Olika uppvärmningssystem

I det här avsnittet presenteras de vanligaste uppvärmningssystemen och de är:

• Fjärrvärme
• Elvärme
• Uppvärmning med olja
• Jordvärme
• Luft-vattenvärmepump
• Frånluftsvärmepump
• Solvärmefångare
• Gasuppvärmning

Fjärrvärme

Fjärrvärme är den vanligaste uppvärmningsformen i Finland. Cirka 2,7 miljoner finländare bor i ett hus uppvärmt med fjärrvärme och i Helsingfors uppvärms till exempel cirka 90% av bostadshusen med fjärrvärme. Det finns fjärrvärmenät i 166 kommuner i Finland. För att en byggnad ska kunna anslutas till fjärrvärme måste den finnas i ett område med fjärrvärmenät. Dessa nät finns i tätbebyggda områden där det är lönsamt att bygga ett nät och överföra värme.

Fjärrvärmesystemet baserar sig på att värmen produceras centralt och distribueras som varmt fjärrvärmevatten längs underjordiska fjärrvärmerör. I tätorter placeras rören oftast under gator och under lätta trafikleder.

Fjärrvärme produceras antingen gemensamt med el och värme eller i separata värmecentraler. I den gemensamma produktionen producerar fjärrvärme också el, förutom värme. På detta sätt kan man maximera den energieffektiva användningen av bränslet och upp till 90 procent av bränslet kan således utnyttjas i kraftvärmeverket. Vid fjärrvärmeproduktionen används, där det är möjligt, spillvatten och även spillvärme från exempelvis industrin. I framtiden förväntas användningen av spillvärme och olika förnybara energikällor öka kraftigt.

För att kunna använda fjärrvärme måste byggnaden ha ett vattencirkulerande värmefördelningssystem eller i vissa fall kan värmefördelningen också ske med hjälp av tilluften i fläktventilationen. En mer detaljerad beskrivning om vattencirkulerande värmefördelning finns i kapitlet Uppvärmningsdistribution i byggnaden. Varmvattensvärmen från fjärrvärmenätet kommer in i byggnaden via värmeväxlare i fastighetens värmedistributionscentral. Värmen kan användas för att värma upp rum, varmvatten och ventilation. I värmedistributionscentralen transporteras den nedkylda värmen tillbaka till värmeverket längs returrör till produktionsanläggningen för uppvärmning igen. Se Energiateollisuus ry:s tips för granskning av värmefördelningsrumet genom att klicka på informationsknappen i bilden nedan.

Eluppvärmning

Eluppvärmning är en vanlig uppvärmningsform, särskilt i småhus och radhus byggda på 1970-1990-talet. Eluppvärmning kan vara:

• vattenburen elektrisk uppvärmning, som drivs med hjälp av en elpanna eller ellager
• direkt ”torr” eluppvärmning, då alla rum har separata elelement.
• golvvärme, med elektriska kablar nerlagda i golvet.

I en byggnad som har eluppvärmning med vattencirkulerande uppvärmningssystem, värms vattnet som cirkulerar och värmer i en elpanna.

Vid torr eluppvärmning värms lägenheten upp med elelement som finns i rummen och de har antingen rums- eller elementspecifika termostater. I elektriskt uppvärmda hus värms varmvattnet oftast upp i en lagringstank med hjälp av en elpatron. Fördelarna med direkt eluppvärmning är snabb och exakt reglerbarhet samt låga investeringskostnader under byggfasen. Driftskostnaderna för energi är dock höga. Förutom direkt eluppvärmning kan exempelvis en luftvärmepump och en värmelagrande eldstad sänka värmeräkningen med 10–50 procent, lite beroende på utgångspunkten. Andra lämpliga uppvärmningsmetoder som kan användas som stöd till direkt eluppvärmning är t.ex. pelletsspis eller -kamin och solfångare. Vattenburen eluppvärmning kan kompletteras på många sätt.

Till exempel kan en solfångare, en luft-vattenvärmepump eller en värmelagrande eldstad med vattenscirkluation anslutas till elpannan och ellagret. Systemet kan optimeras så att värme genereras av en elpatron endast då man inte kan få det billigare via andra apparater. När man köper en elpanna och ett ellager bör man se till att andra apparater, som till exempel solfångare, kan anslutas till pannan vid ett senare tillfälle.

Oljeuppvärmning

Oljeuppvärmning har varit ett typiskt värmesätt för småhus men som används i mindre utsträckning i husbolag. Med stigande oljepriser, byggregler och klimatpolitik för att minska koldioxidutsläppen har oljeuppvärmningens andel minskat tydligt sedan början av 2000-talet. Andelen minskar hela tiden och målet är att helt och hållet upphöra med oljeuppvärmningen.

Oljeuppvärmning är ett vattencirkulerande värmesystem. Utrymmena värms upp med cirkulerande vatten som centralt värms upp i en oljepanna. Förutom oljepannan innehåller systemet en oljebrännare, regulator och en oljetank. Systemet producerar den energi som behövs för både rummen samt hushållsvatten och ingen separat varmvattenberedare behövs. Det också en elpatron i oljepannan ifall störningar skulle inträffa.

Oljevärme är ett system byggt på vattencirkulation, så det är enkelt att byta det till en mer miljövänlig form av uppvärmning som till exempel jordvärme.

Oljeuppvärmning kan kombineras med ett hybriduppvärmningssystem, till exempel med en luft-vattenvärmepump, med vedvärme och med solvärmefångare. Uppvärmningsutsläppen minskar också genom att byta ut en gammal oljepanna mot en ny. Oljepannornas verkningsgrad har utvecklats under ett decennium med så mycket som 10% och verkningsgraden hos moderna pannor är cirka 95%. Den beräknade effektiviteten för kondenserande pannor som återvinner vattenånga från fukten från oljeförbränningsprocessen och använder den för uppvärmning överstiger 100%.

Oljeuppvärmningssystemets service bör skötas av en yrkesman för att säkerställa att förbränningen är ren och utrustningen fungerar tillförlitligt.

Pannan och oljebrännaren bör rengöras med ett till två års mellanrum för att förhindra att sot och andra förbränningsrester samlas i ugnen och i munstyckena. Rökkanalen ska sotas en gång om året. Beroende på tanken är det en bra idé att rengöra den vart femte till tionde år.

Jordvärme

Jordvärme är lagrad strålnings- och geotermisk energi som lagras i naturens egna värmemagasin: jord, sten och vattendrag. Jordvärme finns alltid tillgänglig, även på vinterns kallaste dagar, vilket gör det till ett värmesystem som är lämpligt att användas året runt.

Den lagrade värmeenergin samlas upp av en kollektorslang som tillhör jordvärme systemet. Slangen är fylld med en vätska som kallas köldbärare.

Det vanligaste sättet att lägga en kollektorslang är att borra 100-300 meter djupa borrhål i berget. Värme kan också samlas upp med horisontella rör i marken under frostgränsen, parallellt med marknivån, eller genom att förankra kollektorslangen i havsbottnen. För att få tillräckligt med varmt vatten kondenserar värmepumpen markvärmen som finns i köldbärarvätskan i kollektorslangen. För detta använder värmepumpen el.

Värmepumpen producerar 2 till 5 gånger så mycket värmeenergi som den behöver elektricitet. COP-värdet (Coefficient of Performance), dvs. värmefaktorn eller ”verkningsgrad” hos en värmepump, berättar om elen som förbrukas av värmepumpen och den användbara värmeenergin. Till exempel betyder COP 4 att 1 kW ineffekt producerar 4 kW värmekapacitet. Ju högre COP-värde desto lägre driftskostander. SCOP-värdet, dvs. årsvärmefaktorn för uppvärmningssäsongen, visar effektiviteten hos jordvärmepumpen mer exakt än COP, eftersom beräkningen tar hänsyn till förändringar, sommar- som vintermånader, under hela uppvärmningssäsongen. I SCOP-värdet beaktas klimatzonerna. Beräkningen av den nordeuropeiska klimatzonen har gjorts enligt Helsingfors klimat.

När man jämför SCOP-siffrorna för olika pumpar är det en bra idé att se till att man jämför SCOP-siffrorna för den nordeuropeiska klimatzonen.

Jordvärme kräver ett vattencirkulerande värmefördelningssystem och passar bra som komplement, eller istället för, till många olika typer av uppvärmningssystem.

Dimensioneringen av systemet måste vara rätt, eftersom både överdimensionering och underdimensionering påverkar systemets lönsamhet. Med ett underdimensionerat system måste det mesta av värmen produceras med inköpt el, medan investeringskostnaderna för överdimensionerade system lätt ökar och gör att lönsamheten försämras.

När man överväger ett jordvärmesystem måste man först tänka på om det finns tillräckligt med utrymme på tomten för brunnar och om man får borra på området.

För att borra borrhål krävs tillstånd från den lokala byggnadstillsynsmyndigheten. Med tillståndspraxis säkerställer man att det till exempel inte finns några underjordiska ledningar eller tunnlar i det området där hålen skulle placeras.

Dessutom bör man säkerställa att det finns tillräckligt med utrymme i byggnaden för jordvärmepumpen och för värme- och varmvattenberedaren.

Vid renovering av ett gammalt värmesystem, och innan man byter till jordvärme, lönar det sig alltid undersöka olika möjligheter till att förbättra energieffektiviteten.

Fråga en expert om hjälp. Genom att minska byggnadens värmebehov är det möjligt att minska storleken på, och investeringskostnaderna för, jordvärmesystemet, eftersom värmebehovet påverkar antalet och djupet på de dyra borrhålen. Med energieffektivitet minskar man också driftskostnaderna.

Luft-vattenvärmepump

Luft-vattenvärmepumpar liksom luftvärmepumpar, använder solenergin som finns i utomhusluften som värmekälla. Luft-vattenvärmepumpar blåser inte värmen de producerar direkt in i rummet som luftvärmepumpar gör, utan sickar in den i byggnadens vattenburna uppvärmningssystem eller till varmvattenuppvärmningen. En luft-vattenvärmepump installeras vanligtvis där det inte lönar sig eller går, om tomten har olika begränsningar, att installera ett jordvärmesystem. Investeringen är billigare än jordvärme, men driftskostnaderna är högre.

Eftersom värmekällan för en luft-vattenvärmepump är värmen från utomhusluften, producerar den minst värmeenergi när värmebehovet är som högst, dvs. på kalla vinterdagar. Dessutom behöver en luft-vattenvärmepump också ett annat uppvärmningssystem som är utformat för full värmekapacitet. Lösningen är vanligtvis hybriduppvärmning. Ofta har en luft-vattenvärmepump elektriska motstånd för att täcka uppvärmningsbehovet under de kallaste köldknäpparna.

I ett renoveringsprojekt kan en luft-vattenvärmepump anslutas, till exempel vid sidan om en gammal oljeuppvärmning. Då värmer oljepannan huset när det är som kallast och stöder värmepumpen vid behov.

Luft-vattenvärmepumpar kan delas in i split- eller monoblock system. I split-systemet är värmepumpens kylmekanism uppdelad i en utomhus- och en inomhusenhet och mellan dem cirkulerar köldgas. I en monoblock-apparat finns all teknik i utomhusenheten, i den cirkulerar vatten som kan ha blandats med glykol.

Ett monoblock-system väljs vanligtvis då man installerar en luft-vattenvärmepump
tillsammans med ett befintligt värmesystem såsom en olje- eller vattenpanna.
Split-systemet används vanligtvis för att helt ersätta det gamla systemet eftersom split-systemet har en egen varmvattenberedare.

Ett varmt framledningsvatten, dvs. i praktiken varmt vatten som cirkulerar i uppvärmningselementen, ökar behovet av el eller annan stöduppvärmning och höjer driftskostnaderna. Golvvärme är ett mer lämpligt värmefördelningsnät för en luf-vattenvärmepump än vad element är. När utetemperaturen sjunker minskar mängden uppvärmningsenergi som fås från luft-vattenvärmepumpen och verkningsgraden minskar. En luft-vattenvärmepump ger cirka 50% mindre effekt vid en utomhustemperatur på -20 grader celcius än vid en temperatur på +7 grader celsius, som är graden där pumpens effekt vanligtvis uppges. Men värmepumpstekniken utvecklas ständigt och det finns redan lösningar på marknaden som fungerar bra även vid lägre utetemperaturer.

Frånluftsvärmepump (FLVP)

Frånluftsvärmepumpen (FLVP) fångar upp värmeenergi från ventilationens frånluft och överför den till tilluften, varmvatten eller cirkulationsvärmesystemet.

Det är alltså både en pump som tar till vara ventilationsvärmen och en uppvärmningslösning. Byggnader med frånluftsvärmepump behöver ingen separat ventilationsenhet. I lågenergi småhus kan den installeras som huvudvärmekälla eller i annat fall tillsammans med en annan form av uppvärmning. Vissa frånluftsvärmepumpar kan också användas för kylning.

Frånluftsvärmepumpens värmekälla är husets frånluft på 21–25 grader och den producerar värme med nästan konstant effekt året runt.

Den möjliga extra värmen genereras vanligtvis av en elpatron i luftvärmepumpens vattenberedare eller någon annan hybridsystemlösning. I höghus där behovet av uppvärmningsenergi är stort inkluderar värmesystemet, förutom FLVP, alltid någon annan form av uppvärmning, till exempel fjärrvärme eller jordvärme.

På marknaden finns ett stort antal frånluftsvärmepumpsystem och den typ av värmepump som är bäst lämpad för platsen väljs beroende på byggnadens storlek, energibehov och befintliga ventilations- och värmesystem. I allmänhet passar FLVP bäst i höghus med frånluftsventilation. De är ofta utrustade med ett system där spillvärmen från ventilationen återvinns i slutet av frånluftskanalen genom att där finns en värmeåtervinningsenhet i stället för huippuimuri och den egentliga värmepumpen ligger i källaren.

FLVP passar bäst i byggnader där den interna volymen är stor i förhållande till behovet av värmekapacitet, dvs. i praktiken nya täta lågenergihus som behöver lite uppvärmningsenergi. När det gäller gamla renoveringsprojekt är det viktigt att alltid bedöma lönsamheten med att installera en frånluftsvärmepump från fall till fall.

Till exempel i de flesta fall är FLVP-investeringen lönsam att genomföra i samband med rörreparationer.

Solfångare

Solens strålningsenergi kan användas passivt och aktivt för att värma en byggnad.

Passivt används solenergi som ljus och värme. Den tillgänglig passiva solvärmen tas i beaktande vid byggandet genom att man bland annat tar hänsyn till husets placering och orientering på tomten, husets form och fönstrens storlek samt byggmaterialen. Då man aktivt utnyttjar solvärme placeras ofta solfångare på taket. Solfångarna kan även placeras på väggen eller på marken.

Solfångarens funktion är att omvandla solens strålning till värme och värmen leds till varmvattentanken med hjälp av en vätska kallad värmebärare. Det finns också system där luft fungerar som överföringsbärare. Solvärmesystem består av solfångare, av isolerade värmeöverföringsrör och värmelagring, samt en pumpenhet och styrcentral ansluten till värmeöverföringsledningen. Värmelagring är nästan alltid nödvändig i solvärmesystem eftersom mängden solstrålning varierar mycket och konsumtionen ofta inte sker när solen skiner.

Även ett stort aktivt solvärmesystem kan inte täcka en byggnads årliga värmebehov, därför är solvärme alltid en del av ett hybridvärmesystem. I solvärmesystemets planeringsfas är det viktigt att se till att det också finns värmeförbrukning under sommaren när solenergiproduktionen är som störst.

I allmänhet är ett solvärmesystem dimensionerat efter uppvärmningsenergibehovet för varmt hushållsvatten på sommaren. Solvärme kan också utnyttjas till exempel i vattenburen golvvärme i våtrum.

Trots vintern har Finland ganska goda förutsättningar för att producera solvärme: I södra Finland är den årliga mängden solstrålningsenergi som når jordytan av samma storleksordning som i norra Tyskland, i norra Finland något mindre. I huvudstadsregionen är den årliga mängden strålning på en horisontell yta något mindre än 1000 kWh / m2 och i Sodankylä cirka 800 kWh / m2.

Beroende på teknik och förhållanden kan solfångarens verkningsgrad vara så hög som 70 procent, men verkningsgraden i hela systemet är lägre på grund av bland annat värmeförlusten hos varmvattenberedaren. Ju lägre temperaturer som kan användas, desto bättre blir systemets verkningsgrad. Mängden energi från solenergisystemet påverkas avsevärt av enhetens placering och av skuggor.

Orienteringen och lutningen kan påverka vilken tid på året man får mest värme. Man får mest ut av en solfångare vid placering på ett sydvänt 45 graders tak. Fört att få mer ut av solfångaren under vår och höst kan man montera panelerna i mer vertikal vinkel på till exempel 60 grader.

Mängden energi från solenergisystemet påverkas bland annat av:

• egenskaper hos solfångarens täckglas
• solfångarens orientering och lutning,
• skuggor
• solens infallsvinkel (säsong och tid på dagen),
• utetemperatur och vind
• nödvändig temperatur och nödvändig mängd energi,
• värmebärarens egenskaper
• avstånd från fångarna till beredaren och
• värmeöverföringsrörens isolering

För mer information om möjligheterna att utnyttja solenergi vid uppvärmning, om tillverkning av solfångarna och om verksamhetsprincipen och lönsamheten i Finland, kan du till exempel se i videon från Suomen Lähienergialiitto. Länken finns här nedanför.

Gasuppvärmning

Gasuppvärmning är en rätt sällsynt uppvärmningsform i Finland, inte minst för att den kräver att byggnaden ligger i ett område med gasdistributionsnät. Uppvärmning med naturgas är möjlig i cirka 40 kommuner i Finland.

Ett gasuppvärmningssystem kan användas för att producera den värmeenergi som behövs för att värma rum, hushållsvatten och ventilation, och kan även användas till exempel i en köksspis. Till gasuppvärmningssystemet hör en gaspanna och en brännare som är ansluten till pannan. Gasuppvärmningssystemet påminner om oljeuppvärmning och nästan alla oljepannor kan också användas med naturgas och biogas. Skillnaden till oljeuppvärmning är att gasen inte måste lagras, man får den direkt från gasnätet vid behov. Gasen smutsar inte pannan lika mycket som olja gör, så behovet av rengöring är mindre.

Naturgas är den mest miljövänliga bränslet av fossila bränslen; dess förbränning ger minst kväveoxid- och koldioxidutsläpp och inga utsläpp av svaveldioxid och partiklar. Förutom fossil naturgas erbjuder vissa gasföretag sina kunder möjlighet att köpa förnybar biogas.