Ilmanvaihdon lämmöntalteenotto

Ilmanvaihdon lämmöntalteenotto (LTO-kone tai -laite) on kiinteistötekniikan järjestelmä, jolla siirretään poistoilman sisältämää lämpöenergiaa takaisin tuloilmaan. Lämmöntalteenotto perustuu lämmönsiirtimen läpi virtaavien aineiden lämpötilaeroihin. Lämmöntalteenottolaitteilla parannetaan rakennuksen energiatehokkuutta ja pienennetään ilmanvaihdon aiheuttamaa lämpöhäviötä.

LTO-laitetyypit

Laitetyypit jaetaan neste- ja ilmakiertoisiin järjestelmiin lämpöä siirtävän aineen mukaan. Erityyppisten laitteistojen tyypilliset lämpötilahyötysuhteet ovat:

• virtaavan väliaineen välityksellä lämpöä siirtävät lämmönsiirrinyhdistelmät eli nestekiertoiset; 40–60 %
• ristivirtalevylämmönsiirtimet; 50–70 %
• vastavirtalevylämmönsiirtimet; 60–80 %
• regeneratiiviset lämmönsiirtimet; 60–80 %

Nestekiertoisissa järjestelmissä väliaineena on tyypillisesti vesi-glykoli-seos.

Levylämmönsiirtimet

Levylämmönsiirtimissä eri lämpöiset ilmat on ohjattu ristikkäin, tyypillisesti niiden välissä on lämpöä johtava metallilevy. Levylämmönsiirrin on massavalmistuksen vuoksi erittäin edullinen. Kun ilmojen lämpötilaero on tarpeeksi suuri aikaan saamaan kastepisteen, näin nimenomaan talvella, ilman kosteus tiivistyy (kondensoituu) välissä olevan metallin pintaan pysyväksi vesikalvoksi, mistä seuraa perustavanlaatuisia ongelmia:

• vesi jäätyy talvella, mikä on estettävä lisäenergialla,
• pysyvä vesikalvo vähentää lämmön siirtymistä,
• kennosto likaantuu helposti, ja
• pysyvä vesikalvo on mikrobien kasvualusta.

Kosteus toimii siis eristeen tapaan estäen optimaalisen lämmön siirron, kosteus on haitta tälle tekniikalle. Etuna on vähäinen ilmojen sekoittuminen.

Varaavat järjestelmät

Varaavat järjestelmät varaavat lämpöä jonkin massaan, tavanomaisesti metalliin, mistä lämpö siirtyy kylmempään ilmaan. Pyörivässä kennossa vastakkaiset ilmavirrat on ohjattu pyörivän metallimassan läpi, jolloin lämpö siirtyy kahdella tapaa viileään:

• varastoituna pyörivään (metalli)massaan, ja
• suoraan pyörivän metallin siirtämänä.

Periaatteensa mukaisesti pyörivä metallimassa ei koskaan ole täysin viileä eikä lämmin, jolloin sen lämmönsiirtokykyä ei täysin hyödynnetä, hyötysuhde ei ole maksimaalinen ja kosteus jää massan pintaan, minkä jäätyminen talvella on estettävä lisäenergialla. Tällöin hyötysuhde ei ole paras mahdollinen. Osa kosteudesta pääsee talvella ulos sekä kesällä sisälle. Kennoston likaantuu helposti. Lisäksi ilmojen sekoittuminen on runsasta. Suuret pyörivät kennot tarvitsevat laakeroinnin uusimista säännöllisin väliajoin.

Varaavista tekniikoista toistaiseksi vähemmän tunnettuja ovat kiinteäkennoiset laitteet. Tavanomaisesti niissä on ihmisen keuhkojen tapaan kaksi lämpöä varastoivaa (metalli)kennoa. Ilmavirrat voivat olla joko samansuuntaisia tai vastakkaisia, viimeksi mainitussa on parempi hyötysuhde. Ilmavirtojen suunnan vaihtoon on kehitetty eri tekniikoita. Oven tapaan avautuvien ja sulkeutuvien läppien ongelmana kuitenkin on, monimutkaisen mekaniikan ja huollon tarpeen lisäksi, kennostojen jäätymisen estämiseen tarvittava lisäenergia, mikä vähentää hyötysuhdetta. Eräs tapa vaihtaa ilmavirtojen suunta on käyttää tasoventtiiliä, jolloin kennosto ei jäädy eikä sen estämiseen tarvita lisäenergiaa. Tämä parantaa hyötysuhdetta. Tällöin kennostossa mikrobit eivät voi kasvaa, koska jatkuvaa lämmintä ja kosteaa kasvualustaa ei ole. Lisäksi kennosto on itsepuhdistuva/itsepesevä. Ilmojen sekoittuminen on vähäisempää kuin ihmiskeuhkoissa.

Hyötysuhteet ja energian säästö

Yleensä tarkastellaan vain lämpötilahyötysuhdetta, eli sitä, kuinka paljon lämpöä voidaan siirtää viileään. Esimerkiksi Euroopan unionin direktiiveissä huomiotta jää kokonaan kosteuden vaikutus. Ilma ei käytännössä koskaan ole kuivaa. Toisaalta kosteuteen voi sisältyä huomattava määrä energiaa; mitä lämpimämpää ilma on, sitä enemmän se sisältää energiaa. Käytännössä ristilevylämmönsiirtimien lämpötilahyötysuhde on Suomessa 0 (pohjoisessa) - 30 % (etelässä) kun kesällä lämmöntalteenotto kytketään pois kokonaan, jolloin ulkoilman lämpö ja kosteus pääsevät sisälle, mikä jo lähtökohtaisesti vähentää vuotuista hyötysuhdetta puolella. Tasoventtiiliä käyttävän varaavan laitteen parhaaksi lämpötilahyötysuhde on 105 %, mikä johtuu kosteuden eli latentin (piilevän) lämmön optimaalisesta hyödyntämisestä, jolloin kesäaikana saadaan aikaan ilmainen kosteuden haihtumiseen perustuva jäähdytys, haihdutus- eli evaporatiivinen jäähdytys, jopa viisi celsiusastetta. Tällöin kyseessä on ilmastointi.^selvennä Latentin lämmön osuus joissain tapauksissa on suurempi kuin tuntuvan lämmön, mikä on täysin ainutlaatuista. Kosteus on siis kaikin puolin hyöty tälle tekniikalle, mikä on todettavissa kesällä ilmaisena haihdutusjäähdytyksenä. Talvella lämpö ja kosteus pidetään sisällä sekä kesällä ulkona. Kierrätysenergiaa hyödyntävä tekniikka kutsutaan englanniksi enthalpy recovery (entalpian talteenotto). Pyörivän kennon hyötysuhde on näiden välillä.

Aiheesta muualla

• Asetus ilmanvaihtolaitteiden tyyppihyväksynnästä