Kiinteistöjen lämmittämisen tulevaisuus

Miltä näyttää talojen lämmittäminen vuonna 2035? Alan toimijoilla on vaihtelevia näkemyksiä asiasta, eikä meidänkään kristallipallomme ole aivan kirkas. Rakennusten lämmittäminen vie nyt noin neljänneksen kaikesta energiasta Suomessa, ja sillä on iso vaikutus hiilijalanjälkeemme. Tästä syystä on selvää, että isoja muutoksia on väistämättä tiedossa. Avainsanoja ovat energiamurros ja kysyntäjousto.

Muutosten tärkein ajuri on tarve vähentää hiilipäästöjä. Emme voi enää tulevaisuudessa tuottaa energiaa tasaisen helposti polttamalla fossiilisia polttoaineita. Energian tuottaminen muuttuu monipuolisemmaksi, ja samalla energian hinta tulee todennäköisesti vaihtelemaan varsin paljon. Jos tuulee ja aurinko paistaa, sähkö on edullista. Jos on tyyntä, kylmää ja pimeää, sähkö maksaa paljon.

Rakennuksia tulevaisuudessakin vesikiertoisilla lämmitysjärjestelmillä. Sen sijaan energianlähteet voivat vaihdella. Kaukolämpö on monella tavalla hyvä lämmitysmuoto, mutta siitäkin tulee koko ajan enenevässä määrin lämpöpumpuilla tuotettua. Esimerkiksi Helsingissä Helen tuottaa jo nyt lämpöpumpuilla keskikokoisen voimalan verran lämpöä kaukolämpöverkkoon. Osa kaukolämmön piirissä olevista kiinteistöistä tulee siirtymään lämpöpumppuihin ja luopuu kokonaan tai osittain kaukolämmöstä.

Lämpöpumppujen yleistyminen on energiateknisesti erinomainen asia, koska ne aidosti tehostavat lämmittämistä. Niillä voi hyödyntää maalämpöä, syvälämpöä, järvilämpöä, poistoilman lämpöä, palvelinten hukkalämpöä tai aurinkokeräimien tuottamaa lämpöä. Niistä saa myös viilennystä. Kaikki tämä vähentää rakennusten lämmityksen vaatimaa energiamäärää. Samalla kuitenkin järjestelmistä tulee monimutkaisempia, ja lämmityksen kustannukset alkavat seurata vaihtelevaa sähkön hintaa.

Jotta lämmittäminen on kokonaisuuden kannalta järkevää ja kohtuuhintaista, eri kohdissa järjestelmää tarvitaan ajallista joustoa. Jousto voi syntyä tuotannon ja jakelun puolella lämpövarastojen muodossa. Tällöin lämpöä voidaan varastoida silloin, kun sitä voidaan tuottaa edullisesti. Esimerkkinä voi mainita Vantaan Energian VECTES-hankkeesta, jossa rakennetaan maailman suurin lämmön kausivarasto, miljoonan kuution luola 140-asteiselle vedelle.

Hyvin tärkeä jousto löytyy kuitenkin kysyntäpuolelta rakennuksista itsestään. Kysyntäjouston periaate on yksinkertainen, rakennusta lämmitetään hiukan ylilämpöön edullisella energialla, ja kalliin energian aikaan rakennuksen annetaan jäähtyä. Muutamien tuntien joustot voivat syntyä tällä tavalla varsin helposti, koska rakennukset yleensä jäähtyvät ja lämpiävät hitaasti.

Ihminen sietää hitaita ja maltillisia lämpötilamuutoksia erinomaisesti. Jos asuin- tai työtilan lämpötila muuttuu esimerkiksi 0,1 °C tunnissa, käyttäjä ei sitä huomaa. Yleensä ±0,5 °C:n vaihteluväli on mukavuuden kannalta hyväksyttävä, ja se antaa jo merkittävän lämpökapasiteetin kysyntäjouston käyttöön.

Yksinkertaisesta periaatteesta huolimatta käytännön toteutus vaatii jonkin verran harkintaa. Jos rakennuksesta vain katkaisee lämmityksen muutamaksi tunniksi, tai hienostuneemmin alentaa lämmityskierron kiertoveden lämpötilaa, tulos voi olla melkoisen epätasainen. Osa tiloista jäähtyy nopeasti ja huomattavasti, toisissa ei synny mainittavaa muutosta. Sama tyypillisesti toistuu silloin, jos rakennusta ylilämmitetään kysyntäjouston saavuttamiseksi; osa tiloista lämpenee enemmän kuin toiset.

Mukavuuden turvaamiseen on käytännössä kaksi keinoa. Yksinkertaisempi tapa on mitata eri tilojen lämpötilaa kattavasti ja ohjata kysyntäjoustoa niin, että hankalimmatkin tilat pysyvät riittävän mukavina. Esimerkiksi EasyControl(c) tarjoaa mahdollisuuden tähän säätötapaan. Säätötavan heikkoutena on sen epäoptimaalisuus, varovaisuusperiaate vähentää käytettävissä olevaa säätövaraa.

Tehokkaampi tapa hyödyntää rakennuksen lämpökapasiteettia vaatii huonekohtaisen säädön käyttämistä. OptiControl(c) tarjoaa tähän työkalun. Kun lämpötilan muutoksia ohjataan huonekohtaisesti, rakennuksen koko lämpökapasiteetti saadaan optimaalisesti käyttöön.

Ehdottomasti hyvä uutinen on se, että rakennusten lämmittämistä voidaan tehostaa paljonkin ilman rakenteisiin kajoamista. Ilman moderneja ohjausjärjestelmiä ja reaaliaikaista mittaamista se ei kuitenkaan onnistu.