Aurinko talteen!
Yksikertaisen kuumailmakeräimen tekeminen ei vaadi erityistaitoja ja jos materiaaliksi kelpuuttaa perusrautakauppatavaraa, voi teho jäädä matalaksi, mutta niin jää hintakin.
Artikkeli on julkaistu aiemmin TM – rakennusmaailma lehdessä
Lämmin ilma on ilmaista
Kuumailmakeräimellä pyritään hyödyntämään auringon lämpöenergiaa ilmavälitteisesti. Markkinoilla on saatavilla kuumailmakeräimiä (mm. SolarVenti ja Sol Navitas), joihin voi olla integroituna myös aurinkosähkökenno, joka käynnistää keräimessä lämmenneen ilman puhaltamisen rakennukseen aina lämpötilan kohotessa riittävästi.
Kaupallisten kuumailmakeräimien hinta riippuu ainakin keräimen koosta ja pienimmät paneelit (kokoluokassa 0,2m2 maks. lämpöteho 200W) maksaa noin 500e. Isompien, kuten 0.7m2 paneelien (500w) hinta kohoaa jo 700 euroon ja siitä isompien jo tuhanteen euroon.
Hyvä kohde kuumailmakeräimille on kesämökeillä, asuntovaunuissa tai varastoissa, joissa ei välttämättä ole saatavilla sähköenergiaa, jolloin kuumailmakeräin ryhtyy tuulettamaan ja lämmittämään tilaa heti kevätauringon myötä.
Joulu-helmikuussa aurinkokeräimet uinuvat talviunillaan, jolloin niistä ei saavuteta merkittävää hyötyä. Merkitystä on myös sillä, että keskikesällä pienessä mökissä tai asuntovaunussa ei kaivata lisälämmittimiä, joten todelliseen tarpeeseen kuumailmakeräin tulee, (ja kykenee tuottamaan lämpöä) vain keväällä ja syksyllä. Mutta kun puhutaan ilmaisenergiasta, kaikki on aina kotiinpäin, edellyttäen että investointi pysyy järjellisenä.
Omatoimikeräin
Kotitekoisen kuumailmakeräimen tekoon houkuttaa sen suhteellisen yksikertainen rakenne ja välittäjäaineena toimiva ilma, joka on turvallinen, ei kuumene ylettömästi ja, mikä tärkeintä, ei aiheuta vuotaessaan katastrofia.
Myös ilma kevyenä välittäjäaineena on suhteellisen yksinkertaista siirtää puhaltimella, jolloin tehoakaan ei tarvita paljoa. Ilman kapasiteetti siirtää lämpöä on tosin nestettä heikompi, mutta toisaalta ilma alkaa lämmetä nopeasti vähemmälläkin energiamäärällä (auringon lämmitysteholla).
Kaupallisissa aurinko- ja kuumailmakeräimissä on käytetty tehokkaita mustia absorbtiopintoja lämmön maksimaaliseen keräämiseen, mutta se myös kohottaa laitteen hintaa.
Kotikonstein rakennettavassa lämmittimessä tyydyttiin keräinpintojen käsittelynä mustaan maaliin, mutta kotelorakenteen tiiveys ja lämpöeristys pyrittiin toteuttamaan mahdollisimman huolellisesti ja kunnollisista materiaaleista.
Keräimen pinta-ala on eräs merkittävimmistä seikoista aurinkoenergian pyydystämisessä, joten paneeleista tehtiin mahdollisimman isoja.
Koska kyseessä oli pelkkä kokeilu, ja auringon kuumentama ilma virtasi keräimessä maalattujen eristemateriaalien pinnoilla, ilmaa ei puhallettu suoraan sisätiloihin.
Tarkoitus oli vain kokeilla keräimen toimintaa, joten mahdollisesti materiaalipintojen kuumenemisessa erittyvät höyryt jätettiin analysoimatta ja kuumentunut ilma puhallettiin talon ryömintätilaan, jossa oli lämpöanturi mittaamassa laitteen tehoa. Keräimen lämmitysteho joutui siis melkoiselle koetukselle, sillä talven jäljiltä ryömintätila oli kostea ja kylmä.
Kuva 1. Rungon koko on 2700mmX1170mm. Sisään tulee mahtua 50mm eristelevy, 80mm lämmönkeräinputket, sekä pieni ilmarako etulevyn ja putkiston väliin.
Kuva 2. Takalevyksi kiinnitettiin liimalla ja ruuveilla tavallinen kovalevy, sillä paneeli tulisi rakennuksen räystään alle suojaan vesisateelta. Keräimen kaikki liitokset ja saumat tiivistettiin tiivisteliimamassalla.
Kuva 3. Keräinkotelo eristettiin kauttaaltaan sisäpuolelta 50mm styrofoamlevyillä, jonka saumoihin ruiskutettiin saumausvaahto. Ilmanlämmitysputket ovat taipuisaa ilmastointiputkea, jotka kiinnitettiin ja tiivistettiin päätylaatikoihin porattuihin reikiin.
Kuva 4. Keräimen kumpaankin päätyyn osastoitiin ilmankokoojalaatikot. Ulkoilma tulee takaseinässä olevasta reiästä toiseen päätyyn ja jatkaa virtaustaan lämmönkeräysputkia pitkin toiseen päätyyn, jonne lämmennyt ilma kootaan ja se jatkaa eteenpäin erillistä ilmastointiputkea pitkin lämmitettävään tilaan. Ilmaa imetään keräimeen kanavapuhaltimella.
Kuva 6. Koska saatavilla oleva akryylilevyn koko oli vain 1250mmX1000m, keräimen runkoon tehtiin kehykset kolmelle vierekkäiselle levylle. Koko keräimen sisäosa mustalla spraymaalilla.
Kuva 8. Tuloilma otetaan keräimen takaa 125mm reiästä. Lämmennyt ilma ohjataan keräimeltä eteenpäin vastaavanlaisesta reiästä toisessa päässä, johon on kiinnitetty 125mm ilmastointiputki.
Kokemuksia
Ensimmäinen valmistunut keräin asennettiin rakennuksen eteläseinälle nojalleen helmikuussa 2012. Lämpötiloja seurattiin keräimen sisäpuolella, sekä ulkona (varjossa) ja talon ryömintätilassa, jonne lämmennyt ilma ohjattiin.
80m2 ryömintätilassa olevan putken suulle asennettiin 30w kanavapuhallin, joka imee ilmaa keräimen läpi.
26.helmikuuta ulkolämpötila oli –4,5 ja ryömintätilassa oli +1 astetta. Auringon paistaessa keräimelle, lämpötila sen sisällä nousi +22 asteeseen, jolloin kanavapuhallin kytkettiin päälle. Virtauksen myötä paneelin sisälämpötila laski noin kymmenen astetta.
Ryömintätilan lämpötila nousi ensimmäisen koepäivän aikana +6 asteeseen, eli paneeli oli nostanut kostean (88%) ryömintätilan lämpötilaa 5 astetta. Pitkin kevättä auringon paistaessa paneeliin, sen lämpötila nousi aina yli 20 asteen, vaikka ulkona oli pakkasasteita.
Kun kevään myötä ulkolämpötila nousi plussan puolelle, myös lämpötila keräimessä kohosi edelleen, mutta näin tapahtui vain auringon paistaessa suoraan keräimelle.
Aurinko paistoi keräimeen huhti-elokuussa pilvettöminä päivänä keskimäärin noin viisi tuntia. Pilvisinä päivinäkin keräimen lämpötila nousi ulkoilmaan verrattuna mutta lämmönsiirtämisen kannalta se ei ollut merkityksellistä.
Kesäkuukausina keräimen tuottamaan lämpötehoon vaikutti myös lämpimämpi tuloilma, joka oli auringon lämmittämää ilmaa talon seinustalla. Kokeilun aikana ryömintätilan ilmanvaihtokanavat olivat suljettuina, jotta saataisiin tarkempi kuva keräimen kyvystä lämmittää sitä.
Kaksin aina kauniimpi
Kesäkuussa 2012 keräimen rinnalle asennettiin toinen samalla periaatteella toimiva, mutta hieman pienempi keräin (2170mmX1170mm). Etulevynä tässä keräinmallissa oli kaksoiskennolevy, joka oletettavasti eristää paremmin tuulelta ja virtauksilta.
Kumpikin keräin kytkettiin samaan kanavapuhaltimeen ja ryömintätilan lähtölämpötila oli aloitettaessa +11 astetta. Auringon paistaessa keräimille, niiden lämpötila nousi +40 asteeseen (keskipäivällä klo11-13) ja jo kahden päivän kokeen aikana ryömintätilan lämpötila nousi 4 astetta.
Keräimet ovat olleet nyt käytössä yli vuoden ja puhallus ryömintätilaan on toteutettu ajastimella kesäkuukausina aina klo 10-14 jolla ryömintätilan lämpötila on pysynyt yli +16 asteessa.
Tehdyn mittauksen perusteella ei voi vetää pitkälle vietyjä johtopäätöksiä omatekoisen kuumailmakeräimen tehoista, sillä siihen suoritettu mittaustapa on epäluotettava. Joka tapauksessa keräin kykeni lämmittämään ilmaa ympäröivää ulkoilmaa lämpimämmäksi, mutta siihen onko nähty vaiva ja satsaus kannattavaa, ei oteta tässä yhteydessä kantaa.
Eräs huomio kokeilussa oli myös se, että keräimissä käytetty (ja mustaksi maalattu) styrofoamlevy ei kestä auringon ultraviolettivaloa, vaan halkeilee ja rapistuu. Tästä syystä, sekä sisäilman laadun kannalta, keräimen lämpöeristepinnat tulisi päällystää ainakin niiltä osin, jossa kuuma ilma pääsee suoraan kosketuksiin eristepinnan kanssa (keräimen ilmakeräyslaatikot päädyissä).
Keräimet otettiin talviteloille elokuun lopussa, jonka jälkeen auringon lämmittävää vaikutusta ole merkittävästi muutoinkaan saavutettu. Syksy 2012 ja sitä seurannut talvi on ollut säätieteilijöiden mielestä erittäin pilvinen ja siihen on aurinkokeräinharrastajankin helppo yhtyä. Laitteesta on ollut iloa vain lämpimien kuukausien (huhti-elokuu) ajan, joka panee miettimään kennojen kaupallisten versioiden takaisinmaksuaikoja.
Tarvikkeet:
- Mitallistettu 148mmX48mm kuusi (3e/m)
- 50mm styrofoam levy (25e)
- Lämmönkeräinputket. 80mm taipuisa alumiininen ilmastointiputki (a9e)
- Tiivistys ja kiinnitykset. Saumavaahto (8e), saumausmassa (10e) ja tiivisteliima (5e).
- Kirkas akryylilevy (yht 150e). Toisessa keräinversiossa kaksikerroksinen kennomuovilevy (20e)
- 3mmX1220mmX2745mm kovalevy (6euroa)
Isomman keräimen materiaalihinnaksi tuli yht. 330e
Pienempi keräin kaksoiskennolevykannella yht. n. 200e
pekkapoika 