaapin periaatetta, mutta se on suurempi. Saavutettava viilennyskyky riippuu kylmän veden lämpötilasta ja huoneen viilennysalan tehollisesta siirtopinta-alasta. Sitä rajoittaa pääasiassa kastepistelämpötila. Vaikka laskettua viilennyskuormaa ja suunniteltua huonelämpötilaa ei saavutettaisikaan, huonelämpötiloja voidaan laskea muutamalla asteella, mikä tuo merkittävää mukavuusetua verrattuna rakennuksiin, joita ei viilennetä.

Pintaviilennysjärjestelmien huonona puolena on se, että niiden viilennysksen maksimitehoa rajoittaa huoneen pinta-ala. Lisäksi optimaalisen toiminnan varmistamiseksi kondenssiveden muodostuminen on estettävä. Tämä tarkoittaa, että kaikki lämpimän ulkoilman kanssa kosketuksiin joutuvat alueet, kuten ikkunat, ovet, tuuletusaukot jne. on suljettava asianmukaisesti.

Puhallinkonvektorit

Samoin kuin säteilyjärjestelmät, myös iVido S2:n kaltaiset puhallinkonvektorit sopivat erinomaisesti matalalämpölämmitysjärjestelmiin, ja niitä voidaan käyttää sekä lämmitykseen että viilennykseen, kun ne yhdistetään lämpöpumppuun. Lisäksi käytettävissä oleva pinta-ala ei vaikuta niihin niin paljon, joten niiden teho voidaan räätälöidä tarkemmin koko lämmitys- ja viilennysvaatimuksen mukaan.

Toisaalta puhallinkonvektorit vaativat jonkin verran seinätilaa, ja ne on mitoitettava riittävän suuriksi, jotta puhaltimien ei tarvitse käydä suurimmalla asetuksella suurimman osan ajasta. Tämä lisäisi sekä energiankulutusta että melutasoa.

Eri viilennysjärjestelmien vertailu

Thomas More -ammattikorkeakoulun ja Belgian rakennustutkimuslaitoksen tutkijat tekivät SCoolS-hankkeessa (Sustainable Cooling Systems) useita simulaatioita. Näiden simulaatioiden avulla he tutkivat kestävien viilennysjärjestelmien suorituskykyä ja vertasivat niitä ilmastointijärjestelmiin vertailukohtana mukavuuden (paras) ja energiankulutuksen (suurin) osalta. Odotetusti aktiiviset ilmaviilennysjärjestelmät voivat tarjota hyvän mukavuuden 98 prosentissa tutkituista tapauksista, kun viilennyskyky on 50 W/m² . Pintaviilennystä ja puhallinkonvektoreita käyttävillä kestävämmillä järjestelmillä, joiden viilennysteho on 15-30 W/m² , voidaan kuitenkin tarjota samanlainen mukavuus 80 prosentissa tapauksista.

Simuloinnit osoittavat myös, että kun käytetään kestäviä viilennysjärjestelmiä, kuten pintaviilennystä tai puhallinkonvektoreita, energiankulutus vähenee huomattavasti verrattuna perinteisiin aktiivisiin viilennysjärjestelmiin. Tämä edellyttää kuitenkin, että niiden ohjaus mukautetaan rakennuksen ja käyttäjien tarpeisiin. Lisäksi asetuspisteen ja alemman mukavuuslämpötilan tason välillä on oltava riittävän suuri marginaali, jotta järjestelmässä ja rakennuksessa voidaan puskuroida suurimmat kapasiteettitarpeet.(2)

Kestävät viilennysjärjestelmät: kokonaiskuva

Aina kun on kyse valinnasta edellä käsiteltyjen eri viilennysjärjestelmien välillä, on tärkeää tarkastella kokonaiskuvaa. Tämä tarkoittaa, että otetaan huomioon sekä lämmitys että viilennys, mutta myös rakennuksen ominaisuudet ja sen käyttäjien päivittäiset toiminnot. Esimerkiksi, onko viilentämiseen käytettävissä riittävästi pinta-alaa, joka tarjoaa riittävän mukavuuden? Jos näin on, lattaviilennys tai paneelijärjestelmä on varmasti hyvä vaihtoehto, joka on sekä joustava että energiatehokas. Jos tiloissa on kuitenkin esimerkiksi paljon asukkaita, voi olla parempi valita viilennysjärjestelmä, jossa on puhallinkonvektorit tai ilmastointilaite, joka voidaan räätälöidä paremmin viilennysvaatimuksen mukaan.