Saostumien vaikutuksen mekanismi energiankulutukseen. 

Keskeinen asia on, että saostumien poistaminen ei vähennä rakennuksen lämpöhäviötä. Saostumien eli sakan poisto parantaa huomattavasti lämmönsiirtoketjun hyötysuhdetta lämmönvaihtimelta huonetilaan asti. 

Rakennuksen energiantarve pysyy samana: 

𝑄𝑟𝑎𝑘𝑒𝑛𝑛𝑢𝑠=𝑈𝐴𝛥𝑇+𝑄𝑖𝑙𝑚𝑎𝑛𝑣𝑎𝑖ℎ𝑡𝑜+𝑄𝑣𝑢𝑜𝑑𝑜𝑡Qrakennus=UA𝛥T+Qilmanvaihto+Qvuodot

Jos ulkolämpötila ja sisälämpötila pysyvät samoina, myös rakennuksen tarvitsema lämpöenergia pysyy käytännössä samana. 

Tästä huolimatta kaukolämmön kulutus pienentyy usean mekanismin kautta. 

1. Saostumat heikentävät lämmönsiirtokykyä 

Patterissa tai lattialämmitysputkessa lämpö siirtyy ketjuna: 

vesi 

→ putken sisäpinta 

→ putken seinämä 

→ patterin pinta 

→ huoneilma 

Kun putken sisäpinnalle kertyy magnetiittia, kalkkia tai muita saostumia, putkilinjoihin muodostuu ylimääräinen eristekerros (”lämpövastus”):  

𝑅𝑘𝑜𝑘=𝑅𝑣𝑒𝑠𝑖+𝑅𝑠𝑎𝑜𝑠𝑡𝑢𝑚𝑎+𝑅𝑝𝑢𝑡𝑘𝑖+𝑅𝑖𝑙𝑚𝑎Rkok=Rvesi+Rsaostuma+Rputki+Rilma

ja tämän seurauksena lämmönsiirtokerroin pienenee. 

𝑄=𝑈𝐴𝛥𝑇Q=UA𝛥T

Koska U pienenee, saman lämpötehon tuottaminen edellyttää suurempaa lämpötilaeroa. 

Käytännössä tämä näkyy siten, että lämmitystä ohjaavaa säätökäyrää joudutaan toistuvasti nostamaan. 

Verkostoveden väri, haju ja saostumien vaikutus 

Lämmitysverkoston veden musta väri ja voimakas haju viittaavat tavallisesti siihen, että suljetussa verkostossa kiertävä vesi on vähähappista tai hapetonta. Suljetun lämmitysverkoston kannalta vähäinen happipitoisuus on yleensä myönteinen asia, koska se rajoittaa jatkuvaa happikorroosiota. 

Veden musta kiintoaines ei kuitenkaan ole verkoston toiminnan kannalta hyvä asia. Se koostuu esimerkiksi korroosiotuotteista (kuten esim. magnetiitista) sekä kattilakiven kaltaisista mineraalisaostumista. Kun nämä aineet kertyvät patterien ja putkien sisäpinnoille, ne muodostavat lämpöä eristävän kerroksen ja heikentävät lämmön siirtymistä verkostovedestä lämmityspatterin pinnan kautta huoneilmaan. 

Yhden millimetrin paksuinen eristävä kerrostuma patterin sisäpinnalla edellyttää menoveden lämpötilan nostamista vähintään noin 5 °C:lla, jotta patterista saadaan huoneistoon sama lämpöteho. Rakennuksen varsinainen lämmitysenergian tarve ei tällöin pienene, vaan saman energiamäärän siirtäminen huonetiloihin vaatii aiempaa korkeamman lämmitysverkoston menoveden lämpötilan. 

Likaisuus nostaa samalla verkoston paluuveden lämpötilaa ja pienentää meno- ja paluuveden välistä lämpötilaeroa. Mikäli lämmitysverkosto ei saavuta mitoitettua lämpötilaeroa, sen jäähtymä, hydraulinen toiminta ja lämmityslaitteiden toiminta heikkenevät. Korkeammat verkostoveden lämpötilat lisäävät myös lämpöhäviöitä ja kasvattavat ostettavan lämmitysenergian määrää ja sitä kautta myös kustannuksia. 

Käytännössä mitä enemmän lämmitysverkostossa on lämmönsiirtoa haittaavia kerrostumia, sitä korkeammilla lämpötiloilla järjestelmää joudutaan käyttämään ja sitä kalliimmaksi sen käyttö muodostuu. Samalla lämmön jakautuminen verkoston eri osiin muuttuu epätasaisemmaksi, mikä näkyy esim. huoneistojen välisinä lämpötilaeroina. 

2. Korkeampi menolämpötila kasvattaa jakeluhäviöitä 

Oletetaan: 

Uusi verkosto 

  • menoveden lämpötila 45 °C 
  • paluuveden lämpötila 35 °C 
  • kellarin putkiston keskilämpötila noin 40 °C 

Likainen verkosto 

  • menoveden lämpötila 55 °C 
  • paluuveden lämpötila 45 °C 
  • kellarin putkiston keskilämpötila noin 50 °C 

Putkistohäviö on likimain: 

𝑄ℎ𝑎¨𝑣𝑖𝑜¨∝(𝑇𝑝𝑢𝑡𝑘𝑖−𝑇𝑦𝑚𝑝𝑎¨𝑟𝑖𝑠𝑡𝑜¨)Qha¨vio¨∝Tputki−Tympa¨risto¨

Jos teknisen tilan lämpötila on 20 °C: 

  • puhdas järjestelmä: ΔT = 20 K 
  • likainen järjestelmä: ΔT = 30 K 

Putkistohäviö kasvaa noin 50 %. 

Tämä lämpöenergia ei päädy asuntoihin vaan kellareihin, kanaaleihin ja nousuhormeihin. 

3. Termostaattien kuristushäviöt vähenevät 

Kun patteriverkoston menovesi on liian kuumaa: 

55°C vettä 

↓ 

huone lämpenee nopeasti 

↓ 

termostaatti sulkee venttiiliä 

↓ 

virtaus pienenee 

Järjestelmä toimii jatkuvasti osakuormalla. 

Kun saostumat poistuvat ja menolämpötilaa voidaan laskea: 

45°C vettä 

↓ 

patteri luovuttaa lämpöä tasaisemmin 

↓ 

termostaatit pysyvät avoimempina 

↓ 

lämpö jakautuu tasaisemmin 

Järjestelmän toiminta paranee. 

 
Oleellista onkin tiedostaa, että patteritermostaatti ei ole säädin vaan rajoitin, jolla rajoitetaan lämpimän veden virtaamaa, joka tasaa huoneistosta sisältä tulevaa ylimääräistä lämpökuormaa (ihmiset, valaistus, sähkölaitteet yms. lämpöä tuottavat laitteet). 
 

4. Paluuveden lämpötila laskee 

Tämä on usein merkittävin vaikutus. 

Likainen patteri: 

Menovesi 55°C 

Paluuvesi 48°C 

Jäähtymä 7 K. 

Puhdistettu patteri: 

Menovesi 45°C 

Paluuvesi 35°C 

Jäähtymä 10 K. 

Jokainen patterin kautta kulkeva vesilitra luovuttaa enemmän energiaa. 

Sama lämpöteho voidaan siirtää pienemmällä vesivirtaamalla. 

Tämän seurauksena ensiöpuolen säätöventtiili sulkeutuu enemmän. 

Kaukolämpöverkosta tarvitaan vähemmän massavirtaa. 

5. Lämmönvaihdin toimii tehokkaammin 

Kun toisiopiirin paluulämpötila laskee, myös ensiöpuolen paluulämpötila yleensä laskee. 

Esimerkki: 

Ennen 

Kaukolämpöverkoston menoveden lämpötila 80°C 

Kaukolämpöverkoston paluuveden lämpötila 48°C 

Jäähtymä            32 K 

Jälkeen 

Kaukolämpöverkoston menoveden lämpötila 80°C 

Kaukolämpöverkoston paluuveden lämpötila 40°C 

Jäähtymä            40 K 

Sama energia saadaan näin siirrettyä pienemmällä ensiövirtaamalla. 

Kaukolämpölaitoksen näkökulmasta lämmön talteenotto paranee. 

6. Mikä on todellinen energiansäästömekanismi? 

Tämä on usein väärin ymmärretty kohta. 

Mikäli rakennuksen todellinen lämpöhäviö on 100 kW, rakennus tarvitsee edelleen 100 kW. 

Saostumien poistaminen ei muuta sitä. 

Säästö syntyy siitä, että aiemmin järjestelmässä oli ylimääräisiä lämpöhäviöitä: 

  • putkistohäviöitä 
  • ylilämmitystä 
  • epätasaista lämmönjakoa 
  • korkeampia keskilämpötiloja verkostossa 
  • heikentynyttä jäähtymää 

Kun nämä poistuvat: 

𝑄𝑜𝑠𝑡𝑜=𝑄𝑟𝑎𝑘𝑒𝑛𝑛𝑢𝑠+𝑄𝑗𝑎¨𝑟𝑗𝑒𝑠𝑡𝑒𝑙𝑚𝑎¨ℎ𝑎¨𝑣𝑖𝑜¨𝑡Qosto=Qrakennus+Qja¨rjestelma¨ha¨vio¨t

ja järjestelmähäviöt pienenevät. 

Esimerkiksi: 

Ennen puhdistusta 

Rakennuksen tarvitsema lämmitysenergia 100 MWh 

Verkostohäviöiden lämmitysenergia 15 MWh 

Ostettava lämmitysenergia 115 MWh 

Puhdistuksen jälkeen 

Rakennuksen tarvitsema lämmitysenergia 100 MWh 

Verkostohäviöiden lämmitysenergia 10 MWh 

Ostettava lämmitysenergia         110 MWh 

Rakennuksen energiantarve ei muuttunut. 

Ostettava lämmitysenergia kuitenkin pieneni noin 4,3 %. 

Lämmitystekniikan näkökulmasta saostumien poiston tärkein vaikutus ei ole se, että rakennus tarvitsisi vähemmän lämpöä, vaan se, että samalla tilojen sisälämpötilalla voidaan toimia alemmilla verkostossa kiertävän lämmitysveden lämpötiloilla. Alemmat verkostoveden lämpötilat vähentävät jakeluhäviöitä, parantavat jäähtymää, pienentävät verkostossa tarvittavaa vesivirtaamaa sekä vähentävät kaukolämpöverkosta ostettavan lämmitysenergian määrää.