LVIS-suunnittelijan opas

Passiivitalon lämpöhäviöt  ja lämmityksen tehontarve ovat pienet, ja siksi talossa ei tarvita perinteisiä lämmönjakojärjestelmiä kuten radiaattoreita tai lattialämmitystä. Ilmanvaihtolämmitys on riittävä lämmönjakotapa. Passiivitalon energiasuunnittelun tavoitteena on esittää vaatimukset talon lämpötekniselle toimivuudelle kokonaisuutena, jotta lämmöntarve voidaan kattaa kaikissa olosuhteissa tehokkaasti. Suunnittelun tavoite on hyvä, viihtyisä ja vedoton sisäilmasto.

Ilmanvaihtolämmitykselle on kaksi periaatevaihtoehtoa. Tuloilmaa voidaan lämmittää joko keskitetysti heti ilmanvaihtokoneen jälkeen tai huonekohtaisesti ilmanvaihdon päätelaitteissa. Ensimmäinen vaihtoehto tuottaa jokaiseen huoneeseen saman lämpöistä ilmaa. Huonekohtainen lämpötilan säätö edellyttää tuloilman lämmitystä joko päätelaitteissa tai kanavissa päätelaitteiden edessä. Tässä tapauksessa ilman lämpötila voidaan säätää halutuksi.

Ilmanvaihdon lämmön talteenoton hyvällä vuosihyötysuhteella voidaan pienentää lämmitystarvetta ja samalla tuloilman lämpötilatasoa. Tuloilman lämpötilan ei tule ylittää 50°C lämpötilaa. Raitisilmaa voidaan esilämmittää ennen lämmön talteenottoa, jotta vältytään lämmönvaihtimen jäätymiseltä.  Raitisilma voidaan johtaa maaputkiston kautta ilmanvaihtokoneelle, jolloin se joko jäähtyy tai lämpenee. Tällaisen järjestelmän hygieenisiä tai terveysvaikutuksia (kosteuden tiivistyminen putkistoon, home, putkiston likaantuminen) ei kuitenkaan ole selvitetty.

Maalämpöä tai -kylmää voidaan hyödyntää myös maaputkissa kiertävän nesteen avulla, jolloin järjestelmässä on lämmönvaihdin, pumppu ja porakaivo tai maaputkisto. Tarvittava esilämmitys- tai jäähdytysteho määrittää putkiston pituuden tai porakaivon syvyyden.  Maahan upotetusta vaakaputkistosta saadaan lämmitystehoa 10 – 20 W/m.

Kuva: Periaatekuva pientalon ilmanvaihtolämmitysjärjestelmästä. Maalämmönvaihtimella voidaan nostaa raitisilman lämpötilaa ja poistaa ilmanvaihdon lämmön talteenoton jäätymisen riski.

Ilmanvaihtolämmityksessä tuloilma jaetaan kaikkiin asuinhuoneisiin. Lattialämmitys on perusteltua kosteissa tiloissa lattian kuivumisen nopeuttamiseksi. Lattian lämpötila tulee mitoittaa tavanomaista lattialämmitystä alemmalle tasolle siten, että lämpötila on 1 - 3°C ilman lämpötilaa korkeampi. Suurempi lämpötilataso voi aiheuttaa ylilämpöä. 

Tuloilman päätelaitteet voivat sijaita väliseinissä. Kattoon sijoitetut päätelaitteet voivat palvella koko tilaa paremmin kuin seinäasennukset, mutta kyse on kuitenkin päätelaitteen valinnasta ja mitoituksesta. Koska ilmanvaihtokanavien tulee katossa sijaita ilmansulun alapuolella, kattoasennuksia varten on varattava riittävä tila kanaville.

Lämpöviihtyvyys ja sisäilman laatu edellyttävät tuloilman hyvää sekoittumista sisäilmaan. Sekoittuminen pienentää huonetilan ilman korkeussuuntaista lämpötilaeroa. Sekoittuminen on tärkeätä erityisesti keskitalven kovien pakkasten aikana. Korkealla sijaitsevista päätelaitteista tulevan ilman nopeuden tulee olla riittävän suuri, jotta sekoittuminen on tehokasta. Oleskeluvyöhykkeellä ilman nopeuden tulee taas olla matala, korkeintaan 0,15 - 0,20 m/s, jotta ilmavirtaus ei heikennä viihtyvyyttä.

Huonetilan korkeussuuntaisen lämpötilaeron tulee olla alle 2°C 0.1 m ja 1.1 m välillä eli istuvan ihmisen nilkan ja niskan välillä. Korkeissa huonetiloissa (kahden kerroksen korkuinen huone) hyvä terminen viihtyvyys on hankalampaa saavuttaa. Passiivitalon ulkovaipan lämpötekniset ominaisuudet ovat hyvät, joten pienten lämpötilaerojen ylläpitäminen on helppoa. Ilman johtaminen huoneisiin lattiassa olevien päätelaitteiden kautta auttaa saavuttamaan hyvän sekoittumisen, mutta alhaalta puhallettava ilma nostattaa pölyä.

Passiivinen aurinkolämmitys on osa passiivitalon lämmitystä. Eri huoneiden lämpötila voi vaihdella aurinkokuorman, huonetilojen käytön ja muiden sisäisten kuormien johdosta. Huonekohtainen lämpötilan säätö on suositeltavaa jo eri huoneille asetettujen lämpötilatavoitteiden takia. Passiivitalon lämmityskausi on tavanomaiseen taloon verrattuna lyhyt. Auringon lämpökuorma voi aihetta ylilämpöä passiivitaloon jo aikaisin keväällä. Siksi myös lämmön talteenoton ohittaminen voi olla tarpeen aikaisin keväällä juuri jäähdytystarpeen välttämiseksi.

Suunnittelussa on syytä hakea jäähdytysratkaisu passiivisista keinoista. Näitä ovat esimerkiksi ikkunoiden varjostaminen, yöjäähdytys ilmanvaihdon avulla ja päiväaikainen ilmanvaihdon tehostaminen. Ilmanvaihdon korvausilma voidaan tuoda talon pohjoispuolelta. Maalämmön käyttö raitisilman esilämmittämiseen talvella ja viilentämiseen kesällä on mahdollisuus. Raitisilman esilämmittäminen talvella vähentää ilmanvaihdon lämmön talteenoton jäätymisen riskiä ja parantaa laitteen hyötysuhdetta.

 
Kuva: Rakennuksen kokonaissuunnittelu vaikuttaa passiivitalon sisäilmaston hallintaan. Jäähdytystarpeen pienentäminen kannattaa aloittaa passiivisilla keinoilla. Aurinkosuojalasit ja ikkunoiden ulkopuolinen varjostaminen ovat tehokkaimmat passiiviset keinot.

Passiivitalo hyödyntää ns. ilmaisenergiaa eli asukkaista ja laitteista vapautuvaa lämpöä. Hyödyntämisen tasoon vaikuttavat mm. termisen massan määrä, pinta-ala, lämmönsiirtokertoimet massan pinnalla, massan ja massaa peittävien pinnoitteiden lämpötilanjohtavuudet, matot, seinävaatteet yms. Massan hyödyntäminen on tehokkainta, kun se sijaitsee lämmöneristyksen sisäpuolella. Tarvittava termisen massan määrä ei kuitenkaan ole suuri. Esimerkiksi kevytrakenteisen talon massiivinen lattia on riittävä. Passiivitalon hyvä lämmöneristystaso palvelee massan hyödyntämistä.

Termisen massan hyödyt saadaan, kun lämmityksen säätö on liukuva. Sisäilman lämpötila voi vaihdella liukuman rajojen sisällä. Silloin rakenteet voivat sitoa ja luovuttaa lämpöä lämpötilaerojen perusteella. Järjestelmän kannalta ilman lämpötilojen on sallittava vaihdella, jotta terminen massa pystyy varaamaan ja luovuttamaan lämpöä tehokkaasti. Hyvä lämmöneristystaso ja terminen massa pienentävät myös jäähdytystarvetta kesällä.

Passiivitalon lämmitystehon tarve on mitoitusolosuhteissa pieni. Esimerkiksi 150 m2 omakotitalossa se on alle 3 kW. Siksi huonekohtaisten tehontarvelaskelmien tulee olla tarkkoja. Ylimitoitettu teho voi vaikeuttaa lämpötilan säätöä ja kasvattaa energian kulutusta. Samalla ylimitoitus lisää järjestelmän kustannuksia.

Väärin valittu tulisija voi aiheuttaa ylilämpöä ja heikentää lämpöviihtyvyyttä hyvin eristetyssä talossa. Tämän vuoksi tulisijojen valinnassa kiinnitetään riittävästi huomiota erityisesti tulisijojen massiivisuuteen. Koska passiivitalon lämmityksen tehontarve on pieni, on myös tulisijan lämmön luovutustehon oltava pieni. Tulisijan lämmön varauskyky ja samalla lämmön luovutusteho ovat suoraan verrannollisia tulisijan massaan.

Kevyet tulisijat luovuttavat poltettavan puun sisältämän lämpöenergian varsin nopeasti ja suurella hetkellisellä teholla lämmitettävään tilaan. Massiiviset tulisijat luovuttavat puuhun sidotun lämpöenergian kevyitä tulisijoja pienemmällä hetkellisellä teholla mutta pidemmän ajan kuluessa.

Suunnitteluyhteistyö arkkitehdin, LVI-suunnittelijan ja rakennesuunnittelijan välillä on tarpeen. Näin vältytään ratkaisuilta, jotka lisäävät energiantarvetta tai heikentävät asumisviihtyvyyttä. Passiivitalon arkkitehtuuri on rakennuttajan toive, mutta hyvä suunnitteluyhteistyö on myös talon arvon, pitkäaikaisen kestävyyden ja helpon huollettavuuden tae.