3. Teknisen toteutuksen suunnittelu

Olet täällä

 

Valitse polttoaine

Pelletti
Pelletti on helppo ja varma polttoaine, sillä edellytyksellä, että hankkii laadukasta pellettiä. Erityisesti pienissä kohteissa pelletin kalliimpi hinta kompensoituu ainakin osittain varsinaisessa lämmitystyössä hoidon ja päivystyksen helppoutena ja parempana hyötysuhteena. Kattiloiden nimellistehot hyvällä hyötysuhteella todennäköisesti toteutuvat pellettiä poltettaessa, koska polttoaineen ominaisuus on vakio.
 
Järjestelmän kokoluokan kasvaessa polttoaineen laatu (tikut, epäpuhtaudet yms.) eivät aiheuta niin helposti ongelmaa, koska siirtoruuvit ym. ovat järeämpiä, minkä vuoksi hakkeen edullisempi hinta usein ratkaisee polttoainevalinnan pelletin tappioksi. Pellettiä voi kovemmilla pakkasilla käyttää esim. liian kostean hakkeen seassa parantamaan hakkeen lämpöarvoa ja kattilasta saatavaa tehoa.
 
Hake
Hake on halvempi polttoaine kuin pelletti, mutta vaihtelevan laatunsa vuoksi vaatii laitteistolta ja käyttäjältä enemmän suunnittelua ja työtä laadun ja lämpöarvon vaihdellessa. Kattilaa valitessa on huomioitava, minkä laatuista haketta on pidemmällä tähtäimellä saatavilla. Pyydettäessä kattilatarjousta on määriteltävä polttoaineen ominaisuuden raja-arvot ja mitoituspolttoaine siitä syystä, että mahdollisissa teho- tai toimivuusongelmatilanteissa on oltava mustaa valkoisella siitä, millaisella polttoaineella järjestelmän on luvattu toimia. Pelkkiin kattilamyyjän puheisiin ja esitteissä luvattuihin tehoihin ei tule sokeasti luottaa. Huippulaatuisella polttoaineella lähes kattila kuin kattila toimii luvatusti, mutta ns. normaalilla, saatavissa olevalla polttoaineella, ei välttämättä ollenkaan suunnitellusti. Kohteesta riippuen laskelmat osoittavat yleensä jo melko pienissäkin kokoluokissa hakevaihtoehdon kokonaistaloudellisesti järkevämmäksi kuin pelletin hakkeen edullisemmasta hinnasta johtuen. Huomionarvoista on, että hakelaitteilla voi myös polttaa pellettiä sekä brikettiä, jolloin parempilaatuisen polttoaineen ominaisuudet ovat tarvittaessa hyödynnettävissä. 
 
 

 

Suunnittele polttoainevarasto ja kattilahuone

Rakentamispaikka ja polttoainevarasto
Polttoainevaraston ja kattilahuoneen toteutusmallin ratkaisee rakennuttajan ohella paljolti rakentamispaikan maaston muoto. Jos rakennuspaikalla on selkeästi korkeuseroa, on mahdollista toteuttaa ns. rinneratkaisu, joka on useimmiten paras ratkaisu ainakin silloin, jos paikalle ei ole mahdollista rakentaa isompaa polttoaineen välivarastotilaa. Rinneratkaisussa säästetään rakennuksen lattiapinta-alaa, koska polttoainesiiloon saadaan syvyyttä.
 
Mikäli maaston korkeuseroa ei ole käytettävissä, jää vaihtoehdoksi ns. tasamaaratkaisu, jolloin vaaditaan huomattavasti enemmän polttoaineen purkainpinta-alaa. Tasamaaratkaisussa kuormasta purettavaa polttoainepatjaa ei ilman erillistä työvaihetta saa kippaamalla eikä myöskään purkainpohjalla varustelulla kuljetusyksiköllä juurikaan kahta metriä korkeammaksi. Rinneratkaisussa vastaavasti polttoainetaskun syvyydestä riippuen polttoainapatja on helposti enemmän kuin kaksinkertainen tasamaaversioon verraten. Sama asia koskee myös pellettiä, ellei polttoainevarastoa päätetä toteuttaa puhallusautolla tai ruuvilla täytettävällä pystysiilolla.
 
       
 
Lämpöyrittäjäkohteissa ei useimmiten ole mahdollista tai kannattavaa rakentaa kovinkaan suurta polttoainevarastoa varsinaiseen lämmityskohteeseen, vaan polttoaine tuodaan joko välivarastosta tai suoraan haketuksesta syöttölaitteille. Varaston koon olisi kuitenkin oltava niin iso, että se riittää kovemmallakin pakkasella ilman täydennystä vähintään viideksi vuorokaudeksi, mielellään ilman erillistä ”kauhomista”. Tällä varmistetaan yrittäjälle pelivaraa polttoaineen toimituksen osalta haketusketjun laiterikkojen varalta tai esimerkiksi joulurauhan varmistamiseksi. Viiden vrk:n polttoainemäärä on keskimääräisellä hakkeella 1000 kW:n teholla noin 180 m3. Tasamaaratkaisussa tämä vaatii purkainpinta-alaa 90–120 m2. Tankopurkaimen pituuden ollessa 12 m, pitää leveyttä olla jopa 10 m, jotta 5 vrk:n vaade täyttyy. Purkainten edessä on oltava vielä muutama metri tyhjää tilaa, ettei haketta pursu ovien ulkopuolelle. 1 MW:n kattilateholla tasamaaratkaisun polttoainevaraston koko on siis oltava 150 m2. Puskemalla erillisenä työvaiheena haketta korkeampaan kasaan pinta-alaa voidaan toki pienentää. Tasamaaratkaisussa purkainpinta-alan ja sitä kautta rakennuksen on oltava suurempi kuin rinneratkaisussa, mikä tarkoittaa suurempaa investointikustannusta. Mikäli haketta tuodaan kippaamalla, on varastossa oltava joko aukeava katto, tai sen sijasta sisäkorkeus vähintään 9 m.
 
Rinneratkaisussa (polttoainetasku) kippaus on mahdollista toteuttaa myös kallistetulla liukuoviratkaisulla ilman avattavaa kattoa. Taskumallisessa varastossa on huomioitava siilon leveys kippaussuunnassa. Leveys ei voi olla kovinkaan suuri sen vuoksi, että kipattaessa hake ei siirry kovinkaan kauas taaksepäin. Parempi onkin toteuttaa varasto leveämpänä poikittain kippaussuuntaan nähden. Kippaussuuntaista syvyyttä voi kasvattaa, mikäli siilon päälle rakennetaan ajorampit tai etuosaan valetaan päälle ajettava lyhyt kansi, jolloin hake voi kipattaessa valua myös ikään kuin ajoneuvon alle.
 
       
 
Kattilahuone
Kattilahuoneen lopullinen koko, muoto, kätisyys ja muut yksityiskohdat kannattaa päättää vasta laitteistovalinnan jälkeen. Tällöin vältytään siltä, että lopullinen kattilavalinta ei sovellukaan jo suunniteltuun kattilahuoneeseen. Laitetoimittajaa valittaessa on tärkeää pyytää alustavat layout-kuvat, koska laitetoimittajalla on usein paras näkemys toimivan kokonaisuuden suunnittelusta omilla laitteillaan. Lopullisen kattilavalinnan ja laitesijoittelun jälkeen pyydetään rakennuspiirtäjä tekemään rakennussuunnitelma laitetoimittajan alustavan suunnitelman pohjalta huomioiden lisäksi myös tila ja oheistoiminnot.
 
Kattilateho
Kattilateho on teho, joka suunnitellulla mitoituspolttoaineella on pitkäaikaisesti saatavissa kattilasta ulos niin, että kattilan savukaasun päästöarvot pysyvät kattilan hankintasopimuksessa määritellyllä tasolla. Kattilan ns. kilpiteho on siis vain suuntaa antava luku, joka on kattilavalmistajan määrittämä omilla arvoillaan eikä välttämättä vastaa sitä todellista tehoa, joka sovitulla mitoituspolttoaineella ja savukaasun raja-arvoilla on kattilasta saatavissa ulos.
 
Olennaista on pohtia, mitoitetaanko kattila täydelle teholle, vai tuotetaanko huippujen aikainen energia esim. olemassaolevalla tai erikseen hankittavalla öljykattilalla. Puolitehomitoituksella saadaan tuotettua n. 90 % vuotuisesta energiantarpeesta normaalissa kiinteistön lämmityskohteessa.
 
Toinen tärkeä kysymys on, onko tarvetta varautua tulossa olevaan lisätehon tarpeeseen. Jos tiedossa on lisätarve, siihen kannattaa varautua. Jos taas lisätarve on epävarma, ei varautuminen ole välttämättä järkevää. Tekninen toteutus kannattaa joka tapauksessa tehdä niin, että myöhemmin voi vaihtaa isompaan kattilaan, jos tarve konkretisoituu.
 
Harkinnan arvoinen vaihtoehto on myös ns. kahden kattilan järjestelmä. jonka etuina on mm. se, että toinen kattila on toisen varakattila. Kattilat voivat olla saman tehoiset, mutta yleensä toinen kattila on selkeästi pienempi. Pienemmällä kattilalla toteutetaan kesäaikainen pienempi lämmöntarve ja ilmojen kylmetessä pienempi kattila sammutetaan käynnistäen isompi kattila. Kattilamitoituksen osuessa kohdalleen, on huipputarpeen aikaan vastaavasti käytössä kummankin kattilan teho.
 
 
 

Kattilan valinta

Kysyessäsi tarjouksia kattilaan on syytä unohtaa hyötysuhde, koska sen toteaminen on käytännössä aina erittäin haasteellista. Parempi tapa on määrittää seuraavat raja-arvot: savukaasun lämpötila, savukaasun happipitoisuus ja savukaasun häkäpitoisuus redusoituna 6 %:n happipitoisuuteen. Nämä kaikki on määritettävä nuohotulla kattilalla, mitoituspolttoaineella, puoli- ja nimellisteholla. Nämä arvot ovat luovutus- ja seurantamittauksissa helpompi todeta kuin säteilyhäviöt sisältävä hyötysuhde. Mahdolliseen kauppasopimukseen kannattaa kirjata varoiksi, että kohde saa hinnanalennusta, jos suunnitellut arvot eivät täytykään. Tämä on molemmille osapuolille hyvä ratkaisu, joka vähentää lämpöyrittäjän tarvetta purkaa koko kauppa tai vaihtaa kattila.
 
Kattilan todellisen nimellistehon ylittäessä 1 MW:n tehon tulee huomioida PIPO-asetuksen aiheuttamat vaatimukset kattilan päästöjen osalta. Päästörajat ovat melko tiukat ja niiden täyttyminen tulee jättää laitevalmistajan vastuulle. Asetuksen mukaiset päästörajat löytyvät täältä. Päästöt tullaan todentamaan mittauksella lämmöntoimituksen alkamisen jälkeen, kun kattilan toiminta on saatu oikeisiin säätöihin ja vakiinnutettua. Sopimukseen kannattaa lisätä myös kohta, jossa kattilatoimittaja vastaa päästömittausten kustannuksista riippumatta siitä, kuinka monta mittausta on tehtävä rajojen saavuttamiseksi.
 
       
 

 

Lämmönjakoverkosto

Lämmönjakoverkoston rakentamisessa on muutama materiaalivaihtoehto, jotka eroavat teknisiltä rajoitteiltaan selkeästi toisistaan. Verkoston toteutuksessa on investointikustannusta tärkeämpi seikka huomioida verkoston lämpöhävikki, koska se vaikuttaa koko toiminta-ajan ja sen vaikutukset voivat olla moninkertaiset verrattuna investoinnin hintaan. Taulukkolaskennalla on helppo todeta pidemmän ajan lämpöhävikin merkitys verrattuna investointikustannukseen.
 
              
 
Materiaalin valinta
Lämpöverkoston voi toteuttaa joko ns. salkotavaralla tai taipuisalla materiaalilla. Toteutustavan valintaan vaikuttaa mm. lämmönostajalle toimitettavan veden lämpötila, paine sekä verkoston laajuus ja maasto-olosuhteet. Ns. matalalämpöverkon voi toteuttaa myös muoviputkella, mutta jos lämpötila- tai painevaatimus on korkea (yli 5 bar), on valittava materiaaliksi teräs.
 
  • Salkoputki
Suuret kaukolämpöverkot toteutetaan lähes poikkeuksetta kokonaisuudessaan salkoputkella. Toteutustapa ei käytännössä aiheuta rajoitteita verkoston paineelle ja käyttölämpötilalle. Investointikustannus ei kohoa toteutustavan kannaltakaan välttämättä muita vaihtoehtoja kalliimmaksi maaston ollessa sopiva. Sopivuus tarkoittaa lähinnä suoria ja vähäisen korkeuserovaihtelun mahdollistavia kaivuulinjoja. Salkotavaran eristyskyky on huippuluokkaa (korkeammissa eristysluokissa), mikä tarkoittaa pienempää verkostohäviöitä. Asennuksissa tärkeintä on jatkokohtien eristyksen teko kosteuden pitäväksi, sillä syöpyminen tapahtuu lähes aina putken ulkopinnasta.
 
  • Taipuisat
Taipuisa teräsputki sallii korkeat lämpötilat sekä paineet ja vastaa ns. kaukolämpöverkon vaatimuksia. Eristyskyky on huonompi kuin ns. salkotavarassa, mikä tarkoittaa suurempaa verkostohäviötä. Vaihtelevissa tai vaativissa maasto-olosuhteissa taipuisa teräs saattaa olla kuitenkin järkevin vaihtoehto erityisesti, jos linjapituudet eivät ole kovin suuria. Huomioitava on myös se, että taipuisalla putkella voi toteuttaa osan verkostosta pääverkoston ollessa salkoputkea.
 
  • Muovi
Muovi on yleensä edullisin vaihtoehto toteuttaa. Eri toimittajien tuotteissa on erilainen eristyskyky ja taipuisuus, mikä on huomioitava asennuksessa ja verkostohäviötä laskettaessa. Eristyskyvyssä on jopa kaksinkertaisia eroja eri valmistajien välillä. Muovi soveltuu ainoastaan ns. matalalämpöverkkoihin, koska maksimilämpötilana voidaan pitää n. 850 C:ta, hetkellisesti vähän enemmän. Joidenkin valmistajien kanaaleissa on liitosten toteuttamisessa huomioitava lämpölaajeneminen. Uretaanieristeisissä laajeneminen on vähäistä.