Turvallisuushuomautus: Tämä on arkistoitu opetusteksti osoitteesta 2018. vuosi, eikä projekti tai ohjeet lämmitysjärjestelmän itsenäiseen asennukseen. Laskenta, laitteiden valinta, asennus, testaus ja käyttöönotto tulee antaa pätevien suunnittelijoiden ja urakoitsijoiden tehtäväksi voimassa olevien määräysten ja valmistajan dokumentaation mukaisesti.
Rakennuksen yleiseen lämmitystarpeeseen vaikuttaa myös rakennuksen vaippa. Tutustu puu-ikkunoihin, puu-alumiini-ikkunoihin ja palveluihin tai lähetä tarjouspyyntö.
Isomman asunnon ja perhetalojen lämmittäminen perinteisillä uuneilla ei ole kaikkein miellyttävin talviharrastus. Tällä tavalla lämmittäminen on epämiellyttävää paitsi siksi, että se aiheuttaa työtä kiukaan ylläpitoon, vaan myös siksi, että joudut valmistamaan polttoainetta, sytymään tulipalon, siivoamaan tuhkat ja kaikkien näiden töiden aikana asunto likaantuu tavallista enemmän. Näiden haittojen lisäksi liesilämmitys ei täytä nykyaikaisen asumisen vaatimuksia esteettisesti eikä lämpötilan jakautumisen tasaisuuden suhteen. Näiden tosiseikkojen perusteella ei ole yllättävää, että yhteiskunnan omistuksessa olevien uusien rakennusten lisäksi nykyään myös erityisissä perherakennuksissa käytetään keskuslämmitysjärjestelmää.
Lämmitysjärjestelmä ja toimintaperiaate
Keskuslämmityslaite (kuva.1) koostuu järjestelmästä: kattila, lämmityselementit ja putkistot. Tämän järjestelmän korkein kohta on paisunta-astia. Koko järjestelmä on täynnä vettä. Jos poltamme kattilassa, vesi lämpenee ja pienemmän ominaispainonsa vuoksi se nousee ylös ja kuuma vesi korvataan lämmityselementeissä jäähtyneellä vedellä (siis sen ominaispaino on suurempi). Ylöspäin virtaava vesi tulee putkilinjaa pitkin lämmityselementteihin, jossa se luovuttaen lämpönsä jäähtyy ja palaa kattilaan.
Kuva 1 — keskuslämmityslaite.
Vastaavasti järjestelmän kylmän ja kuuman veden ominaispainon eron vuoksi syntyy jatkuva suljettu virtaus, joka mahdollistaa tietyn määrän lämpöä syöttämisen lämmityselementteihin.
Veden kierron mahdollistava voima lämpötilaerosta johtuen - varsinkin lämmitettäessä vain yhdellä tasolla - on hyvin pieni ja siksi on tärkeää mitoittaa laitteet huolellisten ja tarkkojen laskelmien perusteella. Käytännössä usein tapahtuu, että erityisesti pienempiin ja yksittäisiin asuntoihin tarkoitetut laitteet suunnitellaan nopeasti ja kokemustietojen perusteella. Ei ole epäilystäkään siitä, että keskuslämmitysjärjestelmä voidaan joskus toteuttaa onnistuneesti tällä tavalla, mutta yleisempää on, että se ei toimi moitteettomasti ja siitä aiheutuvia virheitä on vaikeampi korjata myöhemmin.
Siksi emme saa katua vaivaa tehdä tarvittavat laskelmat ja projektit, sillä se varmasti kannattaa. Emme saa unohtaa sitä tosiasiaa, että tällaisen järjestelmän pitäisi toimia eliniän ajan.
Tarvittavan lämpömäärän laskenta
Suunnittelun ensimmäinen tehtävä on laskea tarvittava lämpömäärä haluttujen huoneiden lämmittämiseen. Lämmitykseen tarvittava lämpömäärä vastaa sen häviöitä. Lämpöhäviöt riippuvat ulkolämpötilan ja lämmitettävän huoneen lämpötilan erosta, tarkasteltavaa huonetta rajaavien pintojen lämmönsiirtokertoimesta sekä näiden pintojen koosta.
Laskelma tulee tehdä erikseen jokaiselle pinnalle, jolla on erilaiset lämmönsiirtokertoimet ja ulko- ja sisälämpötilaerot. Tällä tavalla saatujen osatulosten summa antaa tarvittavan kokonaismäärän huonelämpöä. (Huomaa ne, jotka eivät halua tehdä laskelmia, että laskennassa tarvitaan vain peruslaskelmia.)
Tarvittava lämpömäärä lasketaan kaavalla:
Q=F * k (tb - tk)
missä ovat:
Q - huoneen menettämän lämmön määrä, kcal/tunti;
F - pinta (seinä, ikkuna, ovi, lattia, katto), jonka läpi lämpö kulkee, m2;
k - havaitun pinnan lämmönsiirtokerroin, kcal/m2°C
tb- haluttu sisäinen huonelämpötila, °C
tk - havaitun pinnan ulkolämpötila, °C
Kuva2— esimerkki tarvittavan lämpömäärän laskemisesta.
Arkistoesimerkki huonelaskelmasta
Saadaksemme paremman yleiskuvan laskentaprosessista otamme käytännön esimerkin. Tehtävänä on laskea asuinrakennuksen tarvittava lämpömäärä kuvasta nro.2. Tekniset tiedot ovat: väliseinät huokoisista tiilistä, mitat10 cm, molemmin puolin rapattu, pääseinän paksuus38 cm molemmin puolin rapattu, yksilasiovi, pari-ikkuna puukehyksellä. katto molemmin puolin laudoilla peitetty puiset palkit ja katon yläpuolella suljettu ullakko, lattian alla maata. Odotettu alin ulkolämpötila -20°C. Lämmönsiirto ulkoikkunan läpi:
Pinta-ala: F =1,5x2=3 m2
Lämmönsiirtokerroin: k =3,5
Lämpötilaero: tb = +20°C, tk = -20°C, tb - tk =20- (-20) =40°C
Q=3x3,5x40=420kcal/tunti
Lämmön kulku ulkopääseinän läpi:
Pinta-ala: F =3h4- ikkuna-alue =12-3=9 m2
Q =9h1,3x40=468kcal/tunti
Lämmön kulku salin oven läpi:
Pinta-ala: F =0,9x2=1,8 m2
k =3
Lämpötilaero: tb =20°C; tk =16°C, tb - tk =20-16=4°C
Q =1,8h3h4=21,6kcal/tunti
Lämmön kulku seinän läpi aulaan päin:
Pinta-ala: F =3x3,5- oven pinta-ala =10,5-1,8=8,7m2
k =1,6
Lämpötilaero: tb – tk =40°C
Q = 8,7 x 1,6 x 4 = 55,7 kcal/tunti
Lämmön kulku seinän läpi WC:tä kohti:
Pinta: F = 1,5 x 3 = 4,5m2
k =1,6
Lämpötilaero: tb - tk = 2°C
Q = 4,5 h 1,6 h 2 = 14,2 kcal/tunti
Lämmön kulku seinän läpi kylpyhuoneeseen:
Pinta: F = 1,9 x 3 = 5,7m2
k =1,6
Lämpötilaero: tb - tk = 20 - (+24) = -4°C
Tässä tapauksessa lämpö siirtyy kylpyhuoneesta huoneisiin, eli se ei ole lämmön menetystä, vaan lisäystä, joten tämä arvo tulee vähentää tarvittavasta kokonaislämmöstä.
Q = 5,7 h 1,6 x (-4) = -36,5
lämpötiloissa ei ole eroa yksittäisten huoneiden välillä, joten lämmönsiirtoa ei tapahdu, joten laskemista ei tarvitse tehdä.
Lämmön kulku katon läpi:
Pinta: F = 3,5 x 4 =15 m2
k = 1,5
Lämpötilaero: tb - tk = 20 - (-12) = 32°C
Q =15 h 1,5 x 32 = 720 kcaI/tunti
Lämmön kulku lattian läpi:
Pinta: F = 15m2
k = 1,5
Lämpötilaero: tb – tk = 20 - (-2) = 22°C
Q = 15 x 1,5 x 22 = 495 kcal/tunti
Tarvittava kokonaislämpö:
420
468
21,6
55,7
14,2
720
495
-–––––
2194,5 kcal/tunti
Tällä tavalla saatua arvoa tulisi lisätä sellaisilla päästöoikeuksilla kuin maailman puolin, tuulivara ja lämmityksen keskeytyskorvaus.
Tuulitarvikkeet:
Normaalit alueet: yhdellä ulkoseinällä aukolla:
10% useilla ulkoseinillä ja aukoilla: 15%
Tuuliset alueet: yksi ulkoseinä aukolla:
20%, useilla ulkoseinillä aukoilla: 25%.
Lämmönkeskeytystarvike:
Odotettu lämmityskatkos 8 - 12 tuntia päivässä: 15%.
Odotettu lämmityskatkos 12 - 16 tuntia päivässä: 25%.
Lisäys maailman puolille
Luoteissuunta: 5%.
Pohjoinen suunta: 10%.
Esimerkin huone sijaitsee alueella, jolla on normaali tuuli, se on suunnattu pohjoiseen ja siksi saatu arvo tulee lisätä kahdesti 10%, eli yhteensä 20%.
Emme laske lämmityskatkoskorvausta, koska se on vähemmän jatkuvaa.
2194,5
+438,9 (20%)
-———————
2633,4
Tästä arvosta tulee vähentää seinästä kylpyhuoneeseen päin tuleva lämmön määrä:
2633,4
- 36,5
-————
2596,9
Vastaavasti huoneen lämmittämiseen tarvittava lämpömäärä on Q = 2597 kcal/tunti
Järjestelmäsuunnittelu
Ensinnäkin suunnittelussa kannattaa piirtää sivujen pohjat mittakaavassa 1:100. tai jos mahdollista 1:50. Lämmityselementit tulee sijoittaa ikkunan alle ja huoneisiin, joissa ei ole ikkunoita, vapaaseen tilaan johtavan oven viereen tai viileämpään huoneeseen. Mahdollisen pidemmän putkilinjan vuoksi tämä järjestely on jonkin verran kalliimpi kuin lämmityskappaleiden järjestely sisäseiniä pitkin, mutta edut, ilmavirtaus ja siihen liittyen lämpötilajärjestely ovat paljon merkittävämpiä. (kuva 3)
Kuva 3 — ilmavirtaus lämmitysrungon ympärillä.
Lämmityselementtien valinta
Suunnittelun jälkeen seuraa lämmityselementtien tyypin valinta ja tarvittavien lämmityspintojen määrittäminen. Kuumavesilämmitykseen sopivimmat lämmityselementit ovat teräspatterit. Monet ihmiset ovat haluttomia käyttämään näitä lämpöpattereita väitetysti, koska ne ovat vaurioituneet vedestä ja vuotavat nopeasti. Tämä tapahtuu kuitenkin vain silloin, kun vettä tyhjennetään usein ja perusteettomasti järjestelmästä tai kun patteri on jätetty ilman vettä pitkäksi aikaa veden tyhjennyksen jälkeen. Teräspatterien käyttöikä on normaalikäytössä suunnilleen sama kuin valurautapatterien. Valurautapatterit eivät ensinnäkään ole sopivimmat kuuman veden lämmitykseen, koska ne ovat erittäin kalliita ja myös siksi, että niillä on suuri omapaino. Lämpötehokkuuden suhteen molemmat patterityypit ovat identtisiä.
Alumiinipatterit ovat nykyaikaisimpia lämmityselementtejä (Alutherm, Radal). Näiden lämpöpatterien lämpöominaisuudet ovat erittäin suotuisat, niiden oma paino on pieni, niillä on erittäin kaunis ja moderni ulkonäkö. Niiden liitäntä on tehty kierrelaipoilla. Patteria kytkettäessä, jotta ei muodostu galvaanista elementtiä ja tässä yhteydessä korroosiota, ruuvien päät ja akselit tulee eristää sähköeristeellä.
Patteriartikkeleiden liittäminen
Leveitä teräspattereita tulee käyttää vain, jos käytetään normaalia (al150 mm) johti hyvin pitkään jäähdyttimeen. Teräspatterit saa kaupasta5-10-15-20yhteen hitsatut esineet. Jos yksi jäähdytin vaatii enemmän kuin20artikkeleita, sitten se
voimme laajentaa yksiköllä5tai mahdollisesti alkaen10elementtejä käyttämällä väliruuveja pattereille5/4“ vasen- ja oikeakätisellä kierteellä ja Klingerite- tai Centaur-tiivisteillä. On suositeltavaa voidella ruuvit vedenkestävällä rasvalla, jonka kiehumispiste on korkeampi 100°Ctai grafiittiöljyä. Elementtien asentamiseen tarvitaan erityinen avain.
Valurautapatterit, samoin kuin vanhat teräspatterit, kootaan elementeillä ja kiinnitetään väliruuveilla. Jos ostamme käytettyjä pattereita, ne on tarkastettava perusteellisesti ennen asennusta, erityisesti yksittäisten elementtien komponentit. Arkin kunto on parasta tarkistaa terävällä esineellä (esim. kolmireunainen kaavin), koska heikentynyt arkki puhkaisee paineen vaikutuksesta, joten säästymme tällä tavalla lisähammottomuuksilta.
Painetesti
Itse kokoamamme tai käytetyt lämpöpatterit on testattava ennen asennusta. Testi suoritetaan yksinkertaisimmalla tavalla, jos suljemme jäähdyttimen toisen pään tulpilla ja asetamme sen näiden tulppien päälle. Sitten täytämme jäähdyttimen kokonaan vedellä ja suljemme yhden jäljellä olevista aukoista kierrekorkilla ja asetamme putkiliitännällä varustetun kumiletkun toiseen aukkoon. Liitä kumiletkun toinen pää vesiverkkoon. Jos emme vesijohtoverkon paineen vuoksi huomaa jäähdyttimen vuotavan 5 -10 mminuutin jälkeen, voimme asentaa sen. Jos vesiverkkoa ei ole, 2-3 at vaadittava paine voidaan tuottaa käsipumpulla.
Pääteilijät voidaan sijoittaa jalkoihin tai konsoleihin, jotka kiinnitetään seinään. Konsoliratkaisu on parempi, koska se ei estä puhdistamista jäähdyttimen alla ja sillä on myös parempi esteettinen ulkonäkö. Konsolin kiinnitystä varten seinään tulee porata reikä, jonka syvyys on 10 - 12cm siten, että aukon sivut ovat yhdensuuntaiset tai aukko ulottuu seinää kohti. Aukon yläpuolelle tulee jäädä vähintään kaksi ehjää tiiliriviä. 20 elementin patteri vaatii kaksi ja pidempään kolme konsolia.
Lämmönlähde
Kattilan tarvittava lämmityspinta määräytyy rakennuksen (asunnon) kokonaislämmöntarpeen perusteella. Tämän koon saamme lisäämällä tarvittavat lämpömäärät yksittäisiin huoneisiin. Pienemmissä kattiloissa, joissa poltetaan koksia tai laadukkaampaa hiiltä, se voidaan käytännössä laskea 10.000 kcal/tunti 1 m2 lämmityspinnalle. Siksi, jos jaamme tarvittavan kokonaislämpömäärän luvulla 10.000, saamme suunnilleen kattilan tarvittavan lämmityspinnan. On kuitenkin suositeltavaa ottaa kattila, jonka suorituskyky on hieman laskettu.
Kattilan tyyppi määräytyy ensisijaisesti polttoainetyypin mukaan. Koksille sopivat parhaiten pienet valurautakattilat. Teräksestä ja hitsatusta rakenteesta valmistetut kattilat sopivat paremmin erilaisten polttoaineiden polttamiseen.
Pienissä kattiloissa on yleensä lämmityspinta1,5 m2 (15.000kcal/tunti),2,14 m2(22.000kcal/tunti) i3.16 m2(32.000 kcal/tunti). Perherakennukselle, joka on esitetty kuvassa nro.4 esimerkiksi pyöristys vaaditaan17.000kcal/tunti kokonaislämpöä. Valitsimme polttoaineeksi koksin. Kaikkien annettujen tietojen mukaan kattila, jonka lämmityspinta on2,14 m2.
Kuva4— perherakennuksen tarvittava lämpö.