kattolämmityksen opas ja dokumentit... · kattolämmityksenopas 7 kysymyksiä ja vastauksia...

Kattolämmityksenopas

Kattolämmitystä koskevia kysymyksiä ja vastauksiasekäsyventymisjakso ja mitoitusavain.

TUOTTAVA SISÄILMASTO

Kattolämmityksenopas 2

Johdanto

Kysymyksiä ja vastauksia Sivu Viittaus syven tymisjaksoon

1. Mikä vaikuttaa termisen sisäilmaston kokemiseen? 5 I

2. Miten kattolämmitys toimii? 6 II

3. Milloin kattolämmitystä voidaan käyttää? 8 III

4. Milloin kattolämmitystä ei voida käyttää 10 –

5. Mille korkeudelle kattolämmitys voidaan asentaa? 10 II, VI

6. Vaikuttaako kattolämmitys ilmanvaihtoon? 11 V

7. Kuumeneeko pää? 11 I, VI

8. Tuleeko pöydän alla kylmä? 12 II

9. Tuleeko ikkunoiden kohdalle kylmälaskeuma? 12 II

10. Miten pitkäikäisiä Lindab Climatein kattolämmittimet ovat? 13 IV

11. Voidaanko kattolämmitysjärjestelmää muuttaa toiminnan muuttuessa? 13 –

12. Kuinka tehokasta järjestelmää tarvitaan? 14 VII

13. Säästääkö kattolämmitys energiaa? 15 VII

14. Mitä se maksaa? 15 –

15. Sopivatko Lindab Climatein tuotteet kierrätykseen? 17 VIII

Syventymisjakso

I. Miten ihminen kokee termisen ilmaston? 18

II. Kattolämmityksen toimintaperiaatteet 20

III. Missä kattolämmitys toimii hyvin? 24

IV. Kattolämmittimen rakennevaatimukset 25

V. Kattolämmittimen sijainti 30

VI. Lämpötila ja tarvittava asennuskorkeus 32

VII. Teho ja energia 35

VIII. Ympäristö ja kierrätys 38

Mitoitusavain

Paneelien sijoitus 41

Asennuskorkeus ja lämpötila 42

Tietoja

Tietoja – kattolämmitys pähkinänkuoressa 43

Sisällysluettelo


Johdanto

Lindab Climateille esitetään usein kysymyksiä, jotka eivät koske vain tuotteitamme vaan myös kattolämmitysjärjes-telmää yleensä ja sen lämmitysperiaatteita. Kattolämmitys on erittäin hyvä lämmitysmuoto, mutta monella on siitä vielä valitettavasti vääränlainen käsitys. Olemme laatineet tämän oppaan voidaksemme tarjota asiakkaillemme ja muille asiasta kiinnostuneille lisää tie-toa kattolämmityksestä. Toivomme tästä olevan hyötyä sekä tietoa nopeasti tarvitseville projektinvetäjille ja tilaa-jille että myös rakentajille, jotka haluavat perehtyä asiaan paremmin.Oppaassa on käytetty lukuisia ruotsalaisia ja muita ulko-laisia lähteitä, tilaajien ja konsulttien kokemuksia ja mit-tauksia sekä omia laskelmiamme ja mittauksiamme. Toteamme mm. seuraavat kattolämmitystä koskevat sei-kat:

• Kattolämmitys lämmittää huoneen pintoja lämpösäteilyl-lä. Pinnat vuorostaan lämmittävät huoneilmaa.

• Kattolämmityksella saadaan sen vuoksi aikaan erittäin hyvä terminen sisäilmasto.

• Kattolämmitys ei jätä pöydän alapuolta kylmäksi, kuu-menna päätä tai aiheuta kylmälaskeumaa ikkunoista, kuten monet luulevat.

• Kattolämmitys toimii melkein kaikentyyppisissä ja -kokoi-sissa tiloissa.

• Kattolämmitysjärjestelmää on helppo muuttaa tilojen toiminnan muuttuessa. Seiniin ja lattioihin kohdistuvat muutokset eivät vaikuta lämmitysjärjestelmään.

• Kattolämmitys voidaan yhdistää vapaavalintaiseen ilmastointijärjestelmään.

• Kattolämmitys on taloudellisimpia lämmitysjärjestelmiä.• Kattolämmityksen investointikustannukset ovat muihin

järjestelmiin verrattuna alhaiset. Yhdessä alhaisen ener-giankulutuksen kanssa tämä tekee järjestelmästä talou-dellisen sekä lyhyellä että pitkällä aikavälillä.

• Lindab Climatein kattolämmittimet voidaan kierrättää kokonaan, mikä on erittäin hyvä myös tulevia sukupolvia ajatellen.

Millä muilla lämmitysjärjestelmillä on samat edut?

Kattolämmityksen opas koostuu kolmesta jaksos-ta:• Kysymyksiä ja vastauksia antaa lyhyitä ja usein yksinker-

taistettuja vastauksia ytimekkäisiin kysymyksiin. Jakso antaa hyödyllisiä tietoja sille, joka haluaa aiheesta yleis-tä tietoa.

• Syventymisjakso käsittelee asioita perusteellisemmin. Tässä tarvitaan toisinaan alan asiantuntemusta.

• Mitoitusavain sisältää yksinkertaisia ja tehokkaita apu-välineitä kattolämmitysjärjestelmän projektointiin.


Jakso 1Mikä vaikuttaa termisen sisäilmastonkokemiseen?Termisen sisäilmaston kokeminen riippuu pääasi-assa kehomme ja ympäristön välisestä lämmön-vaihdosta. Lämmönvaihtoon vaikuttaa fyysinen toi-minta, vaatteet ja huoneessa vallitseva terminen ilmasto. Terminen ilmasto koostuu ilman lämpöti-lasta, nopeudesta ja kosteudesta sekä lämpösätei-lynvaihdosta ympäröivien pintojen kanssa.

LämmönsiirtoLämmöllä on neljä erilaista siirtotapaa: säteily, joh-tuminen, konvektio ja olomuodon muutos. Lämp-ösäteilyä on mm. auringon ja lieden keittolevyn aiheuttama lämpö. Johtumisen voi tuntea seiso-malla paljain jaloin kylmällä kivilattialla. Konvektiota esiintyy mm. silloin, kun kävellään ulkona paljain päin kylmällä ja tuulisellä säällä. Olomuodon muu-tos on mm. sitä, kun kosteus haihtuu keholta, eli muuttuu nesteestä kaasuksi ja iho jäähtyy.

Lämpöä siirtyy aina, kun kahden kappaleen välil-lä on lämpötilaero. Ihmisen keho esimerkiksi sätei-lee lämpöä koko ajan ympäristöönsä. Kädestä tai kasvoista (noin +33˚C) säteilee koko ajan läm-pöä huoneen seiniin ja sisustukseen (noin +22˚C) ilman, että se tuntuu juuri miltään. Lämpöä siirtyy myös konvektion kautta, kun ilma lähinnä ihoa läm-penee ja nousee ylös.

Terminen tasapainoTerminen tasapaino on olotila, jossa henkilö kokee lämpötilan tasapainoisena, eli hänellä ei ole liian kylmä tai liian kuuma. Yksittäisiin kehonosiin ei saa tällöin kohdistua tahatonta lämmitystä (esim. liian kuuma lattia) tai jäähdytystä (esim. vetoa).

Ihmisen lämpötasapainoon ja sisäilmaston muka-vuuden kokemiseen vaikuttavat lähinnä:• konvektio suoraan ympäröivään ilmaan ihon ja

keuhkojen kautta • säteilynvaihto ympäröivien pintojen kanssa.

Nämä kaksi lämmönsiirtotapaa ovat suurin piirtein yhtä suuret huoneessa, jossa ilma liikkuu normaa-listi. Sen vuoksi huonepintojen lämpötilalla on mei-hin yhtä suuri vaikutus kuin ilman lämpötilalla.Jos huonepintojen lämpötilaa nostetaan kokonaan tai osittain, ilman lämpötilaa voidaan laskea yhtä paljon kuin huonelämpötilojen keskilämpötilaa nos-tettiin. Kattolämmitys esimerkiksi nostaa huone-pintojen keskilämpötilaa, jolloin ihmisestä lähtevän lämpösäteilyn osuus laskee. Jotta kehon lämpöti-la ei nousisi liian korkeaksi, se lisää konvektiivista lämmönsiirtoa kylmempään huoneilmaan.Sen vuoksi ilman lämpötila voidaan pitää kattoläm-mitystä käytettäessä alhaisempana perinteiseen lämmitykseen verrattuna, ja samalla saada aikaan terminen tasapaino. (Aihetta käsitellään perusteellisemmin luvussa I)

Lämpö voi siirtyä neljällä eri tavalla.

Säteily

Konvektio

Johtuminen

+33 °C

+10 °C

Olomuodon muutos

Kysymyksiä ja vastauksia

Huoneen termiseen ilmastoon vaikuttavat tekijät.

Fyysinentoiminta Vaatteet

Ilman lämpötila

Ilman kosteus

Ulkolämpötila

Ilman nopeus

Keho tuottaa aina lämpöä.



Lämpötila

Ilmalämmitin Kattolämmitys

Huonepinnat Ilma

Koska kattolämmitys lämmittää huonepinnat, ilman lämpötila voi olla alhaisempi.

Koettu lämpötila (operatiivinen-lämpötila)

Jakso 2Miten kattolämmitys toimii?Lämmin ilmahan nousee ylöspäin; miksi lämmi-tyslaite pitäisi asentaa kattoon? Kattolämmityksen tehokkuutta epäilevät ihmiset esittävät usein tämän kysymyksen. Kerromme tässä luvussa kat-tolämmityksen toiminnasta ja siitä, miten lämpö leviää koko huoneeseen. Lämmitysjärjestelmä tuottaa lämpöä sekä konvek-tion että lämpösäteilyn avulla. Konvektio lämmittää ilman lämmittimen lähellä, kun taas lämpösäteily leviää eri puolelle huonetta. Konvektiivisesti läm-mennyt ilma nousee huoneessa ylöspäin ja läm-pösäteet kulkevat suoraan lämmittimestä huone-pintoihin.Kattolämmitysjärjestelmässä on enemmän läm-pösäteilyä ja vähemmän konvektiota. Arvot ovat tavallisesti noin 60 % säteilyä ja noin 40 % kon-vektiota. Lindab Climatein kattolämmitysjärjestel-mä on vesikiertoinen ja perustuu lämpösäteilyyn alhaisissa lämpötiloissa (30-80˚C). Lämpösäteily ei tunnu sen vuoksi yhtä voimakkaalta kuin esim. auringosta tai infrapunalämmittimistä tuleva säteily.Konvektion osuus kattolämmitysjärjestelmässä vastaa suunnilleen katon kautta tapahtuvien läm-pöhäviöiden osuutta rakennuksen kokonaislämpö-häviöistä. Loput energiasta eli kattolämmittimen lämpösäteily kohdistuu suoraan huoneen muihin osiin.

Lämpösäteilyä voidaan verrata tavalliseen valoon. Se leviää ja heijastuu suurin piirtein samalla taval-la. Lämpö säteilee kattolämmittimestä suoraan kaikille pinnoille, jotka ovat sen "näköetäisyydellä". Myös "varjoon" jäävät pinnat lämpiävät, koska osa lämpösäteilystä heijastuu näkyvän valon tavoin kaikista pinnoista. Lisäksi lämpösäteilyä esiintyy myös lämpötiloiltaan erilaisten pintojen välillä. Huoneessa ja sen eri pinnoilla vallitsevat läm-pötilaerot pyrkivät sen vuoksi koko ajan tasoittu-maan. Lämpötila jakautuu katon ja lattian välillä sen vuoksi erittäin tasaisesti.

Pinnat, joihin lämpösäteily kohdistuu, lämpenevät tehokkaammin kuin perinteisellä lämmitysjärjestel-mällä. Sisäseinien pintalämpötila esimerkiksi on yleensä korkeampi kuin huonelämpötila. Katosta tuleva lämpösäteily lämmittää lisäksi myös lattiat, mikä jää monta kertaa huomioimatta! Lattian läm-pötila on nilkan korkeudella normaalisti noin 2–3˚C huonelämpötilaa korkeampi. Kattolämmityksen avul-la on siis helppoa pitää vuokralaiset tyytyväisinä!Kattolämmityksen aikaansaama ja henkilön koke-ma lämpö tulee siis suureksi osaksi epäsuorana lämpönä ympäröiviltä pinnoilta. Vain hyvin pieni osa tulee suoraan kattolämmityspaneelista. Termisen ilmaston kokemiseen vaikuttaa se, että kehosta haihtuu vähemmän lämpöä, kun ympäröivät pin-nat ovat lämpimämmät. Ei siis yksin riitä, että ympärillämme oleva ilma on lämmintä. Katso myös lukua 1.

60 % lämpösäteilyä.

Pintalämpötila maks. 80˚C. 40 % konvektiota.

Säteilyn ja konvektion jakautuminen Lindab Climatein kattolämmittimessä.


Kysymyksiä ja vastauksiaLämpösäteilyssä on hyvää mm. se, että mitä kyl-mempi pinta, sitä enemmän lämpöenergiaa se "imee". Lämpösäteilyä kohdistuu sen vuoksi auto-

Lattia +22 °C

Ilma +20 °C

Kattolämmitys pitää lattiat lämpiminä.Lämpösäteily kohdistuu sinne, missä sitä eniten tarvi-taan.

maattisesti enemmän kylmempiin pintoihin, esim. ikkunoihin tai huonosti eristettyihin seiniin. (Katso lisää aiheesta luvussa II.)

Jakso 3Milloin kattolämmitystä voidaan käyttää?Kattolämmityksen käyttöalue on laajempi kuin useimpien muiden lämmitysjärjestelmien. Kattoläm-mitystä voidaan käyttää lähes kaikentyyppisten kiinteistöjen lämmitykseen. Eniten sitä käytetään erilaisissa hallitiloissa kuten urheilu- ja teollisuus-halleissa, verstaissa, varastoissa ja ostoskeskuk-sissa. Se sopii kuitenkin myös erinomaisesti mm. päiväkoteihin, hoitohuoneistoihin, asuntoihin, kou-luihin ja laboratorioihin. Kattolämmittimen tehosta noin 40 % on konvek-tiivista (lämpö kattoon) ja noin 60 % säteilyläm-pöä (katosta alaspäin). Rakennuksen lämpöhävi-öt jakautuvat yleensä samalla tavalla, eli noin 40 % lämmöstä poistuu katon kautta ja 60 % raken-nuksen muiden osien kautta. Kattolämmitys on sen vuoksi muiden etujen lisäksi erittäin sopiva kaiken-laisten rakennusten lämmitykseen.Kattolämmitystä asennetaan harvoin asuinraken-nuksiin. Tähän lienevät syynä asuntojen lämmityk-sen vahvat perinteet. Tutkimustulokset ovat kuitenkin osoittaneet, että kattolämmityspaneelit, joissa pois-toilmajärjestelmään on yhdistetty ulkoilman sisäänot-to, tuottavat erittäin hyvän sisäilmaston perinteisiin patterijärjestelmiin verrattuna. Kattolämmityspaneelit asennettiin kokeessa makuuhuoneen kattoon suo

raan ikkunan yläpuolelle. Ulkoilman sisäänotto sijoitettiin ulkoseinään säleikön alle, ja ulkoilma esilämmitettiin katon ja kattopaneelin välissä.Kokeessa todettiin seuraavaa:• Tuloilma lämmitettiin keskimäärin 15,5˚C:seen

ulkolämpötilan ollessa -2˚C. • Operatiivinen lämpötila oli keskimäärin noin

1,1˚C:tta korkeampi kuin pattereilla varustetussa vertailuhuoneessa.

• Kylmälaskeumaa ei havaittu (kattolämmitin läm-mitti myös ikkunat, katso myös jaksoa 9).

Lämmön jakautuminen kattolämmittimestäja rakennuksesta.

lämpöhäviö ulkoseinän ja lattian kautta noin 60 %

lämpöhäviö katon kautta noin 40 %

noin 40 % konvektiota

noin 60 % lämpösäteilyä


Operatiivinen lämpötila on noin 2–6 ˚C ilman lämpötilaa korkeampi

Aluekohtainen lämmitys nostaa operatiivista lämpötilaa osassa huonetta.

Kattolämmitys toimii yhtä hyvin tiloissa, joissa teh-dään istumatyötä kuin myös tiloissa, joissa työnte-kijät seisovat tai liikkuvat. Huonekorkeudella ei ole käytännöllisesti katsoen mitään merkitystä oleske-lualueen lämmölle (katso myös jaksoja 5 ja 7).

Aluekohtainen lämmitysKattolämmitys toimii myös erinomaisesti silloin, kun tiloista halutaan lämmittää vain osa. Kyseessä saat-taa olla kiinteä työpiste tiloissa, joissa harjoitettu toi-minta edellyttää alhaisia lämpötiloja. Lämpösäteilyllä voidaan kohottaa koettua lämpötilaa (nk. operatiivis-ta lämpötilaa) nostamalla paikallisesti ympäröivien pintojen lämpötiloja ja tietyssä määrin myös ilman

lämpötilaa, jolloin työympäristöstä saadaan siedet-tävämpi.Muita kattolämmityksen etuja:Kattolämmityksen lämmittimet eivät ole kenenkään tiellä. Niitä ei tarvitse ottaa huomioon sisustuksen, koneiden ja muiden laitteiden sijoittamisessa, eivät-kä ne vie tilaa seinillä tai lattialla.Kattolämmityspaneelit ja lämmityskatot ovat myös melko helppoja siirtää, jos tilat tarvitaan muuhun tar-koitukseen, tai jos seiniä aiotaan siirtää. Esimerkiksi kouluissa ja julkisissa tiloissa lämmittimet ovat myös ilkivallan ulottumattomissa.(Katso lisää aiheesta syvennysjakson luvuista III ja IV.)

Luku 4Milloin kattolämmitystä ei voida käyttää?On harvoja tilanteita, joissa kattolämmitys ei toimi, mutta jokaisella tekniikalla on omat rajoituksen-sa. Seuraava esimerkki kertoo kattolämmityksen rajoituksista:Avoimissa porteissa kattolämmitys ei estä ilman vuotoa sen paremmin kuin muutkaan lämmitys-järjestelmät. Lattia, seinät ja mahdollinen sisus-tus portin vieressä lämpenee, mutta kattolämmi-tys ei estä ilman virtausta avoimen portin läpi. Sen sijaan kattolämmityksellä saadaan aikaan mah-dollisimman hyvä terminen ilmasto porttia ympä-röivällä alueella, koska pinnat pysyvät lämpiminä, vaikka kylmä ilma virtaakin sisälle portin ollessa avoimena.

Kattolämmitys toimii huonosti korkeissa ja kapeissa tiloissa.

Kattolämmitys ei toimi kovinkaan hyvin korkeissa torneissa, esimerkiksi majakoissa, koska vain pieni osa säteilylämmöstä saavuttaa lattian ja oleskelu-alueen. Tämä ei johdu pitkästä välimatkasta latti-aan, vaan siitä, että lattiapinta-alan osuus on pieni kattolämmittimen "näköetäisyydellä" olevasta alu-eesta. Suurin osa lämpösäteilystä kohdistuu tornin seiniin.




Luku 5Mille korkeudelle kattolämmitysvoidaan asentaa?Niin kauan kuin huoneen ilma on normaalipuhdas-ta, kattopaneelien asennuskorkeudelle ei ole muita rajoituksia kuin rakennuksen oma korkeus. Ilma ei estä lämpösäteilyn kulkua, ja säteily jakautuu lattial-le, seinille ja sisustukseen kattolämmittimien asen-nuskorkeudesta ja ulkolämpötilasta riippumatta.Sen sijaan kattolämmittimiä ei voida asentaa miten matalalle tahansa. Matalin asennuskorkeus mää-räytyy ennen kaikkea kattolämmittimen pintalämpö-tilan mukaan. Lisäksi siihen vaikuttavat lämmittimen koko ja se, tehdäänkö huoneessa töitä seisten vai istuen. Mitä lämpimämpi pinta, sitä korkeam-malle kattopaneeli on asennettava, jotta sen ala-puolella oleva henkilö ei koe tilannetta epämukava-na. Asennuksen alarajat ovat kuitenkin kohtuulliset, katso jaksoa 7.

Tarkastelemme tätä esimerkin avulla:Kattolämmityspaneeli, jonka mitat ovat 3,6 x 0,6 m ja pintalämpötila enintään 50˚C (55/45˚C järjestelmä) voidaan asentaa vähintään 2,1 m korkeudelle. Jos pintalämpötilaa lisätään 70˚C:en (80/60˚C järjestel-mä), alhaisin asennuskorkeus on 2,8 m.Tässä yhteydessä on tärkeää huomauttaa, että puhumme mitoitetuista lämpötiloista, jotka tilastol-lisesti vallitsevat muutamana päivänä vuodessa. Järjestelmän lämpötila on alhaisempi suurimman osan vuodesta. (Katso lisää syvennysjakson luvuissa II ja IV)

Kattokorkeudella ei ole väliä, kaikki säteilylämpö siirtyy seiniin ja lattiaan. Vain intensiteetti vähenee etäisyyden kasvaessa.

Jakso 6Vaikuttaako kattolämmitys ilmanvaihtoon?Kattolämmitys ei sinänsä aiheuta ilmanvaihtoon vai-kuttavia ilmavirtauksia. Kattolämmitys on sen vuok-si ihanteellinen vaihtoehto tiloihin, joissa ilmavirta-uksille asetetaan tiukat vaatimukset. Kiinteistöjen ja huoneistojen rakennus- ja korjaustöiden projektoin-nissa tämä merkitsee sitä, että ilmanvaihtojärjes-telmä voidaan kattolämmityksen yhteydessä valita täysin vapaasti. (Syvennysjakson luku V).

Jakso 7Kuumeneeko pää?Lämpösäteilynasymmetria (STA) on käsite, jolla ilmaistaan miten suuria lämpötilaeroja ihminen sie-tää ympäröivillä pinnoilla ilman, että se tuntuu epä-miellyttävältä. STA:n huomaa esimerkiksi silloin, kun käännetään kasvojen toinen puoli kuumaa ja toinen kylmää ikkunaa kohti.STA mitataan pienellä alueella joko 0,6 m:n korke-udessa (istuva henkilö) tai 1,1 m:n korkeudessa (seisova henkilö). STA on lämpösäteilyn ero mitta-pinnan eri puolilla. Kuten luvussa 2 mainittiin, kattolämmittimen läm-pösäteily lämmittää ympäröivät pinnat ja erityisesti lattian. Tämä merkitsee sitä, että STA tasoittuu. Kattolämmittimen on kuitenkin oltava oikein mitoitet-tu maksimilämpötilaansa nähden, jotta STA pysyisi hyväksyttävissä rajoissa. Jos tämä ehto on täytetty, STA pysyy Ruotsin sisäilmastoinstituutin (Svenska Inneklimatinstitutet) antamien suuntaviivojen (R1) ja kansainvälisen sisäilmastostandardin ISO 7730:n määrittämissä miellyttävän sisäilmaston rajoissa.

1,1 m tai 0,6 m

Mittapinta

Esimerkki lämpösäteilynasymmetrian (STA) mittaukses-ta. STA on lämpösäteilyn ero mittapinnan eri puolilla. Lämpötilat ovat vain esimerkkejä.

+21°C

+50°C +24°C+50°C

+21°C

+23°C



Esimerkki:Kattolämmityspaneeli, jonka mitat ovat 3,6 x 0,6 m ja pintalämpötila enintään 50˚C (55/45˚C järjestel-mä) voidaan asentaa vähintään 2,1 m korkeudelle tilaan, jossa työskentelee yksi istuva henkilö (mitta-ustaso 0,6 m lattiasta ISO 7730:n mukaan). Pää ei todellakaan kuumene! (Syvennysjakson luvut I ja IV.)

Jakso 8Tuleeko pöydän alla kylmä?Vallalla on yleinen väärinkäsitys siitä, että pöydän ja muiden vaakatasossa olevien pintojen alapuolel-la tulee kylmä, jos huoneessa on kattolämmitysjär-jestelmä. Pöydän alla ei ole kylmä; yhtä vähän kuin siellä on säkkipimeää silloin, kun kattolampussa on valo.Katosta tulevat lämpösäteet leviävät valonsätei-den tavoin ympäröiville pinnoille. Pinnat imevät suurimman osan lämpöenergiasta, josta osa kui-tenkin heijastuu edelleen. Heijastunut lämpösätei-ly "poukkoilee" huoneen eri pinnoille ja lämmittää niitä sekä pöydän alla olevaa lattiapintaa. Pöydän pinta lämpenee sekä ala- että yläpuolelta suoran ja epäsuoran lämpösäteilyn kautta. Ilman lämpöti-lan ja säteilyn lämpötilaerot ovat hyvin pienet pöy-dän alapuolella verrattuna sen vieressä olevaan tilaan.(Syvennysjakso luku II.)

Jakso 9Tuleeko ikkunoiden kohdalle kylmälaskeuma?2- ja 3-kerroksisten ikkunoiden kohdalle saattaa muodostua kylmälaskeuma (eli kylmää pintaa vas-ten jäähtyvän ilman aiheuttama ilmavirtaus), jos ikkunan luona ei ole alaspäin virtaavaa ilmaa vas-tustavaa lämmönlähdettä. Lämmönlähteen ei kui-tenkaan tarvitse olla ikkunan alapuolella. Ikkunan alle sijoitettu patteri saa aikaan ylöspäin kulkevan lämpimän ilmavirtauksen, joka ehkäisee ikku-nassa mahdollisesti esiintyvää kylmälaskeumaa. Kattoläm mitys sen sijaan estää kylmälaskeumaa muodostumasta lämmittämällä ikkunan pintaa.Kattolämmitys lämmittää kylmät pinnat suoraan säteilyn avulla. Kuten mainitsimme luvussa 2, läm-pösäteily jakautuu huoneen pinnoille suhteessa sen pintalämpötiloihin. Kylmät pinnat imevät näin enemmän lämpösäteilyä. Katosta tuleva lämpösä-teily lämmittää sen vuoksi sekä ikkunan pinnan, ikkunasyvennyksen että ikkunalaudan, minkä ansi-osta kylmälaskeuman muodostuminen voidaan ehkäistä.Suurin kylmälaskeuman vaara on istumatyötä teke-vällä henkilöllä, joka on pukeutunut kevyisiin sisä-vaatteisiin ja jonka työpiste sijaitsee lähellä ikku-naa lämmitysjärjestelmän ollessa sellainen, että se ei estä mahdollisen kylmälaskeuman syntymistä. Riskiä ei juurikaan esiinny liikkuvassa tai seisten tehdyssä työssä huoneen sisäosissa, varsinkaan uusissa rakennuksissa, joissa on 3-lasiset ikku-nat. (Syventymisjakso luku II.)

Osa lämpösäteilystä heijastuu ympäröiville pinnoille tasoittaen lämpötilaeroa.

Kattolämmitys estää kylmälaskeumaa muodostumasta lämmittämällä ikkunan pintaa.



Jakso 10Miten pitkäikäisiä Lindab Climatein katto-lämmittimet ovat?Lindab Climatein kansainvälisesti patentoitua perus-elementtiä käytetään lämmitys- ja jäähdytysjärjes-telmissä sekä aurinkopaneeleissa eri puolilla maail-maa. Lämpötilat saattavat nousta jopa 250˚C:seen. Ruotsin testaus- ja tutkimuslaitoksessa (Statens Provnings- och Forskningsinstitut) elementtien pin-toja on lämmitetty yli 200˚C:seen, jonka jälkeen ne on valeltu 10-asteisella vedellä. Pintamateriaaleja on myös säilytetty ulkona useita vuosia, jonka jäl-keen ne on tarkastettu. Pintoja on koepaineistettu 10-11 barin paineella 16000 kertaa. Näistä testeis-tä ei yksikään ole vaikuttanut tuotteen laatuun tai tehokkuuteen. Lindab Climatein tuotteet ovat tie-tojemme mukaan markkinoiden perusteellisimmin testatut.Sen vuoksi uskallamme väittää, että Lindab Climatein kattolämmittimet toimivat yhtä kauan kuin rakennus, johon ne asennetaan. (Syventymisjakso, luku IV.)

Jakso 11Voidaanko kattolämmitysjärjestelmää muuttaa toiminnan muuttuessa?Nykyään on tavallista, että rakennukseen ja sen huo-nejakoon tehdään vuosien varrella suuriakin muu-toksia. Sen vuoksi on tärkeää, että sekä seiniä että laitteistoja voidaan siirtää ilman suuria kustannuk-sia. Kattolämmitys on tässä suhteessa erinomainen. Putkijärjestelmät asennetaan tavallisesti näkyville tai helposti purettavaan alakattoon, minkä vuoksi ne on helppo irrottaa tai asentaa uudelleen. Jos kattoläm-mittimet on asennettu kaseteista koostuvaan alakat-toon, ne voivat helposti vaihtaa paikkaa alakattoka

Lindab Climatein kattolämmittimen vesikanavan poikkileikkaus.

settien kanssa niissä paikoissa, joissa kattolämmit-timiä tarvitaan. Myös kannatustankoihin asennetut lämmittimet ovat helppoja irrottaa ja siirtää toiseen paikkaan.Lindab Climatein kattolämmitystuotteet ovat markki-noiden keveimmät, mikä helpottaa varsinkin korkeis-sa huoneissa tehtäviä asennustöitä. Kiinteistönomistaja ei ole enää sidoksissa tietyntyyp-piseen vuokralaiseen. Tiloja voidaan vuokrata nyt esim. valmistavalle teollisuudelle, tanssistudion käyt-töön tai vaikkapa varastotiloiksi. Lämmitysjärjestelmää ei tarvitse ottaa huomioon lattioiden tai seinien korja-us- ja rakennustöissä.

Jakso 12Kuinka tehokasta järjestelmää tarvitaan?Mitoitetun lämpötehon tarpeen laskemisessa arvioi-daan ensin rakennuksen eri osien pinta-ala ja läm-mönläpäisykerroin (U-arvo). Tämä tehdään vallitse-vien rakennussäädösten ja ruotsalaisen standardin mukaan. Lisäksi määritetään haluttu sisälämpötila ja mitoitettu ulkolämpötila, DUT. Viimeksimainittu lasketaan ruotsalaisen standardin mukaan. Sen jäl-keen voidaan laskea rakennuksen mitoitettu lämpö-teho. Laskelmissa on kuitenkin otettava huomioon katon ja lattian välinen lämpötilaero (lämpötilan kerros-tuminen). Lämpötilan kerrostuminen saattaa aihe-uttaa korkeissa tiloissa suuria eroja katon ja lattian lämpötiloissa. Lämpötilan kerrostuminen on kat-tolämmityksessä muihin lämmitysjärjestelmiin ver-rattuna pieni, vain noin 0,5˚C/m. Lämpötilaerot katon ja lattian välillä pysyvät sen vuoksi pieninä. Esimerkiksi lämminilmapuhaltimen aiheuttama lämpö-tilan kerrostuminen on noin 2˚C/m. Pieni kerrostuma merkitsee alhaisempaa lämmityksen tehontarvet-ta, koska sisälämpötila katossa jää alhaisemmaksi.

6,0

4,0

2,0

0

5,0

3,0

1,0

0 17 18 19 20 21 22 23 24

Esimerkki lämpötilan jakautumisesta eri lämmitysjärjestelmiä käyttävissä huoneissa.

Huonekorkeus (m)

Ilman lämpötila (°C)

Kattolämmitys

Ilmalämmitys


Selitämme alhaisemman huonelämpötilan ja pie-nemmän lämpötilan kerrostuman aiheuttamaa alhai-sempaa tehontarvetta esimerkin avulla. Laskemme lämmitystehon uudelle, 1000 m2:n suuruiselle halli-rakennukselle, jonka huonekorkeus on 5 m ja sei-nissä, katoissa ja lattioissa on normaalirakenteet. Ikkunoiden pinta-ala on 10 % lattiapinta-alasta. Energian siirtymisen ja tahattoman ilmanvaihdon vaatima lämmitysteho on eri lämmitysjärjestelmillä seuraava (ei sisällä ilmanvaihdon lämmitystehoa):

Kattolämmitysjärjestelmä vaatii tässä esimerkissä vain 82 % lämmitystehosta lämminilmapuhalti-meen verrattuna. On syytä korostaa, että ero on pienempi huonekorkeuden ollessa alhaisempi. (Syvennysjakso luku VII)


Kattolämmitys lämmittää myös huonepintoja, minkä vuoksi ilman lämpötilaa voidaan laskea. Lämmityksen tehontarve on sen vuoksi alhaisempi.

Sen lisäksi, että lämpötilan kerrostuminen on alhai-nen, kattolämmitysjärjestelmää käytettäessä uudis-rakentamisessa sisälämpötilaa voidaan normaalisti laskea 1-2 astetta, koska osa säteilystä heijastuu ympäröivistä pinnoista (kts. jaksoja 1 ja 2), minkä ansi-osta asennettavaa lämmitystehoa voidaan vähen-tää. Rakennuksen korjaustöissä on kuitenkin tehtä-vä huolellinen analyysi, jossa arvioidaan, onko raken-nuksen standardi toimenpiteiden jälkeen ja toiminnan laatu huomioiden sellainen, että huonelämpötilaa voi-daan laskea.

Jakso 13Säästääkö kattolämmitys energiaa?Perinteisiin järjestelmiin verrattuna kattolämmitys säästää energiaa melkein kaikissa tilanteissa. Tämä johtuu osittain siitä, että oleskelualueen läm-pötila voi olla alhaisempi (noin 1–2˚C) ilman, että koettu (operatiivinen) lämpötila laskee, ja osittain siitä, että katon ja lattian välinen lämpötilaero (läm-pötilan kerrostuminen) on pienempi (kts. jaksot 1 ja 12). Viimeksimainittu merkitsee sitä, että kat-toon ei muodostu suuria lämpöhäviöitä aiheutta-vaa lämminilmavyöhykettä. Energiasäästön suuruus riippuu kiinteistön tyypis-tä ja aikaisemmin käytetyistä lämmitysjärjestelmis-tä. Säästö on yleensä 2–7 % kiinteistöissä, joiden huonekorkeus on 2-3 m. Jos kiinteistön huoneet ovat korkeammat, säästö saattaa olla vieläkin suu-rempi; varsinkin, jos rakennus on vanha, huonosti tiivistetty, tai jos siinä on paljon ilmaa läpäiseviä suuria portteja tai aukkoja (tahaton ilmanvaihto). Sekä ruotsalaisissa että muissa ulkomaisissa tut-kimusraporteissa on päästy jopa 30 % säästöihin. (Syvennysjakso luku VII)

Jakso 14Mitä se maksaa?Kustannusten suuruus riippuu siitä, miten pitkälle aikavälille ne halutaan jakaa ja mitä kaikkea las-kelmiin otetaan mukaan. Olemme valinneet pitkän aikavälin, esimerkissä 15 vuotta, koska kiinteistön omistajaa kiinnostavat useimmiten eniten koko-naiskustannukset. Investointikustannuksiltaan kat-tolämmitys on esimerkissä toiseksi edullisin.Esimerkissä selvitetään neljän eri lämmitysjärjes-telmän kokonaiskustannukset. Järjestelmät ovat kattolämmitys, lattialämmitys, lämminilmapuhallus ja ilmalämmitys.Laskelmat perustuvat juuri rakennetun teollisuus-hallin lämmitykseen, koko 60 x 40 m, huonekor-keus 8 m. Halli sijaitsee Göteborgissa, ja sen oletetaan olevan yhteydessä Göteborgin kauko-lämpöverkkoon. Investointikustannuksiin sisältyvät materiaalit ja työkustannukset kaukolämpöliitty-mämaksu mukaan lukien sekä kunkin lämmitys-järjestelmän säätötyöt. Eri lämmitysjärjestelmien, myös kattolämmityksen, investointikustannukset ovat puolueettoman konsulttitoimiston laskemia.

Kattolämmitys 18 °C / 0,5 °C/m 58,5 kW

Lämmity-sjärjestelmä

Lämpötila oleskel-ua-lueella/kerrostuma Lämmitysteho

Lämminilma-puhallin 20 °C / 2 °C/m 71,3 kW

Lämpötila

Ilmalämmitin Kattolämmitys

IlmaHuonepinnat

Koettu lämpötila (operatiivinen-lämpötila)


Kattolämmitys

Lattialämmitys

Lämminilmapuhallus

Ilmalämmitys

560.000

630.000

518.000

1.447.000

2.800

3.150

10.360

28.940

386

375

488

431

1.415.000

1.464.000

1.651.000

2.598.000

186.000

192.000

217.000

342.000

Kysymyksiä ja vastauksiaVuosittaiset käyttö- ja ylläpitokustannukset (K&Y) lasketaan prosenteissa investoinnin suuruudesta, ja niihin sisältyvät sähkö-, huolto- ja korjauskustan-nukset. Katto- ja lattialämmityksellä osuuden arvi-oidaan olevan 0,5 % ja lämminilmapuhaltimella ja ilmalämmityksellä 2 % investointikustannuksista. Eri lämmitysjärjestelmien energiankulutus energi-an siirtymisen ja tahattoman ilmanvaihdon lämpö-energiatarve mukaan lukien on laskettu alla olevien edellytysten mukaan. Ilmanvaihdon energiatarvetta ei ole otettu mukaan, koska sen arvioidaan olevan sama kaikissa lämmitysjärjestelmissä.Järjestelmien kokonaiskustannuksiin kuuluvat inve-stointikustannukset, käyttö- ja huoltokustannukset sekä energiakustannukset. Kokonaiskustannukset esitetään sekä nykyarvona että annuiteettina.

Yhteiset tekijät:

Laskukorko: 10%Taloudellinen käyttöikä: 15 vuottaEnergian hinta: 250 kr/MWhEnergian hinnannousu: 2% vuodessa

Eri lämmitysjärjestelmien kustannus. Investointikustannus on puolueettoman konsulttitoimiston laskema.

Lämmitys-järjestelmä

Investointi (kr)

K&Y(Kr/vuosi)

Energiankulutus(MWh/vuosi)

Nykyarvo (kr)

Annuiteetti (kr/vuosi)

Kokonaiskustannus

Nuvarande totalkostnad (kr)

3 000 000

2 500 000

2 000 000

1 500 000

1 000 000

500 000

0

1 415 000 1 464 000 1 651 000

2 598 000

Takvärme Golvvärme Fläktluftvärmare Central luftvärme

Neljän eri lämmitysjärjestelmän kokonaiskustannusten nykyarvo.

Kattolämmitys Lattialämmitys Lämminilmapuhallus Ilmalämmitys


Laskelman edellytykset:U-arvo katto: 0,2 W/m2, °C seinät: 0,2 W/m2, °C lattia sisäalue: 0,3 W/m2, °C lattia ulkoalue: 0,3 W/m2, °C ikkuna: 2,0 W/m2, °CPinta-ala katto: 2400 m2

seinät: 1400 m2

lattia sisäalue: 1000 m2

lattia ulkoalue: 200 m2

ikkuna: 200 m2

Huonekorkeus: 8 mTahaton ilmanvaihto: 0,3 oms/h

Muita edellytyksiä:1) Katto-ja lattialämmitys vaativat alhaisempia

ilmalämpötiloja, 19˚C, pystyäkseen ylläpitä-mään tietyn operatiivisen lämpötilan, tässä 20˚C.

2) Ilmoitettu lämpötilan kerrostuma on voimassa mitoitetuissa ulkolämpötiloissa. Muissa ulkoil-malämpötiloissa sen oletetaan laskevan line-aarisesti, ja olevan nolla, kun lämmöntarvetta ei esiinny lainkaan

3) Ilmalämmityksen lämpötilakerrostuma on voi-massa silloin, kun on asennettu nk. tropiikkituu-lettimet.


191) 191) 20 20

0,7 0,5 2,0 1,03)

Katto-lämmitys

Lattia-lämmitys

Lämminil-mapuhal-

lus

Ilma-lämmitys

Sisälämpötila oleskelualue (°C)

Lämpötilan ker-rostuma (°C/m2)

Jakso 15Sopivatko Lindab Climatein tuotteet kierrä-tykseen?Alumiinituotteille tehdyissä elinkaariarvioinneissa (LCA) on paljon yhteisiä piirteitä. Materiaalin val-mistus (louhinta, rikastus ja tuotanto) kuluttaa run-saasti energiaa ja kuormittaa ympäristöä suhteel-lisen paljon. Käytössä alumiinituotteet ovat sen sijaan muihin tuotteisiin verrattuna ympäristöystä-vällisiä, mikä korvaa monin kerroin alumiinituottei-den valmistuksesta aiheutuneen kuormituksen.Jos alumiinia lisäksi kierrätetään, valmistusvai-heen ympäristökuormitus vähenee vastaavasti. Lindab Climatein kattolämmitysjärjestelmissä on käytetty kuparia, alumiinia, laajennetusta polysty-reenista valmistettu eristettä ja vähän tinajuotetta. Käytetyt materiaalit ovat eristyslevyä lukuunotta-matta täysin kierrätettäviä. Kaikki tuotannosta syn-tyneet jätteet viedään jo nyt kierrätykseen.Kun puretaan rakennuksia, joissa on käytetty Lindab Climatein kattolämmitystuotteita, niiden metalliosat voidaan kierrättää kokonaan. Valmistusvaiheessa metallurgisesti yhteen liitettyä alumiinia ja kupari ei voida irrottaa, mutta ne voi-daan silti kierrättää. Kattolämmittimet puristetaan 20 x 20 cm:n suuruisiksi paketeiksi, joita käytetään metalliteollisuudessa eri alumiinilaatujen sekoitta-miseen. Kuparin määrä tiedetään tarkasti, koska paneelin jokainen cm sisältää yhtä paljon kuparia.(Syventymisjakso, luku VIII)


Luku I

Miten ihminen kokee termisen ilmaston?LämmönvaihtoLämmönvaihto ihmisen ja ympäristön välillä riip-puu fyysisestä aktiviteetista, vaatetuksesta ja siitä, miten paljon lämpöä siirtyy ympäristöön lähinnä konvektion ja säteilyn kautta. Osa lämmöstä siir-tyy latenttina lämpönä kuten esim. vesihöyrynä. Normaalisti tämä lämpö ei siirry sisätiloissa, vaan ulkona kondensaation kautta.

Fyysinen aktiviteettiFyysinen aktiviteetti eli aineenvaihdunta (metabo-lismi) määrää, miten paljon lämpöä keho tuottaa, ja se ilmaistaan met-yksiköllä (1 met = 58 W/m2). Aktiviteettiaste vaihtelee sisätiloissa 0,8 (uni) – 7 met-yksikköä (raskas ruumiillinen työ). Tavallinen arvo toimistotyössä on 1,1 – 2,2 met. Aktiviteettiasteeseen vaikuttaa myös henkilökohtai-set ominaisuudet kuten ikä, paino, sukupuoli ja terveydentila.

VaatetusasteVaatetusaste on ihmiskehon lämpöeristyksen mitta, ja se ilmaistaan yksiköllä clo (1 clo = 0,155˚C m2/W). Arvon äärirajat ovat 0 clo alasti ja noin 3 clo paksujen peitteiden alla. Tavallisten sisävaatteiden arvo on 0,7 – 1,2 clo.

Ihmisen lämmönvaihtoIhmisen lämmönvaihto tapahtuu normaalisti kon-vektion ja säteilyn kautta. Niiden osuus on suurin piirtein yhtä suuri pienillä ilmavirtauksilla. Kun ilma virtaa ihon ohi nopeammin kuin 0,1 m/s, konvek-tiivinen lämmönsiirto kasvaa vähitellen. Kun ihmi-sen tulee kuuma ja hän alkaa hikoilla, hänestä erit-tyy runsaasti lämpöä kosteuden haihtuessa iholta (olomuodon muutos). Termisen tasapainon valli-tessa ei juurikaan esiinny hikoilua, ja iholta haih-tuva vähäinen kosteus lasketaan konvektiiviseen lämmöneritykseen. Ilman kosteus vaikuttaa iholta ja limakalvoilta haihtuvan kosteuden määrään. Mitä kuivempi ilma, sitä enemmän iholta ja limakalvoilta haihtuu kosteutta.

KonvektioHenkilöön kohdistuva konvektio koostuu osaksi omakonvektiosta, jolloin ihon lämmittämä ilma nou-see ylös aiheuttaen ilmavirtauksen, ja osaksi esim. ilmastoinnin tai vedon aiheuttamasta tahattomasta konvektiosta. Epämiellyttävien ilmavirtausten raja riippuu ympäröivästä lämpötilasta, ja normaaliraja on sisätiloissa talvella 0,15 m/s ja kesällä [8]

0,2–0,4 m/s, kts. sivu 4:35. Huonelämpötila on useimmiten korkeampi kesällä, jolloin ilma voi virrata jonkin verran nopeammin tuntumatta silti epämiellyttävältä.

SäteilySäteily on lämmön vaihtumista kahden kappaleen/pinnan välillä, ja suunta on useimmiten ihmisestä viileämpään ympäristöön. Säteilyn aiheuttaman lämmön vaihtumisen suuruus riippuu henkilön akti-viteetista ja vaatetusasteesta sekä ympäristön ulkolämpötiloista.

LämpötilaIhmiseen vaikuttavia ilman ja ympäröivien pinto-jen lämpötiloja voidaan määritellä monia erilaisia. Esittelemme seuraavassa kaikkein tavallisimmat. Ilmalämpötilan lisäksi esiintyy:

Lämpötilan kerrostuma pystysuunnassa (°C/m): tällä mitataan sitä, miten paljon ilman läm-pötila muuttuu eri korkeuksilla lattiasta. Määritellään normaalisti korkeuksien 0,1 ja 1,1 m välisenä lämpötilaerona. Lämpötilan kerrostuman tulee olla alle 2–3˚C/m, jotta se ei tuntuisi epämukavalta. Alhaisempaa arvoa käytetään istumatyöskentelys-sä. On kuitenkin tähdennettävä, että 2–3˚C/m mer-kitsee huomattavaa ilman kerrostumista, mistä on myös seurauksena suuri energiahäviö katossa. TeknoTemin kattolämmittimien lämpötilakerrostu-ma on normaalisti noin 0,4–0,5˚C/m, mikä pie-nentää energianhäviöitä katossa tuntuvasti. Katso myös lukua VII.

Tasainen säteilylämpötila (°C): käytetään pie-nen tasaisen, tiettyyn suuntaan viettävän pinnan (ihoalueen) säteilynvaihdon määrittämiseen. Säteilynvaihdon osuus riippuu pintalämpötilasta ja kunkin tasaiselta pinnalta "nähtävän" osapinnan kulmakertoimesta. Tasainen säteilylämpötila laske-taan mitattujen pintalämpötilojen ja kulmakerroin-ten avulla tai mitataan säteilylämpömittarilla.

Lämpösäteilynasymmetria (°C): Lämpösäteilyn-asymmetria (STA) on pienen tasaisen pinnan molemmilla puolilla vallitsevien tasaisten säteily-lämpötilojen ero. STA mitataan 0,6 m:n (istuma-työ) tai 1,1 m:n korkeudella lattiasta (seisomatyö). STA:n tulee olla korkeintaan 5˚C tapauksissa, jois-sa lämpösäteily tulee katosta. Katso myös lukua VI.

Keskisäteilylämpötila (°C): mitta, jolla määritetään kehon kokonaissäteilynvaihto ympäröivien pintojen kanssa. Keskisäteilylämpötilalla ilmoitetaan kaik-kiin suuntiin kohdistuvan säteilynvaihdon keskiarvo.


Luku IOperatiivinen lämpötila (°C): kuvailee ilman läm-pötilan ja keskisäteilylämpötilan yhteisvaikutusta ihmisen lämpötasapainoon. Operatiivisella lämpö-tilalla tarkoitetaan usein ilman lämpötilan ja keski-säteilylämpötilan keskiarvoa.

Suunnattu operatiivinen lämpötila (°C): ruot-salaisten rakennussäädösten käyttämä käsite, jolla kuvataan pienen ihonosan lämmönvaihtoa. Määritetään tietyssä mittauspisteessä ja tiettyyn suuntaan huoneessa ilman lämpötilan ja tasaisen säteilylämpötilan keskiarvona.

Ekvivalentti lämpötila (°C): kuvailee ilman läm-pötilan, säteilylämpötilan ja ilman nopeuden vaiku-tusta ihmisen lämpötasapainoon. Tähän vaikutta-vat myös ihmisen fyysinen aktiviteetti ja vaatetus.

Terminen tasapainoTermisen tasapainon sisäilmastolliset edellytykset eroavat eri yksilöiden välillä. Professori P O Fangerin [21] tekemissä kokeissa, joissa suuriin ihmisryhmiin kohdistettiin erilaisia ilmastovaikutuk-sia, saadut tulokset osoittavat kuitenkin, että monet ihmiset reagoivat sisäilmastoon samalla tavalla. Kokeiden perusteella on laadittu termisen tasapai-non kriteerejä. Ne perustuvat ilmastollisiin edelly-tyksiin, joita suurin osa koehenkilöistä piti neutraa-leina.Yllämainittujen ilmastotekijöiden avulla terminen tasapaino voidaan laskea PMV-indeksinä (Predicted Mean Vote). Arvolla ilmaistaan tilastollisesti perus-teltu ennuste siitä, miten suuri ryhmä ihmisiä arvi-oi tietyn ilmaston mukavuuden tietyllä aktiviteetti-asteella ja vaatetuksella. PMV-indeksin perusteel-la voidaan sitten laskea PPD-indeksi (Predicted Percentage of Dissatisfied), joka kertoo, miten suuri osa ryhmästä kokee tietyn sisäilmaston epämiellyt-tävänä.

Selityksiä:M = Metabolismi (W)W = Ulkoinen työ (W)Icl = Vaatetusaste (clo)pa = Vesihöyryn osapaine (Pa)fcl = Vaatetuksen pintakerroin, eli paljaan javaa-

tetetun ihon suhdetcl = Vaatetuksen pintalämpötila (°C)hc = Konvektiivinen lämmönsiirtoluku (W/m2 °C)tr = Keskisäteilylämpötila (°C)ta = Huonelämpötila (°C)vr = Suhteellinen ilmannopeus (m/s) = v +

0,005(M-58)v = Huoneilman keskinopeus Kun PMV-indeksi tunnetaan, PPD-indeksi voidaan laskea seuraavasti:PPD = 100 - 95 * e-(0,03553PMV4 + 0,02179PMV2)

PPD-indeksin arvo on erittäin monimutkaista laskea näillä kaavoilla käsin. Se on huomattavasti yksinker-taisempaa ilmastonsimulointiohjelmilla, joissa huo-netilan simuloinnilla saadaan esiin sen PPD-indeksi tai muut ilmastoindeksit. Lindab Climatein omalla simulointiohjelmalla TeknoSim saadaan esiin mm. ilman lämpötila, operatiivinen lämpötila ja PPD-indeksi. Fangersin kaavan mukaan korkeintaan 95 % voi olla tyytyväisiä tiettyyn sisäilmastoon, eli vähintään 5 % tulee aina olemaan tiettyyn sisäilmastoon tyytymät-tömiä (PPD=5 % ja PMV = 0 ilmaisevat mah-dollisimman hyvää termistä tasapainoa). Ruotsin sisäilmastoinstituutin (Svenska Inneklimatinstitutet) julkaisussa R1 [8] annetut termisen sisäilmaston luokat perustuvat PPD-indeksiin, joka on korkeim-massa luokassa <10 % tyytymättömiä ja alhaisim-massa luokassa 20 % tyytymättömiä.

PMV = (0,303 * e-0,0036M + 0,028) [(M-W) - 3,05 * 103

{5733 - 6,99(M-W) - pa} - 0,42{(M-W) - 58,15} - 1,7 *

10-5 * M(5867-pa) - 0,0014 M (34 - ta) - 3,96 *

10-8 fcl{(tcl + 273)4 - (tr + 273)4} - fclhc(tcl - ta)

jossa:

tcl = 35,7 - 0,028(M-W) - 0,155Icl[3,96 *

10-8 fcl{(tcl + 273)4 - (tr + 273)4} - fclhc(tcl - ta)]

2,38(tcl - ta)0,25 för 2,38(tcl - ta)0,25 > 12,1(vr)0,5hc = 12,1(vr)0,5 för 2,38(tcl - ta)0,25 < 12,1(vr)0,5

1,00 + 0,2Icl för Icl < 0,5 clofcl = 1,05 + 0,1Icl för Icl > 0,5 clo


Luku II

Kattolämmityksen toimintaperiaatteetLindab Climatein kattolämmitystuotteet siirtävät lämpöä pääasiassa säteilyn avulla (noin 60 % kokonaislämpötehosta). Tässä luvussa käsittelem-me lämpösäteilyn perusteita.

LämpösäteilyLämpösäteily on elektromagneettista säteilyä, jonka aallonpituus on noin 9–15 mm pintalämpö-tiloilla noin 30–70˚C. Aallonpituus on sitä lyhyem-pi mitä lämpimämpi pinta on, ja sitä pitempi, mitä kylmempi pinta on. Näissä lämpötiloissa tapahtu-va lämpösäteily on näkymätöntä, vasta 600–800 ˚C:en pintalämpötiloissa lämpösäteily alkaa erot-tua valona. Lämpösäteilyä esiintyy kaikista kappaleista, joiden lämpötila on absoluuttisen nollapisteen yläpuolella (-273,16˚C). Kappaleen absoluuttinen lämpösätei-ly ei kuitenkaan ole tärkeää, vaan teknisissä yhte-yksissä tarkastellaan usein kahden kappaleen tai pinnan välisen säteilyenergian nettovaihtumista.

Lämmönsiirto säteilyn avullaLämmönsiirto (nettovaihtuminen) säteilyn vaiku-tuksesta johtuu pintojen välisestä lämpötilaerosta, niiden geometrisestä suhteesta ja pintojen laadus-ta. Kahden pinnan välinen lämpövirtaama PS las-ketaan seuraavalla kaavalla:

Ps = � F12 A1 ( T14 - T2

4 ) (W)

jossa F12 =

F12 on pintojen A1 ja A2 välinen geometrinen suhde, ja sitä kutsutaan nimellä kulmakerroin. Kulmakerroin voidaan laskea tai noutaa lämmön-siirron käsikirjan kaaviosta. Lämpösäteilyn laske-misessa käytetään aina pinnan heijastettua aluet-ta. Lämpösäteilyn nettovaihtuminen ei sen vuoksi ole suurempi laskostetulta tai uurteiselta pinnalta kuin sileältä pinnalta.

s = 5,67*10-8 W/m2K4 (Stefan-Bolzmannin vakio)e1 = Lämpöä säteilevän pinnan emissiolukue2 = Vastaanottavan pinnan emissiolukuA1= Lämpöä säteilevän pinnan heijastava alue (m2)A2= Vastaanottavan pinnan heijastettu alue (m2)T1= Lämpöä säteilevän pinnan lämpötila

(K = Kelvin joka on T°C +273)T2= Vastaanottavan pinnan lämpötila (K)

On tärkeää muistaa, että kahden pinnan välinen säteilynvaihto (esim. kattolämmittimen ja lattian) ei vähene etäisyyden kasvaessa, niin kauan kuin ilma on normaalipuhdasta. Tämä johtuu siitä, että ilma ei juurikaan ime lämpösäteilyä, katso alla. Säteilyintensiteetti (teho pintayksikköä kohti) sen sijaan vähenee, ja sen mukana myös tietylle pin-nalle siirretyn energian määrä, jos etäisyyttä lisä-tään tai pintaa käännetään. Tämä vaikuttaa fak-toriin F12 sisältyvään kulmakertoimeen, ja johtuu pintojen välisestä etäisyydestä ja kulmasta sekä pintojen koosta ja lämpötilasta. Tuttu esimerkki säteilyintensiteetin vaihtelusta on auringonsätei-den intensiteetti eri vuorokauden- ja vuodenaikoi-na. Maahan kohdistuva auringonsäteily vaihtelee auringon ja maan etäisyyden ja kulman mukaan.Lämpösäteilyn nettovaihto kohdistuu pintaan, jonka lämpötila on alhaisempi. Kattolämmityksessä läm-pösäteily kohdistuu aina ympäröiviin huonepintoi-hin. Aina kun käytetään säteilylämmitystä, läm-pösäteily imeytyy pintoihin, joiden lämpötila on alhaisempi kuin säteilylämmittimen, ja joiden läm-pötila nousee tämän ansiosta muutamaa astetta huonelämpötilaa korkeammalle.

Ilman merkitysLämpösäteilystä ei imeydy ilmaan juuri mitään. Kaasut hiilidioksidi (CO2) ja vesihöyry (H2O) ime-vät ja emittoivat lämpösäteilyä, kun taas nk. alkeis-kaasut (joissa on yhdenlaisia atomeja) esim. O2, N2 ja H2 ovat läpinäkyviä lämpösäteilylle. Jos ilman koostumuksessa on vain vähän CO2:ta (0,05 paino%) ja H2O:ta (0,7 paino%) ja runsaasti O2:ta (21 til%) ja N2:ta (79 til%), ilmaa voidaan pitää täysin läpinäkyvänä lämpösäteilylle normaaleissa ilmakerrostumissa (< 20 m). Ilman epänormaalilla hiukkaspitoisuudella saattaa kuitenkin olla vaiku-tus kattolämmittimen ja ympäröivien pintojen läm-mönvaihtoon.

1

1

f12

1

�2

1-1

�12

1- +A1

A2

+ � � � �


Luku II

EmissiolukuEmissioluku e ilmaisee, miten paljon energiaa pinta säteilee verrattuna täydelliseen säteilypin-taan eli nk. mustaan kappaleeseen. Mustan kappa-leen emissioluku on 1 ja kaikissa muissa materiaa-leissa 0–1. Mitä suurempi emissioluku sitä parem-min pinta säteilee ja vastaanottaa lämpöä. Alla on muutamien materiaalien emissiolukuja suorassa kulmassa pinnasta normaalissa huonelämpötilas-sa:

Alumiini, kiiltäväksi valssattu: 0,04Kupari, kiillotettu: 0,03Lasi: 0,94Puu (pyökki): 0,94Tiili rapattu: 0,93Betoni: 0,88Valkoinen maali: 0,95 (Lindab Climatein kattolämmittimet)

Mattapintainen musta maali: 0,97

Kuten taulukosta ilmenee, kaikki muut paitsi metallit ovat hyviä lämpösäteilijöitä/lämmön vastaanottajia.Valkoiseksi maalattu pinta on melkein yhtä hyvä kuin mustaksi maalattu mattapinta. Se on yksi syy siihen, miksi Lindab Climatein kattolämmitystuot-teet on maalattu vain alapuolelta. Kattolämmittimien yläpuoli on tavallista hapetettua alumiinia, jolla sinänsä on korkeampi emissioluku kuin kiiltäväksi valssatulla alumiinilla, mutta paljon alhaisempi kuin valkoiseksi maalatulla pinnalla. Säteilyenergia voi-daan tällä tavalla ohjata lämmittimen alapuolelle, missä sitä tarvitaan eniten. Lämmittimen yläpuolel-le asennettu eristys auttaa myös osaltaan ohjaa-maan lämpöä huoneeseen.Mielenkiintoista on, että lasilla on myös suhteelli-sen korkea emissioluku, joka on samaa luokkaa kuin muutamien tavallisimpien rakennus- ja sisus-tusmateriaalien emissioluku. Lasi ei läpäise min-käänlaista alhaisen lämpötilan säteilyä, vaan kaikki säteily imeytyy (noin 88 %) tai heijastuu (noin 12 %). Auringon säteily, jonka lämpötila on huomat-tavasti korkeampi ja aallonpituus siten lyhyempi, pääsee kuitenkin läpi. Tästä johtuu mm. käsite "kasvihuoneilmiö" juuri kasvihuoneissa ja muissa, suurista lasipinnoista koostuvissa rakennuksissa. Terminen tasapaino ja lämpösäteilyIhmisen keho on ympäristöönsä nähden lämmin ja säteilee osan ylimääräisestä lämmöstä ympäris-

töön. Kun ympäröivien pintojen lämpötila on taval-lista korkeampi, kuten säteilylämmitystä käy-tettäessä on, keho säteilee vähemmän lämpöä. Henkilö kokee ympäristön sen vuoksi lämpimäm-pänä, koska hänestä lähtevä säteily on samassa ilmalämpötilassa alhaisempi kuin perinteisellä läm-mityksellä. Käytettäessä säteilylämmitystä ilman lämpötilaa voidaan tämän vuoksi laskea operatiivi-sen lämpötilan pysyessä silti samana. Ilman läm-pötilaa voidaan laskea normaalisti 1–2˚C [4] opera-tiivisen lämpötilan pysyessä silti vaadituissa rajois-sa.Huoneessa lämpösäteily joko imeytyy tai heijastuu. Lämpösäteilyn imeytyminen nostaa pinnan lämpö-tilaa. Sisustus- ja rakennusmateriaaleista heijastuu normaalisti vain noin 5–10 %, eli suurin osa sätei-lystä imeytyy pintoihin. Tämä on ensisijainen selitys sille, että pöydän alapuolisten [1] pintojen lämpöti-la on muutamaa astetta ilman lämpötilaa korkeam-pi. Kaikki pinnat, myös sisustuksen ja huonekalujen pintamateriaalit, imevät lämpösäteilyä, jolloin niiden lämpötila nousee ilman ympäröivää lämpötilaa kor-keammaksi. Sekä ilman lämpötila että operatiivinen lämpötila tasoittuvat näin myös niissä osissa, joi-hin kattolämmityksellä ei ole "suoraa näköyhteyttä".Viitteessä [1] ilmoitetaan pöydän alapuolen ja sivu-jen ilman lämpötilan eroksi 0–0,9˚C mittauskoh-teesta riippuen. Merkittävää on, että pöydän alapuolen pintalämpötilat olivat 0,7–3,2˚C ilman lämpötilaa korkeammat. Katosta tuleva säteilyläm-pö lämmittää näin siis myös pöydän alapuolen. Viitteessä [2] selvitetään, miten koulupulpetin sivu-jen ja alapuolen lämpötilaerot ovat korkeintaan 0,3˚C. Säteilylämpötilan eroavuudeksi ilmoitetaan korkeintaan 1,6˚C. Esimerkiksi lastentarhassa, toi-mistoissa, kouluissa ja teollisuudessa tekemiemme mittausten mukaan operatiivisen lämpötilan eroa-vuus pöytien alapuolten ja sivujen välillä on noin 0,2 –0,4 ˚C.

KylmälaskeumaIkkunasta mahdollisesti tulevan kylmälaskeuman kokeminen riippuu monista tekijöistä. Tärkeimpiä ovat mm. ikkunan U-arvo, ikkunasyvennyksen muoto, ilmastointi, ilman hajottajan sijainti ja omi-naisuudet, lämmitysjärjestelmä, henkilön vaatetus ja fyysinen aktiviteetti, huoneen geometria ja kalus-tus, imeytyminen ja ulkolämpötila [5] [6] [7]. Ei siis ole kysymys ainoastaan siitä, sijaitseeko lämmitin ikkunan alla vai katossa. Takareunasta sisäänpu-


haltava tuloilmalaite, jonka heittopituus on liian pitkä ja puhalluslämpötila alhainen, saattaa olla syynä kylmälaskeuman muodostumiseen. Ikkunoiden ala-puolelle sijoitetut patterit saattavat myös olla syynä kylmälaskeumalle, jos ikkunan lähellä on esimer-kiksi pöytä. Patterista nouseva lämmin ilma jää pöy-dän alle, ja kylmä ilma laskeutuu pöydälle ja siitä edelleen lattialle [7].Viitteissä [1] [2] ja [3] on todettu ikkunan sisäpin-nan lämpötilan kohonneen sen vuoksi, että lasipin-nat ovat imeneet lämpösäteilyä. Tutkimuksille on yhteistä se, että lämpösäteilyn on todettu jakau-tuvan eri tavoin ikkunan pinnalle. Ikkunan lämpöti-la on yläosassa jonkin verran alaosaa korkeampi; noin 2–10˚C mittauspisteestä ja –tapauksesta riip-puen. Ikkuna oli kaikissa kokeissa kaksilasinen. Nykyaikaisissa taloissa, joissa on kolmilasiset ikku-nat, lämpötila kohoaa vieläkin enemmän. Omat mit-tauksemme, joissa olemme tutkineet kattolämmit-timen lämmittämän ikkunan pintalämpötiloja, ovat antaneet tuloksia, joissa kaksilasisen ikkunan pin-talämpötila on 12–17˚C ja kolmilasisen ikkunan 17–20˚C ulkolämpötilan ollessa 0 – -5˚C. Viitteessä [2] todettiin, että ikkunalaudoilla on kyl-mälaskeumaa ehkäisevä vaikutus. Tämä johtuu siitä, että kattolämmitys lämmittää ikkunalaudan ja että ikkunalauta keskeyttää alas kulkevan ilmavir-tauksen ja sekoittaa siihen lämpimämpää huoneil-maa.

LaskuesimerkkiSäteilylämmön siirtokaavan mukaan kahden pin-nan välinen lämpötilaero on suhteellisen merkittävä, varsinkin kun lämpötila ilmaistaan Kelvin-asteilla ja korotetaan neljään. Kaavan mukaan suurin osa läm-pösäteilystä kohdistuu automaattisesti kylmille pin-noille, mikä on lämmitysjärjestelmän kannalta ihan-teellista.Kaaviossa selvitetään lämpösäteilyn jakautumista seinäpinnalle (ulkoseinä). Kattolämmittimien ja sei-nän välinen lämmönvaihto on laskettu jokaiselle sei-nädesimetrille luvussa II olevien kaavojen ja kulma-kertoimien kaavojen avulla. Kattoon on asennettu kaksi lämmitintä seinän suuntaisesti 1,7 ja 5,25 m:n etäisyydelle seinästä. Mitat on otettu kattolämmit-timien sijaintia käsittelevästä kaaviosta luvussa V. Oletetut olosuhteet vallitsevat kylmänä talvipäivänä. On mielenkiintoista huomata, että paneelien läm-pösäteily on maksimissaan eri osissa seiniä. Tämä

Luku II

johtuu siitä, että kulmakerroin on erilainen seinään nähden. On myös ilmeistä, että ikkunaan kohdistuu enem-män lämpösäteilyä kuin ikkunan viereiseen seinään. Syy tähän on, kuten yllä mainittiin, ikkunan pinnan alhaisempi lämpötila, minkä vuoksi se imee enem-män lämpösäteilyä. Ikkunan pinta lämpenee sen vuoksi huomattavasti enemmän, kuin jos huoneen lämmönlähde olisi täysin konvektiivinen, esim. läm-minilmapuhallin. Ikkunan lämpeneminen noin 15 ˚C:seen vähentää huomattavasti kylmälaskeuman vaaraa.Seuraavassa on yhteenveto kattolämmityksen käy-töstä:• Sisätiloissa olevien pintojen emissioluvut ovat

melko samat, noin 0,88–0,95.• Huonekorkeus ei vaikuta lämpösäteilyn siirtymi-

seen kattolämmittimestä muihin pintoihin. • Lämpösäteilyä imeytyy automaattisesti enem-

män kylmemmille pinnoille.• Ilman lämpötilaa voidaan normaalisti laskea

1–2˚C operatiivisen lämpötilan pysyessä muuttu-mattomana, koska ympäröivät pinnat lämpene-vät lämpösäteilyn vaikutuksesta.

• Ilman lämpötilan ja operatiivisen lämpötilan välil-lä ei juurikaan esiinny eroa pöydän alla ja sen sivuilla.

• Kattolämmittimen säteilemä lämpö lämmittää ikkunan sisäpuolen, jolloin kylmälaskeuman vaara pienenee.

Laskuesimerkin oletettu huone.

1,7 m

5 m

1 m

5,25 m

1 m


Luku II

5,0

4,0

3,0

2,0

1,0

0

4,5

3,5

2,5

1,5

0,5

0 10 20 30 40 50 60

Kuva kertoo, miten kahden paneelin lämpöteho jakautuu ikkunalla varustetulle ulkoseinälle.

Säteilyteho (W)

Etäisyys lattiasta (m)

Ikkuna

Paneeli 1,7 m seinästä

Paneeli 5,25 m seinästä

Lämpösäteily molemmista paneeleista

Seuraavat seikat ovat voimassa:

Seinä: - korkeus: 5 m - leveys: 10 m - emissioluku: 0,9 - ulkolämpötila: 22 °CIkkuna: - ikkunanalustan korkeus: 1 m - ikkunan korkeus: 1 m - leveys: 10 m - emissioluku: 0,94 - pintalämpötila: 15 °C

Kattolämmitin: - leveys: 1 m - pituus: 10 m - emissioluku 0,95 - pintalämpötila: 40 °C - asennuskorkeus: 5 m


Luku III

Var fungerar en takvärmare bra?Missä kattolämmitys toimii hyvin?Kattolämmityksen käyttöalue on laajempi kuin useimmilla muilla lämmitysjärjestelmillä. Kattoläm-mitys sopii yleisesti ottaen kaikentyyppisten kiin-teistöjen lämmitykseen. Eniten sitä käytetään eri-laisissa hallitiloissa kuten urheilu- ja teollisuus-hallit, verstaat, varastot ja ostoskeskukset. Se sopii kuitenkin hyvin myös esimerkiksi lastentar-hoihin, hoitohuoneistoihin, asuntoihin, kouluihin ja laboratorioihin.Kattolämmittimen tehosta noin 40 % on konvektii-vista lämpöä ja noin 60 % säteilylämpöä.

Konvektiivinen lämpö siirtyy ilmaan katon rajassa ja auttaa korvaamaan katon kautta häviävää energiaa. Säteilyn avulla siirtyvä lämpö kohdistuu pää-asiassa lattiaan ja seiniin. Rakenteiden läpi tapahtuvat lämpöhäviöt jakautu-vat siten, että noin 40 % lämmöstä poistuu katon kautta ja noin 60 % rakennuksen muiden osien kautta. Kattolämmitys on sen vuoksi muiden hyvi-en puoliensa lisäksi aivan erinomainen lähes kai-kenlaisten rakennusten lämmittämiseen. Alla on rakennuksen lämpöhäviöitä koskeva laskelma, ja tulokset ovat yllä mainittujen suuntaviivojen mukai-set.

Syötetyt tiedot:DUT10: 20 °CVuoden keskilämpötila: 6 °CU-arvo Katto: 0,2 W/m2, °C Seinä: 0,2 W/m2, °C Lattia, sisä: 0,3 W/m2, °C Ikkuna 2,0 W/m2, °CPinta-ala Katto: 800 m2

Seinät: 600 m2

Lattia, i: 680 m2

Lattia, y: 120 m2

Ikkuna: 30 m2

Lämpötilan kerrostuma: 0,7 °C/mHuonekorkeus (keskiarvo): 5,0 mPituus: 40 mLeveys: 20 mIkkunan pinta-alan osuus: 5 % seinän pinta-alastaSisätilojen lämpötilat Oleskelualueella: 18 °C Keskellä: 20 °C Katossa: 22 °C

Tulokset:Tehontarve: Katto: 6640 W 38%(energian Seinät: 4770 W 28%siirtyminen) Lattia, i: 2448 W 14% Lattia, y: 2448 W 7% Ikkuna: 2280 W 13%

Yhteensä: 17278 W 100%


Luku IV

Kattolämmittimen rakennevaatimuksetKattolämmittimien rakenne ja tekniset ratkaisut vaih-televat eri valmistajien tuotteissa. Hyvin toimivalle kattolämmittimelle asetetut vaatimukset ovat kuiten-kin samat, ja ne ovat suureksi osaksi lämmönsiirtoa ohjaavien fysikaalisten lakien määräämiä.

Kattolämmittimelle asetetut perusvaati-muksetKattolämmittimelle asetetuista vaatimuksista tär-kein on se, että pinnan lämpötilan tulee olla mah-dollisimman tasainen. Tällöin pintayksiköstä saa-daan irti mahdollisimman suuri teho. Jos veden lämpötila on lämmitysjärjestelmässä esimerkiksi 55–45˚C tai 60–40˚C, eli keskilämpötila on 50˚C (55+45/2), on toivottavaa, että tuotteen koko pinta on myös 50 ̊ C. Tämä on kuitenkin mahdotonta sekä teoriassa että käytännössä (se vaatisi loputonta lämmönjohtavuutta), koska vedestä häviää lämpöä matkalla putkessa tuotteen pintaan. Tavoitteena on vähentää lämpöhäviöitä mahdollisimman paljon. Käymme seuraavassa läpi tämän tavoitteen opti-mointia ja sitä, miten voidaan täyttää myös muita vaatimuksia.

Millainen on rakenteeltaan hyvä kattoläm-mitin?Kattolämmittimen laatua, toimintaa ja elinikää voi-daan tarkastella useista näkökulmista. Näitä ovat: 1. Materiaalin valinta?2. Miten tehokas on putken ja laipan välinen liitos?3. Kattolämmittimen optimointi; lämpöteho/kustan-

nus?4. Miten hyvin tuote on testattu?5. Miten yksinkertainen tuote on asentaa?6. Joustavuus?7. Muotoilu?8. Tuotteen rakenne?

Kaikkien vesikiertoisten kattolämmitystuotteiden perusrakenne on samanlainen. Se perustuu vettä kuljettavaan putkeen ja säteilypintaan (laippa). Putki liitetään laippaan siten, että veden lämpö siirtyy putken seinän kautta laippaan. Katso kuva 1. Laipan lämpötila nousee ja tuote alkaa säteillä lämpöä. Kattolämmittimen tehoa parannetaan eris-tämällä sen yläpuoli, jolloin lämpösäteilyä estetään siirtymästä kattoon.

1. Materiaalin valintaMateriaalin valinta on ensisijaisen tärkeää tuotteen lämmitysteholle ja eliniälle. Skandinaviassa käy-tetään laipan materiaalina ainoastaan alumiinia, koska alumiini johtaa lämpöä tehokkaasti samal-la, kun tuotteesta tulee kevyt. Putken materiaali koostuu joko teräksestä tai kuparista. Kupariputken käytöllä on monia etuja:• Korroosioriski on huomattavasti pienempi teräk-

seen verrattuna.• Tuotteen paino vähenee ja materiaali laajenee

tasaisemmin (kts. seuraava sivu).• Asennus on kupariputkia käytettäessä helpom-

paa.

Kuva 1. Kattolämmittimen perusosat.

Kuva 2. Alumiiniprofiilin sisään laajennettu putki.

Kuva 3. Lindab Climatein peruselementin läpileikkaus. Kupariputki ja alumiinilaippa on liitetty mekaanisesti yhteen Lindab Climatein kansainvälisesti patentoidulla menetel-mällä.


2. Putken ja laipan välinen liitosPutki ja laippa on liitettävä yhteen mahdollisim-man tiiviisti. Lämpösäteilyn toiminta riippuu suures-sa määrin siitä, miten hyvin liitos on tehty. Liitoksen tekemiseen käytetään nykyään kolmea eri mene-telmää.1. Pinnat liitetään yhteen eri menetelmiä käyttäen

ruuvaamalla, hitsaamalla tai puristamalla. Katso kuva 1 edellisellä sivulla.

2. Alumiiniprofiilin sisällä on laipasta ja putkesta koostuva yksikkö, johon työnnetään tavallisesti kupariputki. Putki laajennetaan profiilissa, jol-loin materiaalien välille muodostuu hyvä yhteys. Katso kuva 2 edellisellä sivulla.

3. Kupariputki valssataan kiinni alumiinilaippaan erittäin suuren paineen alaisena (noin 50 ton-nia), jolloin osat sulautuvat yhteen. Kupariputki puhalletaan sen jälkeen normaalin kokoiseksi, jolloin siitä tulee vinoneliön muotoinen. Katso kuva 3 edellisellä sivulla.

Kahdessa ensimmäisessä menetelmässä putken ja laipan välinen yhteys on täysin mekaaninen. Tällä tavoin ei kuitenkaan saavuteta optimaalista lämmönsiirtoa. Monissa näitä menetelmiä [14] käyttäneissä kokeissa tuloksena on ollut merkittä-viä lämpöhäviöitä, varsinkin pitemmän käyttöjak-son jälkeen. Kolmas menetelmä liittää materiaalit yhteen metallurgisesti, eli osittain molekyyliliitok-sella.Toinen ja kolmas menetelmä ovat oikein tehtynä hyviä ratkaisuja. Ensimmäinen menetelmä on huono monestakin syystä. Ennen kaikkea siksi että eri materiaalit laajenevat erilailla lämmön vaiku-tuksesta. Teräksen ja alumiinin laajenemisessa on suurempi ero kuin kuparin ja alumiinin laajene-misessa. Alumiinilevy nousee teräsputkesta, jol-loin putken ja laipan välinen yhteys huononee ja tuotteen lämmitysteho saattaa heikentyä. Tämäntyyppiset rakenteet voivat lisäksi vahingoit-tua helposti tuotannossa, toimituksessa ja asen-nuksessa. Putken ja laipan välinen liitos saattaa huonontua varomattomassa käsittelyssä.

Kolmas rakennetyyppi eli metallurginen liitos on monin tavoin paras. Materiaali laajenee tasaisesti, korroosion vaara on mahdollisimman pieni, ja put-ken ja laipan liitos pysyy muuttumattomana tuotan-non, kuljetuksen ja asennuksen aikana.

Eri materiaalien laajennuskerroin:Alumiini 24Kupari 16Teräs 12

Tästä ilmenee, että on teknisesti väärin yhdistää metalleja mekaanisesti, koska tästä aiheutuu tuot-teiden tehonhäviötä — edellyttäen, että putken ja laipan välillä ei ole loputtoman monta liitoskohtaa. Jos liitoskohtien välillä on liian pitkä välimatka, alu-miinilevy (säteilypinta) nousee teräs- tai kupariput-kesta, mikä puolestaan aiheuttaa tehonhäviöitä. Huonoin mahdollinen terminen kontakti saadaan yhdistämällä teräsputki mekaanisesti alumiinile-vyyn.

Esimerkki:Edellytys: Teräsputki liitetään mekaanisesti (pis-teittäin) metreittäin alumiinilaippaan.VS: 80/60 °CHuone: 20 °C

Tulos: Alumiinilaippa nousee 0,6 mm teräsputkes-ta, eli kontakti muodostuu vain liitoskohtiin, jolloin tehokas lämmönsiirto on mahdollista vain näissä kohdissa.

Galvaaninen korroosioTämä saattaa aiheuttaa ongelmia varsinkin jääh-dytyskatoissa, joissa voi esiintyä tiettyinä vuoden-aikoina lauhdetta. Korroosioriskiä saattaa kuitenkin esiintyä myös lämmityskatoissa, jos ilman kosteus-pitoisuus huoneistossa on suuri, tai jos tuotteet on huuhdeltava puhtaaksi – varsinkin, jos niihin ei kohdistu lämpövaikutusta.Riskitekijän suuruus ilmenee seuraavan sivun tau-lukosta.

Luku IV


Galvaaninen korroosio muodostuu, kun liitetään yhteen kaksi elektrodipotentiaaliltaan erilaista metallia. Lähimpänä putkea olevalle alumiinille muodostuu tällöin alumiinihydroksidia (näyttää jau-holta), joka estää lämpöä siirtymästä tehokkaasti putkesta laippaan (säteilypinnalle), mikä puoles-taan aiheuttaa tehonhäviötä kattolämmittimessä. Prosessin aiheuttaa materiaalien väliin tunkeutu-nut kosteus.Taulukosta ilmenee, että on ehdottomasti aiheellis-ta välttää mekaanisia liitoksia kuparin ja alumiinin sekä teräksen ja alumiinin välillä.Tietyntyyppisissä tiloissa, joissa kosteuspitoisuu-den oletetaan olevan korkea tiettyinä aikoina, tai joissa tuotteet halutaan hygieenisistä syistä huuh-della puhtaiksi, on vältettävä mekaanisesti yhteen liitettyjä tuotteita (rakennetyyppi 1). Jos kupari- tai teräsputken ja alumiinilaipan väliin pääsee tunkeu-tumaan kosteutta, on olemassa galvaanisen kor-roosion vaara.

3. Kattolämmittimen optimointiPutken ja laipan välisen lämmönsiirron tehokkuut-ta ja laipan lämmönjohtokykyä kuvaillaan laipan hyötysuhteella. Laipan hyötysuhde on suure, jolla mitataan:Laipan lämmönsiirron häviöitä, jotka johtuvat tehon epätasaisesta jakautumisesta laipan pinnalla.Laipan hyötysuhde voidaan laskea teoreettisesti. Sen avulla voidaan myös optimoida laipan pak-suus, putkirivien c/c –etäisyys, materiaali ja putken läpimitta.

Huomaa! Kaavio on laadittu putken ja laipan täy-delliselle (homogeeniselle) liitokselle.

Selitys:D: Putken läpimitta, ulkoinen.d : Laipan paksuusw: Putkirivien c/c -etäisyysUL: Lämpökuormitus yhteensä pintayksikköä kohti

W/m2˚C – on noin 11 asennettuna vapaasti huoneeseen

k: Lämmönjohtokyky

Kaavan perusteella laipan hyötysuhdetta voidaan nostaa:1. Käyttämällä lämpöä hyvin johtavaa materiaalia.2. Käyttämällä paksumpaa laippaa.3. Lisäämällä putken läpimittaa (laipan hyötysuh-

de ei kuitenkaan ota huomioon sitä, että putken läpimitan lisäys laskee Reynoldsin lukua ja lisää laminaarisen virtauksen riskiä, mikä heikentäi-si huomattavasti lämmönsiirtoa veden ja putken seinän välillä).

4. Pienentämällä putkirivien c/c-etäisyyttä.

Luku IV

Pt/Pt2+ +1,20V +0,57/Pt/PtO) Pt +0,47V

Ag/Ag+ +0,80V +0,22(Ag/AgC1) Ti +0,37V

Cu/Cu2+ +0,34V +0,05(Cu/Cu2O) Ag +0,30V

H2/H+ ±0,00V -0,414(H2/H2O) Cu +0,04V

Pb/Pb2+ -0,13V -0,27(Pb/PbCl2) Ni -0,03V

Ni/Ni2+ -0,25V -0,30(Ni/NiO) Pb -0,27V

Fe/Fe2+ -0,44V -0,46(Fe/FeO) Fe -0,40V

Zn/Zn2+ -0,76V -0,83(Zn/ZnO) Al -0,53V

Ti/Ti2+ -1,63V -0,50/Ti2O3/TiO2) Zn -0,76V

Al/Al3+ -1,67V -1,90(Al/Al2O3)

Normaalipotentiaalisarjat suhteessa normaalivetykaasuelektrodiin

Galvaaninen sarja 3%:sta NaCl suhteessa normaalivetykaasuelektrodiin

Muutamien tavallisten metallien normaalipotentiaal-isarjat (sähkökemialliset jännitesarjat) ja galvaaninen sarja.

Me/Men+ Me/MexZy, pH7

W

D

UL

d

0 0,5 1,0 1,5

1,0

0,9

0,8

0,7

0,6

UL1/2

( (k�W-D

2

Laip

an h

yöty

suhd

e, F

Laipan hyötysuhde, kun putken ja laipan liitos on homo-geeninen.


LämmönjohtokykyMateriaalin valinnassa on otettava selvää mahdol-listen metallien lämmönjohtokyvystä.

Materiaali Lämmönjohtokyky (W/m K)Alumiini 218Kupari 385Teräs 84Hopea 420Kulta 300Tina 65Nikkeli 88

Muutamat metallit on suljettava pois kustannus-syistä. Mahdollisia laippametalleja ovat alumiini, kupari ja teräs. Seuraavasta taulukosta ilmenee, miksi valinta päätyy alumiiniin.

Toinen syy alumiinin käyttöön on sen hyvä ulkoi-nen korroosionkestävyys. Muutamia esimerkkejä:Jos käytetään kuparia tai terästä alumiinin sijaan, ja jos laipan hyötysuhde pysyy vakiona, miten se vaikuttaa laipan paksuuteen?Kupari: Laipan paksuus voidaan puolittaa hyötys-

uhteen pysyessä samana.Teräs: Laipan paksuutta tulee lisätä kertoimella

2,5.

Putkien jakautuminenTuotteen lämmitysteho riippuu putkien jakautumi-sesta. Mitä tiheämmässä putket ovat, sitä tasai-sempi on tuotteen pintalämpötila ja lämpöteho on vastaavasti suurempi, mikä puolestaan vähentää lämmityspinnan tarvetta. Lämmityksen kannalta olisi optimaalista asentaa kattoon vain lämmitys-putkia. Tämä ei kuitenkaan ole mahdollista kustan-nus- ja asennusteknisistä syistä. Sen sijaan on las-kettava, millainen on optimaalinen putkijakautuma kohtuullisella lämpötehon menetyksellä.

Materiaali/ominaisuus

Kustannus Paino Kestävyys

Alumiini 1:-* 1 kg* 1 N/m2

Kupari 2:- 2 kg 0,6 N/m2

Teräs 1:-* 4 kg* 6 N/m2

4. Miten hyvin tuote on testattu?Puolueettomien testi-instituuttien tekemät testit antavat selkeän todistuksen tuotteen laadusta ja eliniästä. Lindab Climatein kattolämmittimille on tehty monia ulkopuolisia testejä. Tässä on muuta-mia:1. Tuotteet ovat olleet ulkona ilman suojaa kym-

menen vuoden ajan (aurinkopaneeleina), jolloin on voitu todeta mahdolliset korroosioriskit.

2. Laajennustestit. Pinnat on moneen otteeseen lämmitetty 200 ˚C:een ja jäähdytetty sen jäl-keen 10-asteisella vedellä. Näin on voitu tode-ta, miten kupariputken ja alumiinilaipan väliset erot laajenemisessa vaikuttavat tuotteeseen.

3. Painetestit. Tuotteet on koepaineistettu 5000 syklin ajan 10-12 barin paineella, jolloin on voitu tutkia materiaalin väsymistä ja havaita mahdol-liset halkeamat rakenteessa.

Kaksi viimeksimainittua testiä on tehty Ruotsin tes-taus- ja tutkimuslaitoksessa (Statens Provnings- och Forskningsinstitut). Tuloksissa ei näy jälkeä-kään tuotteen laadun heikkenemisestä.

5. Yksinkertainen asentaaKevyt ja vakaarakenteinen tuote on aina kokonais-kustannuksiltaan (tuotteen hinta + asennuskustan-nukset) edullisempi. Materiaalin valinta on ratkai-sevaa, mutta myös tuotteen rakenne ja koostumus vaikuttavat asiaan. Kevyt tuote ei myöskään kuor-mita kattorakenteita yhtä paljon.

6. JoustavuusJoustavuudella tarkoitetaan sitä, miten hyvin tuote sopeutuu tiloissa tehtäviin uudelleenjärjestelyihin. Joustavuus on hyvin tärkeää kiinteistönomistajille, jotka vuokraavat rakennusta sen elinaikana useille vuokralaisille, tai jos rakennuksen huonejakoa saa-tetaan myöhemmin muuttaa. Lämmitysjärjestelmä ei saa rajoittaa tiloissa harjoitettavaa toimintaa. Se ei saa olla esteenä, kun varastona käytetyt tilat halutaan sovittaa valmistavalle teollisuudelle, jossa esimerkiksi koneet on kiinnitettävä lattiaan. Tuotteita on voitava siirtää katossa ja ne on voitava sijoittaa sinne, missä niitä eniten tarvitaan. Tämä edellyttää tehdasvalmisteisten yksiköiden käyttöä, jotka ovat yksinkertaisia asentaa ja yhdistää.

Luku IV

*) indeksi = 1 alumiini. Taulukko edellyttää samaa laipan hyötysuhdetta eli kompensoitua laipan paksuutta.


7. Tuotteen muotoiluTuotteen muotoilussa on merkittävää lähinnä sen pintakäsittely. Automatosoidussa tuotannossa tuot-teiden korkealaatuinen pinta esikäsitellään huolel-lisesti ja polttomaalataan.

8. Tuotteen rakenneKattolämmittimen on oltava sileäpintainen, jolloin ei pääse aiheutumaan tehokkuutta heikentäviä ylimääräisiä ilmavirtauksia (konvektio). Säteilyn osuuden on oltava mahdollisimman suuri, jotta lämmitin on tarpeeksi tehokas sekä mukavuuden että käyttökustannusten kannalta. Sen yläpuolella olevan eristyksen on oltava riittävän hyvä, jolloin lämpöteho kohdistuu kattolämmittimen alapuolel-le.

Kokoalumiiniset tuotteetTuotteet ovat harvoin kokoalumiinisia. Tämä johtuu korroosioriskistä, joka muodostuu kun alumiiniput-keen johdetaan vettä.Korroosio, jota kutsutaan kuoppa- tai pistekorroo-sioksi, ilmestyy aina hyvin nopeasti. Kun vettä joh-detaan alumiiniin, vuotoriski lasketaan päivissä. Tämäntyyppistä korroosiota estetään lisäämällä veteen nk. inhibiittoreita eli erilaisia korroosiota jarruttavia kemikaaleja. Inhibiittorit kuitenkin kulu-vat vedestä nopeasti, ja niitä onkin lisättävä jat-kuvasti vaikutuksen ylläpitämiseksi. Jos inhibiitto-ripitoisuus on liian alhainen, ne saattavat aiheut-taa enemmän vahinkoa kuin hyötyä, eli nopeuttaa korroosioprosessia.

Luku IV


Luku V

Kattolämmittimen sijaintiKattolämmittimet asennetaan tilaan mahdollisim-man tasaisesti. Paneelit on lisäksi sijoitettava suh-teessa ympäröivien pintojen lämpöhäviöihin, eli suurin osa lämmittävistä pinnoista on asennettava ulkoseinä- ja ikkunapintojen läheisyyteen, jolloin voidaan sekä korvata lämpöhäviöitä että lämmittää ikkunapintoja kylmälaskeuman estämiseksi.Kattolämmitystä ei tarvitse ottaa huomioon ilmas-tointijärjestelmän tai ilmalaitteen sijainnin valinnas-sa. Kattolämmitys ei sinänsä aiheuta ilmavirtauksia. Viitteissä [10] ja [11] on tutkittu ilmavirtauksia huo-neissa, joissa on kattolämmitys. Tutkimustulokset osoittivat huoneissa esiintyvän vain pieniä ilmavir-tauksia. Ilman nopeus ylitti 0,03 m/s ainoastaan kyl-mien ulkoseinien läheisyydessä. Huoneessa nor-maalisti esiintyvät ilmavirtaukset 0,1-0,2 m/s johtu-vat ilmastoinnista ja ihmisten ja lämpimien koneiden viereisistä konvektiivisista ilmavirtauksista.Viereisissä taulukoissa on esitetty lämmityspanee-lien ihanteellinen sijoitus. Käytännössä näin ei kui-tenkaan aina voida tehdä. Katossa saattaa olla tiellä kattopalkkeja, valaisimia tai muita asennuk-sia. Putkiasennuksen kustannuksia voidaan myös vähentää yksinkertaistamalla lämmityspaneelien jakautumista, mikä osaltaan estää optimaalisen sijoittamisen.Ohjeissa käytetyt arvot ovat suositusarvoja. Jos niitä ei voida käytännössä toteuttaa, ja jos poikke-amat ovat suuret, on kuitenkin paras ottaa meihin yhteyttä ja varmistaa, ettei tästä aiheudu ongelmia. Pienet poikkeamat eivät yleensä aiheuta ongelmia. Ihminen ei useinkaan koe lämpösäteilyssä esiinty-viä pieniä eroavuuksia epämiellyttävinä, jos asen-nuksessa ei päästä suositusarvoihin.Seuraavassa luettelemme joitakin nyrkkisääntöjä, joita on pyrittävä noudattamaan, jotta lämpösäteily jakautuisi mahdollisimman tasaisesti.Ulkoseinä ilman ikkunaa; seinää lähinnä oleva paneeli tulee sijoittaa näin:Tietyllä etäisyydellä ulkoseinästä eri huonekorke-uksilla lämpösäteilystä kohdistuu noin 60–70 % ulkoseinään ja noin 30–40 % lattiaan, mikä vastaa suurinpiirtein lämpöhäviöiden jakautumaa ulkosei-nällä ja kattolämmityspaneelien/lämpökaton alla olevan lattian reuna-alueilla. Lämmityskattoja tai -paneeleita ei tavallisesti tarvitse kallistaa, jotta säteily saataisiin osumaan ulkoseinään.Kattolämmittimien väillä oletetaan olevan suositel-tu etäisyys alla olevan kaavion mukaan.

Ulkoseinä, jossa ikkuna: Jos ulkoseinällä on nor-maalikokoisia tai suuria lasipintoja, paneelit voi-daan sijoittaa lähemmäksi seinää. Lämpötehoa on tihennettävä, jotta voidaan pienentää mahdol-lisen kylmälaskeuman vaaraa ja ylläpitää tarvittava operatiivinen lämpötila. Ikkunoiden ollessa pieniä, tihennys on harvoin tarpeen. Koska ikkunoiden koko ja rakennuksen muoto vaihtelevat suuresti, sääntöjä on vaikea antaa.Paneelien/kattoyksiköiden välinen etäisyys ilmenee alla olevasta kaaviosta. Etäisyys on siinä riippuvainen asennuskorkeudesta. Lämpösäteily on kaavion mukaisessa asennuksessa yhtä suuri kattolämmittimien välissä kuin niiden alla, eli läm-pösäteily jakautuu mahdollisimman tasaisesti.

3 4 5 6 7 8 9 10

1

2

3

4

5

6

7

0

8

9

10

Suositeltu etäisyys kattolämmityspaneelien välillä.

Asennuskorkeus (m)

Suo

site

ltu ja

kaum

a (m

)

3 4 5 6 7 8 10 15 30

1

2

3

4

5

6

7

0

Suositeltu etäisyys kattolämmittimien välillä lähinnä ulkoseinää (ilman ikkunaa)

Asennuskorkeus (m)

Etä

isyy

s ul

kose

inäs

tä (

m)


Luku VI

Lämpötila ja tarvittava asennuskorkeusKattolämmitinten lämpötila eli lämmitysjärjestel-män lämpötila vaikuttaa tehoon (luku VII), mutta se vaikuttaa myös siihen, millaisena kattolämmitin-ten lämpö koetaan. Tavallisen käsityksen mukaan pää lämpenee liikaa. Käymme tässä luvussa läpi, miten kattolämmittimen lämpötila ja asennuskorke-us vaikuttavat ilmaston kokemiseen.Lämpötilaan vaikuttavia tai lämpötilan vaikutuksel-le alttiita olevia tekijöitä ovat mm. rakennuksen asennukset ja lämmönlähde, kattopaneelien koko ja lukumäärä, huonekorkeus, lämpösäteilynasym-metria ja operatiivinen lämpötila. On syytä muis-taa, että lämmitysjärjestelmän lämpötilaa ei katto-lämmityksessä tarvitse nostaa, jos huonekorkeus kasvaa. Selitämme syyn luvussa II.Lähtökohtana on useimmiten tietty lämpötila, jonka perusteella lasketaan (aivan samoin kuin perin-teisissä lämmitysjärjestelmissä), miten monta ja minkä kokoisia kattopaneeleita lämpötehon saa-vuttamiseksi tarvitaan (kts. luku VII). Tähän vaikut

taa tietenkin myös se, että kattopaneelien tulee jakautua huoneeseen tasaisesti (kts. luku V). Lisäksi tarkastetaan lämpösäteilynasymmetria ja suunnattu operatiivinen lämpötila, jos nämä arvot on annettu. Kun kattopaneelien sijainti on päätetty lämmityk-sen tehotarpeen, huoneiston geometrian, sisus-tuksen ja muiden asennusten perusteella, on teh-tävä lämpösäteilynasymmetrian (STA) tarkastus. STA on tasaisen lämpösäteilyn ero mittapinnan eri puolilla (kts. myös luku I). Tasainen säteilylämpöti-la lasketaan mitattujen pintalämpötilojen ja kulma-kerrointen avulla tai mitataan säteilylämpömittaril-la. STA mitataan joko 0,6 m:n (istuva henkilö) tai 1,1 m:n korkeudessa (seisova henkilö) lattian ylä-puolella. Ruotsin sisäilmastoinstituutin [8] (Svenska Inneklimatinstitutet) ja ISO-standardin 7730:n mukaan STA saa olla kattolämmityksessä korkein-taan 5˚C.

4,0

3,5

3,0

2,5

2,0

1,5

1,0

0,5

0,030 35 40 45 50 55 60 65 70 75 80

100cm

87cm

73cm

60cm

46cm

33cm

Alhaisin kattolämmittimen asennuskorkeus lämpösäteilynasymmetrian ollessa 5˚C. Kattolämmittimen pituus 3,6 m.

Kattolämmityspaneelin keskipintalämpötila (˚C)

Paneelin leveys

Alh

aisi

n as

ennu

skor

keus

(m

)


Luku VI

7,0

6,0

5,0

4,0

3,0

2,0

1,0

0,030 35 40 45 50 55 60 65 70 75 80

100cm

87cm

73cm

60cm

46cm

33cm

Kattolämmittimen alhaisin asennuskorkeus lämpösäteilynasymmetrian ollessa 5˚C. Kattolämmittimen pituus >10 m.

Kattolämmityspaneelin keskilämpötila (˚C)

Alin

ase

nnus

kork

eus

(m)

Paneelin leveys

Tässä on kuitenkin tärkeää mainita, että puhumme mitoitetuista lämpötiloista, jotka vallitsevat tilas-tollisesti muutamana päivänä vuodessa. Kattolä-mmityksen STA on suurimman osan vuodesta alle 5˚C.Voimme siis todeta, että mitä pienempi (lyhyempi ja/tai kapeampi) paneelien pinta on, sitä mata-lammalle ne voidaan asentaa ylittämättä annettua lämpösäteilynasymmetriaa.Viitteessä [1] tehtiin lämpötilanmittauksia iholta ja rekisteröitiin, millaisena 15 koehenkilöä koki sisäil-maston huoneessa, jossa oli kattolämmitys. Ihon lämpötiloissa ei todettu normaalia suurempia eroavuuksia pään ja muiden kehonosien välillä. Ilmaston mukavuudessa oli pieniä eroja pään ja jalkojen välillä; ei kuitenkaan enempää kuin muilla lämmitysjärjestelmillä. Omat lämpösäteilynasymmetriamittauksemme ovat antaneet tulokseksi 1,0–5,5 ˚C erilaisissa tiloissa kuten kouluissa, lastentarhoissa, autohal-leissa, toimistoissa ja teollisuushalleissa. Suurin osa arvoista on 2–3˚C. Korkein arvo (5,5 ˚C) mitat-tiin verstaassa, jonka portti avautui usein, mikä laski lattialämpötilaa.

STA lasketaan tavallisesti kattolämmittimen alta, ja siihen vaikuttavat asennuskorkeus, kattolämmit-timen pintalämpötila ja koko sekä muiden ympä-röivien pintojen lämpötilat. Laajojen laskutoimitus-ten välttämiseksi olemme laatineen kaavion (alla), josta ilmenee alin sallittu asennuskorkeus, jotta STA ei ylitä 5˚C:tta. Käyrät ilmaisevat kattopanee-lien leveyttä. Eri kaaviot koskevat eri pituisia katto-paneeleita (3,6 ja 10 m). Käyrät edellyttävät, että muiden ympäröivien pintojen lämpötilojen olete-taan olevan sama.Todellisuudessa tilanne ei kuitenkaan juuri kos-kaan ole tällainen. STA on useimmiten parempi. Kylmiä ikkunoita on normaalisti yksi tai useampi, ja lattiat ovat useimmiten lämpimämmät kuin ympä-röivät seinät, kun käytetään kattolämmitystä. Tästä on seurauksena kuitenkin STA:n väheneminen, koska ikkuna/ikkunat sijaitsevat useimmiten mitta-tason yläpuolella ja kompensoivat näin lämmintä kattopaneelia. Lämmin lattia nostaa myös osaltaan mittaustason alapuolella vallitsevaa tasaista sätei-lylämpötilaa, mikä alentaa STA:ta. Tiivistäen voi-daan todeta, että STA jää alle 5˚C, jos kattolämmit-timet asennetaan kaaviossa annetuille korkeuksil-le.


Luku VI

Aluekohtainen lämmitysKattolämmitys toimii myös erinomaisesti silloin, kun tiloista halutaan lämmittää vain osa. Tilojen lämpö-tila voidaan näin pitää alhaisena ja nostaa vain sen kohdan lämpötilaa, jossa ihmiset työskentelevät/oleskelevat. Kattolämmittimestä tulevan lämmön ja lattian lämpenemisen ansiosta operatiivista läm-pötilaa voidaan nosta reilusti ilman lämpötilan ylä-puolelle.

Alla olevissa kaavioissa operatiivinen lämpötila esitetään suhteessa asennuskorkeuteen. Kaaviot on laadittu 10 ja 15 ˚C:en lämpötiloille. Seinissä ja katoissa oletetaan olevan sama lämpötila kuin ilmassa, kun taas lattia lämmitetään noin 2 ˚C:tta ilmalämpötilaa korkeammaksi. Käyrät esittävät 0,6 ja 1,2 m:n levyistä kattolämmitintä kahdessa eri järjestelmälämpötilassa, 55/45 ja 80/60 ˚C.

Asennuskorkeus (m)

Ope

ratii

vine

n lä

mpö

tila

(˚C

)

Lämpötilat:

Ilma: 15 °C

Seinät: 15 °C

Katto: 15 °C

Lattia: 17 °C

Asennuskorkeus (m)

Ope

ratii

vine

n lä

mpö

tila

(˚C

)

Kattolämmittimen leveys/järjestelmälämpötila

Lämpötilat:

Ilma: 10 °C

Seinät: 10 °C

Katto: 10 °C

Lattia: 12 °C

Kattolämmittimen leveys/järjestelmälämpötila

Operatiivinen lämpötila aluekohtaisessa lämmityksessä

17,00

16,00

15,00

14,00

13,00

12,00

11,00

10,002,0 2,2 2,4 2,6 2,8 3,0 3,2 3,4 3,6 3,8 4,0

1,2 m/80-60˚C

1,2 m/55-45˚C

0,6 m/80-60˚C

0,6 m/55-45˚C

21,00

20,00

19,00

18,00

17,00

16,00

15,002,0 2,2 2,4 2,6 2,8 3,0 3,2 3,4 3,6 3,8 4,0

1,2 m/80-60˚C

1,2 m/55-45˚C

0,6 m/80-60˚C

0,6 m/55-45˚C


Luku VII

Teho ja energiaMitoitetun lämmitystehontarpeen laskemisessa tar-vitaan kuten aikaisemmin mainittiin ensin rakennuk-sen eri osien pinta-ala ja lämmönläpäisevyysaste, Up-arvo, ja sen jälkeen Ukeski. Tämä lasketaan taval-lisesti voimassa olevien rakennussäädösten BBR 94, Värmeisolering (Lämpöeristys, Boverket), ja Ruotsin standardin mukaan (SS 02 42 02 ja SS 02 42 30).Mitoitetun ulkolämpötilan (DUT) määrittämisessä on käytettävä Ruotsin standardissa SS 02 43 10 annet-tua menetelmää, jolloin vältytään lämmitysjärjestel-män ylimitoitukselta. Menetelmässä otetaan huomi-oon huoneen/rakennuksen yksilöllinen aikavakio eli lämmöntallennuskyky, jonka perusteella jokaiselle rakennukselle tai huoneelle voidaan laskea DUT.Uuden rakennuksen lämmöntehontarpeen laske-misessa voidaan normaalisti olettaa kattolämmi-tyksen sisälämpötilan olevan muutamaa astetta tavallista alhaisemman. Tämä tehdään kuitenkin vain kokemusten perusteella, ja projektoinnissa on tarkastettava rakennuksen herkkien osien operatii-vinen lämpötila tai muita määrättyjä, lämpötilasta riippuvaisia ilmastotekijöitä.

Lämpötilan laskeminen on mahdollista, koska katosta tuleva lämpösäteily lämmittää ympäröivät pinnat kuten esim. lattiat, seinät ja sisustuksen. Ihminen kokee tällöin kehosta lähtevän lämpösä-teilyn vähenevän, ja jotta ilmasto pysyisi edelleen-kin mukavana, huonelämpötilaa voidaan laskea vastaavasti yhtä paljon kuin ympäröivien pintojen lämpötila on keskimäärin noussut. Tämä edellyttää muiden ilmastotekijöiden pysymistä muuttumatto-mina ja että ilman nopeus ei ylitä 0,15 m/s.Lämpimän ja kylmän ilman tiheysero aiheuttaa huoneessa lämpötilan kerrostuman, kun sinne asennetaan lämmönlähde ja lämpötila nostetaan ulkolämpötilaa korkeammaksi. Kerrostuma ei ole yhtä suuri joka puolella. Erityisesti lattian ja katon läheisyydessä sekä ulkoseinien luona se saattaa olla epälineaarista. Huoneen muissa osissa se on melkein lineaarista. Lämpötilakerrostuman kokoon vaikuttaa sijainti huoneessa, huonepintojen läm-pötila, huoneen ilmanvaihto, tahaton ilmanvaihto, huoneen kalustus, huoneen koko sekä siellä har-joitettava toiminta [12]. Vaikuttavia tekijöitä on lukui-sia, joista kuitenkin monella on vain pieni tai erit-täin pieni vaikutus lämpötilan kerrostumiseen.

Pdim= Pt + Pov + Pv

jossa Pt = Tehontarve energian siirtymisen vuok-si

Pov = Tehontarve tahattoman ilmanvaihdon vuoksi

Pv = Tehontarve ilmanvaihdon vuoksi

Huoneessa tuotettua lisätehoa ei normaalisti oteta huomioon laskuissa, jos sitä ei voida pitää jatku-vavaikutteisena lämmönlähteenä.

Energian siirtymisen aiheuttama tehonhäviö las-ketaan seuraavasti:

Pt = �iUi*Ai*�ti

Ai = Jokaisen rakennusosan pinta-ala (m2)

Ui = Jokaisen rakennusosan Up-arvo (W/m2 °C)

�ti = Jokaisen rakennusosan lämpötilaero, eli lämpötilan kerrostuma otetaan huomioon jokaisen rakennusosan laskelmissa . Alhaisilla huonekorkeuksilla (noin 2,5–3,5 m) lämpötilakerrostumaa ei tarvitse ottaa huomioon.

Taulukko esittää lämmitykseen tarvittavan mitoitetun tehon laskemista.

Tehontarve tahattoman ilmanvaihdon vuoksi, Pov, on yleensä seuraava:

– Vanhemmat asunnot: 0,4-0,6 oms/h

– Uudemmat asunnot: 0,2-0,4 oms/h

– Vanhemmat liike- tai julkiset tilat: 0,3-0,5 oms/h

– Uudemmat liike- tai julkiset tilat: 0,1-0,3 oms/h

Ilmastoinnin aiheuttama tehontarve lasketaan seuraavasti:

Pv = q*�*cp*�tv

jossaq = ulkoilmavirtaus (m3/s)

� = ilman tiheys (kg/m3)

cp = ilman lämpökapasiteetti

�tv = ulkoilman ja sisäänpuhallusilman lämpötilaero


Luku VIIKattolämmitysjärjestelmällä on suotuisa vaikutus lämpötilan kerrostumiseen. Lämpösäteily lämmit-tää ympäröivät huonepinnat, jotka puolestaan siir-tävät lämpöä muille pinnoille säteilemällä tai kon-vektiivisesti ilmaan. Ilma lämpenee sen vuoksi hyvin tasaisesti kaikilla huoneen pinnoilla, ja läm-pötilan kerrostuminen jää hyvin pieneksi.Lämpötilan kerrostumiseen vaikuttavat lämmitys-järjestelmän lisäksi kuitenkin myös monet muut tekijät. Kerrostuman koko vaihtelee sen vuoksi huoneiden edellytysten mukaan. Tekemissämme mittauksissa lämpötilan kerrostuma on kattoläm-mityksellä varustuissa huoneissa (huonekorkeus 2,8–7 m) 0,3–1,0˚C/m suurimman osan ollessa 0,4–0,5 ˚C/m. Viitteessä [12] ilmoitetaan muille lämmitysjärjestelmille kansainvälisestä kirjallisuu-desta noudetut arvot : – patterilämmitys: 1-2 °C/m – konvektiivinen lämmitys: 2-3 °C/m

Korkeissa tiloissa lämpötilan kerrostuminen on tär-keä tekijä mitoitetun tehontarpeen laskemisessa. Normaalikorkuisissa huoneissa (noin 2,5 m) sillä ei juurikaan ole merkitystä tehontarpeelle. Seuraava esimerkki osoittaa lämpötilan kerrostumisen mer-kitystä huonekorkeuden ollessa suhteellisen suuri. Alla olevat arvot ovat teoreettiset, ja ne perustuvat seuraaviin esimerkkeihin:Göteborgin alueella sijaitseva halli, DUT10=-10˚C, lattian pinta-ala 500, 100 ja 2000 m2, ja ikkunoiden pinta-ala on 10 % lattiapinta-alasta.Up-arvot ovat seinässä 0,2, katossa 0,2 ja lattiassa 0,3 W/m2, ˚C.Ikkunan Up-arvo on 2,0 W/m2, ˚C. Tahattoman ilmanvaihdon arvellaan olevan 0,3 oms/h. Lämmön tehontarpeella tarkoitetaan ainoastaan energian siirtymistä ja tahatonta ilmanvaihtoa.Jokaisen rivin tehontarve on indeksoitu tekijään huonelämpötila/kerrostuma: 20˚C/0,0˚C/m jokai-sella rivillä. Vain samalla rivillä olevia numeroita voidaan verrata keskenään.

Suhteellinen lämmityksen tehontarveLämmityksen tehontarpeeseen vaikuttaa kolme tekijää: energian siirtyminen, ilmanvaihto ja taha-ton ilmanvaihto. Energian siirtymisen osuus on noin 20–50 % ja ilmanvaihdon yhteensä 50–80 %. Normaaliin sisälämpötilaan (noin 20˚C) lämmitet-tävissä kiinteistöissä ilmoitetaan usein säännöksi se, että laskemalla sisälämpötilaa 1 ˚C säästetään energiankulutuksessa noin 5 %.

Käytettäessä kattolämmitystä sisälämpötilaa voi-daan normaalisti laskea 1–2 astetta ilman, että operatiivinen lämpötila laskee liikaa [4]. Lisäksi tähän vaikuttaa se, että lämpötilan kerrostuma on kattolämmityksessä pienempi kuin perinteisissä lämmitysjärjestelmissä. Näiden kahden tekijän ansiosta lämpöhäviöt vähenevät energian siirtyessä (varsinkin katon kautta) ja erityisesti ilmanvaihdossa. Viitteessä [3] on mitattu kattolämmityksen ja patterilämmityksen energiankulutusta, ja ensin mainittu käyttää ener-giaa 2–7 % vähemmän. Alan kirjallisuutta tutki-neen viittauksen mukaan [4] kattolämmityksellä on päästy 6–30 % energiansäästöihin. Sivulla 4:33 esitetään eri lämmitysjärjestelmien energiankulutuksen teoreettinen vertailu eri läm-pötiloissa ja erilaisilla lämpötilan kerrostumilla. Vertailussa käytettiin samoja tiloja ja edellytyksiä kuin mitoitetun tehontarpeen kaaviossa. Energian kulutus on laskettu astepäivämenetelmällä.Ilmoitetun lämpötilan kerrostuman oletetaan muo-dostuvan mitoitetulla ulkolämpötilalla -10˚C, minkä jälkeen se laskee lineaarisesti nollaan ulkolämpö-tilan ja huonelämpötilan ollessa yhtä suuret.Jokaisen rivin tehontarve on indeksoitu tekijään huonelämpötila/kerrostuma: 20˚C/0,0˚C/m jokai-sella rivillä. Vain samalla rivillä olevia numeroita voidaan verrata keskenään. (Kts. taulukko 1)

Suhteellinen lämmitysenergian tarveTaulukosta ilmenee, että eri lämmitysjärjestelmien tai lämpötilasuhteiden erot merkitsevät energian-kulutuksessa sellaista erotusta, joka vastaa suu-rin piirtein kattolämmityksellä aikaansaatuja sääs-töjä, joita on käsitelty yllä mainituissa viitteissä. Energiansäästön koko vaihtelee edellytysten mukaan. On kuitenkin aivan selvää, että katto-lämmitysjärjestelmän energiankulutus on selvästi alhaisempi useimpiin muihin lämmitysjärjestelmiin verrattuna. (Kts. taulukko 2)


Pinta-ala (m2)

Huone-korkeus (m) 20/0,0 20/0,5 20/2,0 18/0,5 18/2,0

Huonelämpötila/kerrostuma (°C ja °C/m)

500 510

1,001,00

1,041,08

1,171,33

0,961,01

1,091,26

1000 510

1,001,00

1,041,09

1,181,35

0,971,02

1,101,28

2000 510

1,001,00

1,051,09

1,181,35

0,971,02

1,111,29

Taulukko 1 – Suhteellinen lämmityksen tehontarve

Pinta-ala (m2)

Huone-korkeus (m) 20/0,0 20/0,5 20/2,0 18/0,5 18/2,0

500 510

1,001,00

1,041,09

1,171,34

0,890,94

1,011,18

1000 510

1,001,00

1,041,09

1,171,34

0,901,94

1,011,18

2000 510

1,001,00

1,041,09

1,171,34

0,900,94

1,011,18

Taulukko 2 – Suhteellinen lämmitysenergian tarve

Luku VII

Huonelämpötila/kerrostuma (°C ja °C/m)


Luku VIII

Ympäristö ja kierrätysAlumiinituotteille tehdyillä elinkaariarvioinneilla (LCA) on paljon yhteisiä piirteitä. Materiaalin val-mistus (louhinta, rikastus ja tuotanto) kuluttaa run-saasti energiaa ja kuormittaa suhteellisen paljon ympäristöä. Käytössä alumiinituotteet ovat sen sijaan muihin tuotteisiin verrattuna täysin päin-vastaisia. Käytön ympäristöystävällisyys korvaa monin kerroin alumiinituotteiden valmistuksesta aiheutuneen kuormituksen.Jos alumiinia lisäksi kierrätetään, valmistusvai-heen ympäristökuormitus vähenee vastaavasti. Lindab Climatein kattolämmitysjärjestelmissä on käytetty kuparia, alumiinia, laajennetusta polysty-reenistä valmistettu eristettä ja vähän tinajuotetta. Käytetyt materiaalit ovat eristystä lukuunottamat-ta 100 % kierrätettäviä. Kaikki valmistusjätteet vie-dään jo nykyään tuotannosta kierrätykseen.Kun puretaan rakennuksia, joissa on käytetty Lindab Climatein kattolämmitystuotteita, niiden metalliosat voidaan kierrättää kokonaan.Valmistusvaiheessa yhteen liitettyä alumiinia ja kupari ei voida irrottaa, mutta kierrätys on kuiten-kin mahdollista. Kattolämmittimet puristetaan 20 x 20 cm:n suuruisiksi paketeiksi, joita käytetään metalliteollisuudessa eri alumiinilaatujen sekoitta-miseen. Kuparin määrä tiedetään tarkasti, koska paneelin jokainen cm sisältää yhtä paljon kupa-ria.

Viitteessä [20] esitetään eri pakkausmateriaalien kuten esim. alumiinin ja teräslevyn elinkaariarvi-ointeja (LCA). Näitä materiaaleja verrataan sivunalalaidassa ilman kierrätystä ja 70–75 %:lla kierrä-tyksellä. Arvoja ei voida soveltaa suoraan Lindab Climatein kattolämmitystuotteisiin, koska LCA on voimassa vain tietylle tuotteelle ja sen edellytyksil-le. Haluamme kuitenkin osoittaa tällä ja seuraavalla sivulla olevilla kaavioilla, että ympäristöön koh-distuva kuormitus vähenee huomattavasti kier-rätysasteen ollessa korkea, ja että alumiini on 70–75 %:n kierrätysasteella tasaveroinen teräs-levyn kanssa. Kierrätysaste talon purkamisessa on vielä nykyään alhainen, mutta tulevaisuudessa 70–75 %:een kierrätysasteet eivät ole epätavalli-sia. Sen vuoksi on aihetta olettaa melko varmasti, että nykyään asennettavat Lindab Climate-tuotteet voidaan kierrättää sinä päivänä, kun rakennus puretaan.

30

25

20

15

10

5

0

CO

2(k

g/kg

)

CO

(g/k

g) HC

(g/k

g)

NO

x(g

/kg)

SO

2(g

/kg)

Avf

all

(kg/

kg)

Stålplåt

Aluminium

30

25

20

15

10

5

0

CO

2(k

g/kg

)

CO

(g/k

g) HC

(g/k

g)

NO

x(g

/kg)

SO

2(g

/kg)

Avf

all

(kg/

kg)

Stålplåt

Aluminium

Pakkausten LCA-arvot ilman kierrätystä Pakkausten LCA-arvot 70-75% kierrätysasteella

Eri aineiden päästöt


706050403020100

Termisk energi(MJ/kg)

Elenergi(MJ/kg)

Stålplåt

Aluminium706050403020100

Termisk energi(MJ/kg)

Elenergi(MJ/kg)

Stålplåt

Aluminium

Pakkausten LCA-arvot ilman kierrätystä Pakkausten LCA-arvot 70-75% kierrätysasteella

Användning av olika energislag

Luku VIII

Viitteet [1] Adamsson/Löfstedt; Takvärme, Temperaturfördel-

ning och behaglighet; Statens institut för bygg-

nadsforskning, Rapport R12:1971, 1971

[2] Lind/Olsson; Klimatmätningar i skolor med elektrisk

takvärme och fläktstyrd frånluftsventilation; Statens

institut för byggnadsforskning, Rapport R40:1972,

1972

[3] Johansson/Pettersson; Takvärme - energiförbruk-

ning och inomhusklimat; Statens institut för bygg-

nadsforskning, Rapport R12:1984, 1984

[4] Brännvall; Takvärme – kritisk granskning av olika

uppvärmningssystem, litteraturstudie; KTH Inst. för

Värme och Ugnsteknik, Stockholm 1977

[5] Jacobsson/Lindgren; Kallras vid fönster - en förstu-

die; Wahlings installationsutveckling AB, Stockholm

1982

[6] Peterson; Kallras vid konvertering; KTH Inst. för

uppvärmnings- och ventilationsteknik, A4-serien nr

140, Stockholm 1991

[7] Al-Bazi; Klimat och byggnader nr 1/1989; KTH

Inst. för uppvärmnings- och ventilationsteknik,

Stockholm 1989

[8] SCANVAC, Klassindelade inneklimatsystem, riktlin-

jer och specifikationer; Svenska Inneklimatinstitutet,

Riktlinjeserien R1

[9] Allard/Inard/Simoneau; Experimental study and

numerical simulation of natural convection in a

room with heated ceiling or floor; ROOMVENT ‘90

Engineering Areo- and Thermodynamics of Venti-

lated Room, second international conferens, Oslo

1990

[10] Krause; Die konvektive Wärmeabgabe von Heiz-

decken; Gesundheiz-ingenieur nr 10 och 11, 1959

[11] Müllejans; Uber die Ähnlichkeit der nichtisotermen

strömung und den Wärmeübergang in Raümen

mit Strahllüftning; Forschungsberichte des landes

Nord-rein-Westfalen, nr 1656, 1966

[12] Peterson, F; Temperaturgradienter vid olika uppvärm-

ningssystem; Tekniska Meddelanden nr 65, Inst. för

Uppvärmnings- och Ventilationsteknik, KTH 1975

[13] Pierre, B; Mekanisk Värmeteori fk del 2; Kompend-

ium, Institutionen för mekanisk värmeteori och kyl-

teknik, KTH 1979

[14] Duffie, J, Beckman, W; Solar Engineering of Thermal

Processes; Wiley & Sons 1980

[15] McIntyre, D. A.; The Thermal Radiation Field;

Building Science Vol 9, 1974

[16] McIntyre, D. A, Griffiths I. D.; The effect of uniform

and asymmetric thermal radiation on comfort; Proc.

of the 6th international congress of climatistics

”clima 2000”, Milan, March 1975

[17] Chrenko, F. A.; Heated ceilings and comfort; Journal

of the Inst. of Heating and Ventilation Engineers,

Januari 1953

[18] Olesen B. W. m.fl.; Thermal comfort in a room hea-

ted by different methods; ASHRAE transactions, vol

86 part one, 1980

[19] Fransson, J m.fl.; Utvärdering av Bo-klimat och

fuktstyrning I Falun; Statens råd för byggnadsforsk-

ning, SPAR 1993: 67

[20] Tillman A-M. m.fl.; Packaging and the environment-

Life-cycle analyses of selected packaging mate-

rials – Quantification of environmental loadings;

Chalmers industriteknik, Göteborg 1992

[21] Fanger P.O.; Thermal Comfort, Analasys and Appli-

cations in Environmental Engineering; Danish Tech-

nical Press, Copenhagen 1970.


Paneelien sijoitusOn pyrittävä noudattamaan seuraavia suuntaviivo-ja, jotta lämpösäteet jakautuisivat mahdollisimman tasaisesti.

Ulkoseinä ilman ikkunaa, seinää lähinnä oleva paneeli tulee asentaa kuvan 1 mukaisesti.

Ulkoseinä, jossa ikkuna: Jos ulkoseinällä on nor-maalikokoisia tai suuria lasipintoja, paneelit voi-daan sijoittaa lähemmäksi seinää. Lämmitystehoa on tihennettävä, jotta voidaan pienentää mahdol-lisen kylmälaskeuman vaaraa ja ylläpitää tarvitta-va operatiivinen lämpötila. Ikkunoiden ollessa pie-niä, tihennys on harvoin tarpeen. Koska ikkunoi-den koko ja rakennuksen muoto vaihtelee suuresti, sääntöjä on vaikea antaa.

Paneelien/kattoyksiköiden etäisyys ilmenee ku-vasta 2. Paneelien/kattoyksiköiden välinen etäi-syys on kaaviossa riippuvainen asennuskorkeu-desta. Lämpösäteily on kaavion mukaisessa asen-nuksessa yhtä suuri kattolämmittimien välissä kuin niiden alla, eli lämpösäteily jakautuu mahdollisim-man tasaisesti.

Mitoitusavain

3 4 5 6 7 8 10 15 30

1

2

3

4

5

6

7

0

Huonekorkeus (m)Etä

isyy

s u

lko

sein

ästä

(m

)

3 4 5 6 7 8 9 10

1

2

3

4

5

6

7

0

8

9

10

Huonekorkeus (m)

Kat

tolä

mm

ittim

ien

välin

en e

täis

yys

(m)

Kuva 1. Kattolämmittimien suositeltu etäisyys lähinnä ulkoseinää ja ulkoseinä (ilman ikkunaa)

Kuva 2. Kattolämmityspaneelien suositeltu etäisyys.

Etäisyys ulkoseinästä, kts. kuva 1.

Etäisyys kat-tolämmittimien välissä,

kts. kuva 2.

Alhaisin asennuskorke-us, kts. kuvat 3 ja 4.


4,0

3,5

3,0

2,5

2,0

1,5

1,0

0,5

0,030 35 40 45 50 55 60 65 70 75 80

100cm

87cm

73cm

60cm

46cm

33cm

Mitoitusavain

7,0

6,0

5,0

4,0

3,0

2,0

1,0

0,030 35 40 45 50 55 60 65 70 75 80

100cm

87cm

73cm

60cm

46cm

33cm

Kuva 3. Kattolämmittimen alin asennuskorkeus lämpösäteilynasymmetrian ollessa ˚5C. Kattolämmittimen pituus < 10 m.


Alin

ase

nnus

kork

eus

(m)


Alin

ase

nnus

kork

eus

(m)

Kattolämmittimen leveys

Kattolämmittimen leveys

Asennuskorkeus ja lämpötila

100 cm

87 cm

73 cm

60 cm

46 cm

33 cm

100 cm

87 cm

73 cm

60 cm

46 cm

33 cm

Kuva 3. Kattolämmittimen alin asennuskorkeus lämpösäteilynasymmetrian ollessa ˚5C. Kattolämmittimen pituus 3,6 m.


Tietoja

Huonekorkeus ei vaikuta lämmön leviämiseen koko huoneeseen. Kattolämmittimen lämpötilan ei sen vuoksi tarvitse olla korkeissa huoneissa nor-maalia suurempi.

Kattolämmitys lämmittää huoneen pintoja läm-pösäteilyllä. Pinnat lämmittävät vuorostaan huo-neen ilmaa, jolloin sisäilmasto pysyy erittäin hyvä-nä.

Kattolämmitys toimii erinomaisesti kohdelämmit-timenä suuressa huoneessa. Lähellä olevien pin-tojen lämmitys ja kattolämmitin itsessään voivat nostaa operatiivisen lämpötilan vähintään 2–6 ˚C huonelämpötilaa korkeammalle. Pöydän alla ei tule kylmä, koska lämpösäteilyä tulee epäsuorasti kaikista huoneen pinnoista. Huoneen kaikki pinnat edistävät lämmitystä joko siten, että ne imevät itseensä lämpösäteilyä, läm-penevät ja alkavat säteillä lämpöä tai vaihtoehtoi-sesti heijastamalla lämpöä.Ilma pään korkeudella ei lämpene liikaa. Lindab Climatein kattolämmittimet ovat vesikiertoisia. Niiden normaali lämpötila on enintään 40–60˚C, ja ne asennetaan tavallisesti 2,5 m korkeuteen. Sen vuoksi kattolämmittimistä tulevaa lämpösätei-lyä hädin tuskin huomaa.

Kattolämmitys on epäsuorasti myös lattialämmitys-tä. Säteilylämpö tekee lattiasta yleensä noin 2–3 ˚C lämpimämmän kuin sen yläpuolella oleva ilma.

Lämpösäteily leviää huoneen kaikkiin osiin, jotka ovat kattolämmittimen "näköetäisyydellä". Suurin osa säteilystä kohdistuu alaspäin ja säteily heik-kenee siirryttäessä sivulle. Myös vastaanottavien huonepintojen lämpötila ohjaa lämpösäteilyä.

Lämpösäteilyn teho lisääntyy, kun se kohdistuu kylmille pinnoille. Lämpö siirtyy näin sinne, missä sitä eniten tarvitaan. Esimerkiksi ikkunan sisäpinta lämpenee, jolloin vältetään kylmälaskeuman vaara.Kattolämmitys on markkinoiden vähiten energiaa käyttävä lämmitysjärjestelmä. Huonelämpötila voi olla kattolämmityksen ansiosta 2–3 ˚C alhai-sempi, ja huoneen lämpötilakerrostuminen pysyy hyvin pienenä. Kattoon ei toisin sanoen muodostu lämpövyöhykettä. Kattolämmitysjärjestelmää on helppo muuttaa olo-suhteiden mukaan. Lämmitysjärjestelmää ei tarvit-se ottaa huomioon, kun seinissä ja lattioissa teh-dään muutoksia.

Koettu lämpötila

(operatiivinen lämpötila)

Lämpötila

Ilmanlämmitin Kattolämmitys

Huone

pinna

t

Ilma Huo

nepin

nat

Ilma

60% lämpösäteilyä

Ulkolämpötila maks. 80˚C 40% konvektiota

Operatiivinen lämpötila on noin 2–6 ˚C korkeampi kuin ilman lämpötila.

Rätt till konstruktionsändringar förbehålls. F

otograf Lars Lundberg. Juni 2001.

Lindab Climate

Stora Åvägen 1

S-436 34 Askim

Puhelin: +46(0)31-68 66 00

Faksi: +46(0)31-68 66 25

www.lindabclimate.com

kattolämmityksen opas ja dokumentit... · kattolämmityksenopas 7 kysymyksiä ja vastauksia...

Documents