Tutkimus: Asuinkerrostalon käyttöveden energiasta yli puolet tuotettavissa aurinkokeräimillä

Selvityksen taustalla ovat Rakennusliike Reposen toimitusjohtaja Mika Airaksela ja Kaukora Oy:n tekninen johtaja Rami Aaltonen sekä Tekes. Tutkimuksessa tehdyistä mittauksista ja laskelmista on vastannut tutkimusprofessori Miimu Airaksinen VTT:ltä.

”Aloimme tutkia aurinkokeräinten mahdollisuuksia kehittääksemme edelleen Mera-Reponen kerrostalokonseptiamme. Saimme mukaan tutkimukseen Kaukoran, Tekesin ja VTT:n, joiden kanssa yhteistyössä olemme onnistuneet selvittämään tulevissa kerrostalokohteissamme käytettävän järjestelmän suunnittelu- ja toteutusperiaatteen. Tämä on merkittävä kehitysaskel kohti nollaenergiarakentamisen tavoitettamme”, Airaksela sanoo.

Tutkimuksessa vertailtiin kahta erityyppistä aurinkokeräintä siten, että taso- ja tyhjökeräinpiirit tuottivat lähes saman energiamäärän. Tasokeräimiä oli 6 (12,4 m²) ja tyhjiöputkikeräimiä 8 (13,1 m²). Molempien keräintyyppien suuntaus oli etelään ja kallistuskulma 45°. Keräimen kallistuskulman ollessa välillä 30–70°, ei vuosituotoissa ollut havaittavissa laskelmien perusteella merkittäviä eroja. Tasokeräimen kuukausitason hyötysuhteen voitiin todeta olleen suurimman osan mittausajasta noin 5 prosenttia parempi kuin tyhjiöputkikeräimen.

Tasaisella vedenkulutuksella ja optimoimalla keräinten mitoitus voi aurinkolämmön osuus nousta asuinkerrostalossa yli 50 prosenttiin käyttöveden lämmöntarpeesta. Ympäristöministeriön aurinko-oppaan (vastaa SFS EN -standardia) tutkimuksessa käytetyllä menetelmällä saadut laskentatulokset vastasivat mitattuja tuloksia. Sen sijaan RakMk D5 (2012) -laskentamalli aliarvioi aurinkolämmön tuottoa.

Tutkimuksessa tehtyjen pitkäaikaismittausten ja laskelmien perusteella keräinpinta-alan kasvaessa tietyn rajan yli pinta-alan suurentaminen ei ole enää kannattavaa suhteessa kiinteistössä tapahtuvaan lämpimän käyttöveden kulutukseen. Aurinkokeräinjärjestelmän mitoituksessa tulisikin tarkastella keräimen pinta-alan ja sen hyötysuhteen tuloa rinnakkain energiaa varastoivan vesivaraajan kanssa. Varaaja tulisi mitoittaa vastaamaan suunniteltua vuorokautista kulutusta. Liian pieni varaajamitoitus johtaa helposti varaajan lämpötilan liialliseen nousuun, jolloin tarjolla olevaa aurinkoenergiaa ei pystytä varastoimaan. Liian suuri varaajamitoitus johtaa puolestaan siihen, että lämpötilataso ei nouse riittävän korkeaksi ja käyttövettä joudutaan lämmittämään ostoenergialla.

Aurinkolämmön elinkaarikustannuksia arvioitiin huomioimalla kustannustarkastelussa järjestelmän investointikustannukset, järjestelmällä saavutettu energiansäästö ja huomioimalla huolto- ja ylläpitokustannukset elinkaaren aikana. Laskelmassa huomioitiin myös energian hinta, vuotuinen hinnannousu ja korkokanta. Laskelmien mukaan investointi maksetaan energiansäästöillä 8–13 vuodessa, kun energian hinnaksi oletetaan 0,10–0,15 €/kWh. Suuremman alkuinvestoinnin järjestelmillä saavutetaan suurempi vuotuinen energiansäästö, mutta esimerkkijärjestelmien takaisinmaksuajoissa ei ollut oleellista eroa.