Aurinkokeräimet ja niiden asennus

Eksergia.fi – Wiki-oppiaineisto energiatehokkaasta ja kestävästä rakentamisesta

Wiki-lisenssi Creative Commons Nimeä 4.0 Kansainvälinen

Ilmainen lisenssi Creative Commons Nimeä-EiKaupallinen-EiMuutoksia 4.0 Kansainvälinen

​

Testaa tietosi!

1. Minkälaisia keräintyyppejä on olemassa?
2. Mitkä keräimet ovat hyötysuhteeltaan parhaita?
3. Mitkä tekijät vaikuttavat koko järjestelmän hyötysuhteeseen?
4. Mikä on tasokeräiminen toimintaperiaate?
5. Mikä on absorptiotekniikan vaikutus hyötysuhteeseen?
6. Mikä on lasituksen ja sen pinnotteen vaikutus hyötysuhteeseen?
7. Mikä on tyhjiöputkikeräimien toimintaperiaate?
8. Kuinka heat-pipe tyhjiöputkikeräin toimii?
9. Mitkä keinot voi tehostaa keräimen energiansaantia?
10. Minkälaisia ovat katteeseen integroidut keräimet?
11. Mikä on Solar Keymark?
12. Mitä eri tapoja on asentaa aurinkokeräin?
13. Mihin ilmansuuntaan keräimet kannattaa suunnata?
14. Mikä asennuskulma tasokeräimelle valitaan?
15. Miten eri vuodenajat vaikuttavat energian saantiin?
16. Mitä asennuspaikassa ja asennustelineissä täytyy huomioida?

Muokattu viimeksi: 9.6.2022

Vastuuvapautuslauseke

Esityksen kotisivu: https://eksergia.fi/aurinkokeraimet/

2

Minkälaisia keräintyyppejä on olemassa?

¹ RIL 265-2014 Uusiutuvien lähienergioiden käyttö rakennuksissa. Suomen Rakennusinsinöörien Liitto RIL ry. Tammerprint Oy 2014. 189 s. ISBN 978-951-758-584-2.

² Kuvat: Eksergia valokuvapankki (CC-BY 4.0)

• Aurinkokeräimet voidaan jakaa tasokeräimiin ja tyhjiöputkikeräimiin. ^{1 s. 38}

3

Tasokeräin muistuttaa ulkoisesti aurinkopaneelia. Sähkön sijaan se tuottaa kuitenkin lämpöä.

Tyhjiöputkikeräin

Lähteet:

Mitkä keräimet ovat hyötysuhteeltaan parhaita?

¹ RIL 265-2014 Uusiutuvien lähienergioiden käyttö rakennuksissa. Suomen Rakennusinsinöörien Liitto RIL ry. Tammerprint Oy 2014. 189 s. ISBN 978-951-758-584-2.

² Savosolar. Aurinkokeräin SF100-03-DS / SF100-03-DE. Esite 02/2012.

• Erilaiset keräimet voivat soveltua eri tarkoituksiin, joten suoraan ei voida sanoa mitkä keräintyypit ovat parhaimmat.^{[1 s. 39]}
• Keräimien hyötysuhteet ja tehokkuus ovat nähtävissä niille tehdyistä testituloksista.

4

Esimerkissä suomalaisen Savosolar SF-100-03:n ^[2] toimintatehokkuus. Hyötysuhde laskee kiertonesteen lämpötilan ja ulkolämpötilan välisen eron kasvaessa, sillä suurempi lämpötilaero aiheuttaa suuremman lämpöhukan.

Lähteet:

Mitkä tekijät vaikuttavat koko järjestelmän hyötysuhteeseen?

¹ Aurinkoteknillinen yhdistys ry. Aurinkolämpöjärjestemät. Esite. Porvoo.

² RIL 265-2014 Uusiutuvien lähienergioiden käyttö rakennuksissa. Suomen Rakennusinsinöörien Liitto RIL ry. Tammerprint Oy 2014. 189 s. ISBN 978-951-758-584-2.

³ Yrjölä, J. 2014. Asiantuntijakommentointi Eksergia.fi-sivujen Aurinkolämpö -esityksen versiosta X.X.2014.

⁴ Kuvio: Eksergia valokuvapankki (CC-BY 4.0)

• Järjestelmän hyötysuhteeseen vaikuttaa muukin kuin keräinten hyötysuhde, joten testitulosten avulla ei pysty päättelemään koko järjestelmän tuottoa.
• Tuotto perustuu aina useammista tekijöistä, kuten
• järjestelmän rakenteesta (mm. varaajan ja siinä olevan lämmönsiirtimen koko)
• käyttäjien energiankulutuksesta
• järjestelmän sijainnista
• katon suunnasta.

5

Kokonaisuuteen kuuluvia osasia

Lähteet:

Mikä on tasokeräimien toimintaperiaate?

1. RIL 265-2014 Uusiutuvien lähienergioiden käyttö rakennuksissa. Suomen Rakennusinsinöörien Liitto RIL ry. Tammerprint Oy 2014. 189 s. ISBN 978-951-758-584-2. (Ks. s. 38)

2. Leikkauskuva: Aurinkoteknillinen yhdistys ry. Aurinkolämpöjärjestemät. Esite. Porvoo. (?)

3. Kuva: Eksergia valokuvapankki (CC-BY 4.0)

• Tasokeräin on ensimmäinen keräintyyppi, jota on käytetty aurinkoenergian hyödyntämiseen.^{[1 s. 38]}
• Tasokeräimessä on keruuputkisto, joka on tyypillisesti kupariputkea.
• Putkistossa kiertää lämmönkeruuneste, joka lämpenee auringon vaikutuksesta.

6

Lähteet:

Mikä on absorptiotekniikan vaikutus hyötysuhteeseen?

1. Kuva: Varjotie, J. 2012. Suomalaisia aurinkolämpöratkaisuja. Kalvosarja. Savosolar. Finnbuild messut. 9.10.2012. < http://www.aurinkoteknillinenyhdistys.fi/liite/2012_JVa.pdf >

​

​

• Säteilyenergia kerätään kupariputkeen ja lämmönsiirtonesteeseen tummalla absorptiolevyllä.
• Absorptiotekniikka vaikuttaa merkittävästi sen hyötysuhteeseen.

7

Vasemmalla perinteinen kupariputkeen hitsattu levy ja oikealla tehokkaampi integroitu levy jossa ei ole hitsaussaumaa ja putkien etäisyydet ovat lyhyemmät. ^[1] Suomessa valmistetaan hyötysuhteeltaan tiettävästi maailman tehokkaimmat tasokeräimet.

Lähteet:

Mikä on lasituksen ja sen pinnotteen vaikutus keräimen hyötysuhteeseen?

1. Valokuva: Eksergia valokuvapankki (CC-BY 4.0)

2. Kuva: Varjotie, J. 2012. Suomalaisia aurinkolämpöratkaisuja. Kalvosarja. Savosolar. Finnbuild messut. 9.10.2012. < http://www.aurinkoteknillinenyhdistys.fi/liite/2012_JVa.pdf >

​

• Absorbaattorilevy katetaan selektiivipinnoitetulla lasi- tai muovilevyllä, joka estää lämmöksi muuttunutta säteilyä karkaamasta.
• Lasituksella ja sen pinnoitteella on suuri merkitys keräimen hyötysuhteelle.

8

Lasituksen on tarkoitus päästää mahdollisimman paljon auringon säteilyenergiaa sisään, mutta mahdollisimman vähän lämpöenergiaa ulos.

Yksityiskohtia erään keräimen rakenteesta ^[1]. Taustan eriste (kuvassa mineraalivilla) estää lämpöä karkaamasta.

​

Lähteet:

Mikä on tyhjiöputkikeräimien toimintaperiaate?

1. RIL 265-2014 Uusiutuvien lähienergioiden käyttö rakennuksissa. Suomen Rakennusinsinöörien Liitto RIL ry. Tammerprint Oy 2014. 189 s. ISBN 978-951-758-584-2.

2. Kuva: Eksergia valokuvapankki (CC-BY 4.0)

• Tyhjiöputkikeräimissä lämmönsiirtoputkisto on kahden lasin ja niiden välissä olevan tyhjiön sisällä.
• Tyhjiö estää lämpöä karkaamasta hyvin tehokkaasti, sillä väliainetta ei ole.
• Ainoa tapa jolla lämpö voi karata on säteily, joka myös on yleensä hyvin vähäistä.
• Hyötysuhde on n. 30–60 %.

9

Sisälasiseinä

Ulkoseinä

Tyhjiö

Paroboilinen peili

Absorbaattori, musta pinta

U-muotoinen �kupariputki

U-tyhjiöputkikeräimessä lämmönsiirtoneste kiertää tyhjiöputkessa U-muotoisessa putkessa mustan, absorboivan pinnan alla.^{[1 s. 39]}

Lähteet:

Kuinka heat-pipe tyhjiöputkikeräin toimii?

1. Kuva: (Public Domain) Ilijanasov

2. Lämpökuva: (CC-BY 4.0) Eksergia.fi

• Kuvassa ^[1] olevan tyhjiöputkimallin keskellä on nestettä, joka höyrystyy lämmetessään ja nousee putken yläpäähän.
• Siellä neste lauhtuu ja luovuttaa lämpönsä lämmönsiirtimeen, joka on poikittaisessa putkessa tyhjiöputken päässä.
• Jokainen putki on oma itsenäinen yksikkönsä.

10

Lämpökameralla otettu kuva oikealla osoittaa, kuinka kuuma keräimen yläosa on, mutta tyhjiöputket eivät päästä lämpöä karkaamaan.

Lähteet:

Mitkä keinot voi tehostaa keräimen energiansaantia?

1. Kuva: Alternative solutions Finland Oy. Aurinkoenergiaa tehokkaasti aamusta iltaan. Esite, 4 s. Helsinki.

2. Kuva: Eksergia valokuvapankki (CC-BY 4.0)

​

• Putkista koostuva tyhjiöputkikeräimen putken pinta on lähes aina kohtisuorassa aurinkoa kohti, jolloin säteilyn heijastuminen keräimestä poispäin on vähäinen.

11

Takana olevat paraboiliset peilit lisäävät keräimien pinnalle kohdistuvan säteilyn määrää.^[1]

Kuvassa valkoinen katto asuntomessuilla (Hyvinkää?) lisää hajasäteilyn määrää keräimien pinnalle.^[2]

Lähteet:

Minkälaisia ovat katteeseen integroidut keräimet?

1 Ruukki Classic Solar -lämpökatto -esite

2 Kuvat: Eksergia valokuvapankki (CC-BY 4.0) [Asuntomessut]

• Kuvan esimerkissä on peltikattoon integroitu aurinkokeräin.
• Keräimet peittävät vain osan katosta, ja ne asennetaan harjalta kohti räystäitä n. 3 m matkalle.¹
• Valmistajan lupaama käyttöikä on 25 vuotta.¹

12

Lähteet:

Mikä on Solar Keymark?

• Usein mm. keräimien esitteissä törmää Solar Keymark -merkkiin.
• Solar Keymark kertoo, että keräin on testattu EN 12975 -standardin mukaisesti.
• Testit takaavat laadun lisäksi toimivuuden Euroopan sääolosuhteissa.
• Lista sertifioiduista tuotteista sekä muuta lisätietoa löytyy täältä: http://www.estif.org/solarkeymarknew/index.php.

​

13

Lähteet:

Mitä eri tapoja on asentaa aurinkokeräin?

• Keräimille valitaan mahdollisimman varjostamaton paikka.
• Ne joko asennetaan katolle lappeen suuntaisesti (1) tai telinein (4), integroidaan katteeseen (2) tai seinälle (3).

14

1. 2) 3) 4)

Lähteet:

Mihin ilmansuuntaan keräimet kannattaa suunnata?

1 RIL 265-2014 Uusiutuvien lähienergioiden käyttö rakennuksissa. Suomen Rakennusinsinöörien Liitto RIL ry. Tammerprint Oy 2014. 189 s. ISBN 978-951-758-584-2. (Ks. s. 40)

• Keräimet suunnataan välille kaakko-lounas.¹
• Paras ilmansuunta on etelään, jolloin aurinkolämpöjärjestelmän toiminta alkaa kesäisin noin kello 9 aamulla ja päättyy klo 5 illalla.¹
• Ilmansuuntia itä ja länsi tulee välttää.¹

15

Lähteet:

Mikä asennuskulma tasokeräimelle valitaan?

1. Tanskanen, L. Lämpöä taivaalta. Meidän talo -lehti.

2. RIL 265-2014 Uusiutuvien lähienergioiden käyttö rakennuksissa. Suomen Rakennusinsinöörien Liitto RIL ry. Tammerprint Oy 2014. 189 s. ISBN 978-951-758-584-2.

3. Aurinkoteknillinen yhdistys ry. Aurinkolämpöjärjestemät. Esite. Porvoo.

​

​

• Keräimien kaltevuudeksi valitaan 30–60^o.^{[1 s. 100]}
• Jos kaltevuudeksi valitaan 30^o, ei ilmansuunnalla ole niin väliä auringon paistaessa tehokkaasti kaakosta lounaaseen.^{[2 s. 40]}
• Keräinkulmaan vaikuttavat mm. seuraavat tekijät ^{[1; 3]}:
• Käytetäänkö laitteistoa koko vuoden vai vain osan vuotta?
• Mihin vuodenaikaan halutaan ajoittaa optimaalinen energiantuotanto?
• Jos energiaa halutaan erityisesti kesäisin, valitaan loivempi kulma (30^o).
• Jos energiaa halutaan keväisin ja syksyisin, valitaan jyrkempi kulma (45–60^o) ja pyritään mahdollisimman eteläiseen suuntaan.
• Minkälaiseen rakenteeseen ja miten keräin asennetaan?

16

Lähteet:

Miten eri vuodenajat vaikuttavat energian saantiin?

1. Kuva: Seppänen, O. 2001. Rakennusten lämmitys. 2. päivitetty painos. Suomen LVI-liitto ry. Gummerus kirjapaino Oy. Jyväskylä 2001. ISBN 951-98811-0-7.

2. Kuvalähde?

17

Auringon kulkureitin muuttuminen eri vuodenaikoina.^[2] (Maantieteellinen sijainti=?)

Auringon suurimman korkeuskulman minimi ja maksimi Helsingissä.^[1]

Lähteet:

Esimerkkejä pystyyn asennetuista keräimistä

1. Kuvat: Eksergia valokuvapankki (CC-BY 4.0)

• Keräimiä voidaan sijoittaa myös täysin pystyasentoon esimerkiksi seinää vasten. Eräs puoli on, että lunta ei kerry laisinkaan.

​

​

18

Tasokeräimiä Norjan Trondheimissa sijaitsevan palvelutalon seinällä, joka on passiivitalo.

Tyhjiöputkikeräimiä Helsingissä.

Lähteet:

Mitä asennuspaikassa ja asennustelineissä täytyy huomioida?

1. Aurinkoteknillinen yhdistys ry. Aurinkolämpöjärjestemät. Esite. Porvoo.

2. Kuva: Eksergia valokuvapankki (CC-BY 4.0)

• Mahdollisten huoltotöiden takia kerääjäkenttä kannattaa sijoittaa helppokäyttöiseen paikkaan.
• Asennustelineissä täytyy huomioida tuulikuormat sekä vesitiiviys jos kiinnitys tehdään rakennuksen katolle.
• Asennuksessa on huomioitava myös rakenteiden lämpötilavaihteluista johtuvat liikkeet.

19

Terminologiaa: Keräimistä rakennetaan kerääjäryhmiä tai kerääjäkenttiä, joista muodostuu kaksi tai useampiä kerääjäyksiköitä.

Lähteet:

Esimerkkejä asennustelineiden yksityiskohdista

1. Kuvannut Eksergia.fi, kohde Lahden nollaenergiatalo senioreille, (asennukset on Savosolar). Eksergia valokuvapankki (CC-BY 4.0)

​

20

Lähteet:

Eksergia.fi – Wiki-oppiaineisto energiatehokkaasta rakentamisesta

www.eksergia.fi | posti@eksergia.fi

Eksergian aineistoihin on sisällytetty energiatehokkaaseen rakentamiseen tarvittavia hyviä käytänteitä ja periaatteita. Eksergia ei vastaa niiden sopivuudesta yksittäisiin rakennuskohteisiin sellaisinaan. Rakennuskohteiden toteutus tulee tehdä aina yksilöllisten toteutussuunnitelmien mukaisesti.

Lisensoitu Creative Commons –lisenssillä.