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
Likainen verkosto
Putkistohäviö on likimain:
𝑄ℎ𝑎¨𝑣𝑖𝑜¨∝(𝑇𝑝𝑢𝑡𝑘𝑖−𝑇𝑦𝑚𝑝𝑎¨𝑟𝑖𝑠𝑡𝑜¨)Qha¨vio¨∝Tputki−Tympa¨risto¨
Jos teknisen tilan lämpötila on 20 °C:
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:
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.