Lämpöpumppujärjestelmät jälkiasennusprojektissa

Simulaatiota varten vertaamme kahta lämpöpumppujärjestelmää 1970-luvun omakotitalossa Keski-Suomessa. Talon pinta-ala on 150 m², ja sen lämmitystarve, mukaan lukien tilojen lämmitys ja lämmin vesi, on 9,5 kW. Ilmasto-olosuhteet ovat melko vaativat, kun suunniteltu ulkolämpötila on -29 °C.

Ensimmäinen järjestelmä koostuu ilma-vesilämpöpumpusta, joka on aluksi yhdistetty vanhaan radiaattorijärjestelmään, jonka mitoituslämpötila on 78/64/21 °C, ja sen jälkeen nykyaikaisiin paneeliradiaattoreihin, jotka on mitoitettu matalalämpötilalämmitystä varten 55/40/21 °C:n lämpötilaan. Toinen järjestelmä on maalämpöpumppu, joka myös yhdistetään ensin vanhaan radiaattorijärjestelmään, jonka mitoituslämpötila on 78/64/21 °C, ja sitten uuteen matalalämpöiseen radiaattorijärjestelmään, jonka mitoituslämpötila on 55/40/21 °C.

Näiden järjestelmien laskelmat on tehty NIBE DIM -lämpöpumpun mitoitusohjelmalla. Valitut lämpöpumppumallit ovat ilma-vesilämpöpumppu Nibe S2125-8 ja maalämpöpumppu Nibe F1155-12.

Lämpöpumpun suorituskykytulokset

Emme vertaile vain näitä kahta lämpöpumppua, vaan myös niiden tehokkuutta yhdistettynä eri radiaattoreihin, koska haluamme jälleen kerran osoittaa, miten tärkeää on tarkastella lämmitysjärjestelmää kokonaisuutena. Purmo Groupin eläkkeelle jäänyt tutkimus- ja kehitysneuvoja Mikko Iivonen sanoo: "Kun lämmitysjärjestelmän lämmönlähde, kuten kaasu- tai öljykattila, vaihdetaan lämpöpumppuun, ei aina ymmärretä, miten tärkeää on vaihtaa myös lämmönlähteet matalan lämpötilan järjestelmään sopiviksi. Tämä mahdollistaa järjestelmän lämpötilojen laskemisen, mikä puolestaan varmistaa lämpöpumppuun perustuvan lämmitysjärjestelmän energiatehokkuuden ja taloudellisuuden."

"Lisäksi usein luullaan, että vain lattialämmitys soveltuu lämpöpumpuille. Tämä on kuitenkin virhe. Matalan lämpötilan radiaattorit ovat erinomainen ratkaisu varsinkin remonttikohteissa. Matalan lämpötilan radiaattorit ovat erittäin energiatehokkaita. Ne reagoivat nopeasti huonelämpötilan muutoksiin termostaatin avulla, ja lämpöhäviöt ovat pienemmät kuin kilpailevissa järjestelmissä."

Lue lisää lämpöpumppujen matalan lämpötilan radiaattoreista

Simulaatiossamme näemme selvästi, että kun lämmitysjärjestelmän suunnittelulämpötila muutetaan 78/64/21 °C:sta 55/40/21 °C:en ja vanhat radiaattorit vaihdetaan uusiin, järjestelmän suorituskyky paranee merkittävästi ja sähkönkulutus laskee vastaavasti.

Ilma-vesilämpöpumppu: Maalämpöpumppu:

Lämpöpumpun SPF: +19,7 % - Lämpöpumpun SPF: +26,4 %
Järjestelmän SPF: +17,2 % - Järjestelmän SPF: +29,6 %
Sähkönsäästö: 17,2 % - Sähkönsäästö: 29,6 %

SPF = Kausikohtainen tehokerroin

	Ilma-vesi		Maalämpö
	78/64/21 °C	55/40/21 °C	78/64/21 °C	55/40/21 °C
Kokonaislämmitysenergia	2,4631 kWh (josta 4,500 kWh lämminvesivaraajaa varten)
Lämpöpumpun lämmitysteho	21,661	22,096	24,244	24,631
Lisälämmöntarve	2,969	2,533	387	0
Lämpöpumpun sähkönkulutus	8,163	6,954	7,896	6,319
Ostettu sähkö	11,246	9,596	8,451	6,519
Lämpöpumpun SPF	2,654	3,178	3,070	3,879
Lämmitysjärjestelmän SPF	2,190	2,567	2,915	3,778

Taulukko: lämpöpumpun suorituskykytuloslaskelmat yksinkertaistetussa muodossa. Energiayksikkö = kWh/a

Kaaviot

Järjestelmä 1: ilma-vesilämpöpumppu

Suunnittelulämpötilat: 78/64/21 °C

Blog_Air-to-water-heat-pump_78-64-21_840x300px

Suunnittelulämpötilat: 55/40/21 °C

Blog_Air-to-water-heat-pump_55-40-21_840x300px

Järjestelmä 2: maalämpöpumppu

Suunnittelulämpötilat 78/64/21 °C

Blog_Ground-source-heat-pump_78-64-21_840x300px

Suunnittelulämpötilat: 55/40/21 °C

Blog_Ground-source-2-heat-pump_55-40-21_840x300px

Laskentatulosten analyysi

Koko lämmitysjärjestelmän vuosilämpökerroin (järjestelmän SPF) antaa paremman kuvan energiatehokkuudesta ja sähkönkulutuksesta verrattuna lämpöpumpun vuosilämpökertoimeen (SPF). Kun annetuissa esimerkeissä kaikkia sähkötoimintoja, mukaan lukien lisälämmitys, käytetään ostosähköllä, järjestelmän SPF:n muutokset heijastuvat vastaavasti sähkönkäyttöön.

Siirtyminen matalan lämpötilan järjestelmään (55/40/21 °C) parantaa maalämpöpumppujärjestelmän vuosilämpökerrointa noin 30 %. Tällä on merkittävä vaikutus vuosittaiseen sähkönkulutukseen, joka pienenee noin 30 %. Sähkön hinnan ollessa 0,17 €/kWh, mikä keskimääräinen sähkön hinta Suomessa ilman veroja kesäkuussa 2024, tämä tarkoittaa noin 430 €:n vuosisäästöä.

Ilma-vesilämpöpumppujärjestelmän sähkönkulutus pienenee noin 17 %, kun siirrytään matalan lämpötilan järjestelmään, mikä vastaa 0,17 €/kWh:n hinnalla noin 280 € vuosittaista säästöä.

Yhteenveto

Simulaatiomme vahvistaa, että siirryttäessä perinteisestä öljy-, kaasu- tai sähkökäyttöisestä lämmitysjärjestelmästä lämpöpumppulämmitykseen on tärkeää muuttaa radiaattorien kokoa matalan lämpötilan järjestelmään, jossa veden lämpötila on 55 °C tai alhaisempi. Tämä tarjoaa merkittäviä energiansäästöjä ja mahdollistaa radiaattorien räätälöinnin huoneen nykyiseen lämmöntarpeeseen, joka on voinut pienentyä energiatoimenpiteiden, kuten uusien ikkunoiden tai lisäeristyksen jälkeen, sekä huonejärjestelyyn. Lisäksi on havaittu, että lämpöpumpun käyttöikä pitenee siirryttäessä matalan lämpötilan järjestelmään. Alhaisempi kompressorin paine vähentää lämpöpumpun kulumista. On kuitenkin huomattava, että radiaattorien koon muuttaminen on pätevän LVI-ammattilaisen työtä, joka ottaa huomioon sekä energia- että esteettiset vaatimukset.

Esimerkkien mukaan keskikokoisessa 1970-luvun omakotitalossa ilma-vesilämpöpumpun valinta tuottaa noin 17 %:n vuosittaisen sähkönsäästön radiaattoreiden vaihdosta, mikä vastaa noin 250–300 €:n vuosittaista säästöä nykyisillä sähkön hinnoilla. Toisaalta maalämpöpumpulla vuosittaiset sähkönsäästöt ovat noin 30 % eli 400–450 €.

Mikko huomauttaa: "Suomessa esimerkkimme kaltaiseen omakotitaloon asennettavien lämpöpumppujen investointikustannukset ovat tyypillisesti ilma-vesilämpöpumppujärjestelmälle 12 000–16 000 € ja maalämpöpumppujärjestelmälle 25 000–32 000 €. Investoinnin kannattavuus ja takaisinmaksuaika voidaan laskea, kun tiedetään vanhan järjestelmän vuosittaiset käyttökustannukset, uuden järjestelmän investointikustannus ja vuosittaiset käyttökustannukset arvioidaan. Useissa Euroopan maissa on kansallisia tukia fossiilisista lämmönlähteistä lämpöpumppujärjestelmiin siirtymiseen."

Sähkön hinta Suomessa todennäköisesti nousee, sillä se on tällä hetkellä Euroopan alhaisimpia. Tulevaisuuden korkeammat sähkön hinnat suosivat myös energiatehokkaampia ratkaisuja, kuten siirtymistä matalan lämpötilan järjestelmään. Mikko lisää: "Yllä oleva laskelma perustuu Keski-Suomen ilmasto-olosuhteisiin. On kuitenkin muistettava, että lämpöpumpun valintaan, tyyppiin ja malliin vaikuttavat monet tekijät, kuten rakennuksen ominaisuudet, ilmasto-olosuhteet, vihreät arvot, energian hinta ja sen kehitysnäkymät, keskeinen tekijä on investointikustannukset. Voidaan todeta, että ilma-vesilämpöpumppu on yleensä kannattavampi valinta lämpimämmissä ilmastoissa, joten jos tekisimme samanlaisen laskelman kyseiselle ilmastotyypille, odotamme ilma-vesilämpöpumpun tuottavan parempia tuloksia."

Lue lisää energian säästämisestä lämmitysjärjestelmällä

Jos sinulla on kysyttävää lämpöpumpun yhdistämisestä radiaattoreihin, suosittelemme lukemaan käsittelevän artikkelimme. Ota yhteyttä asiantuntijoihimme, jos haluat neuvoja lämpöpumpun yhdistämisestä muihin lämmitysjärjestelmän komponentteihin. Tarjoamme mielellämme räätälöityä neuvontaa.