Poistoilmalämpöpumppu vs. ilmavesilämpöpumppu – kattava vertailu
Lämpöpumppuratkaisut ovat nousseet suosioon energiatehokkuuden ja asumismukavuuden parantajina. Yksi yleisimmistä vertailuista tapahtuu poistoilmalämpöpumpun ja ilmavesilämpöpumpun välillä. Molemmat järjestelmät perustuvat ilmasta saatavan lämmön talteenottoon, mutta niiden toimintaperiaatteet, teho ja soveltuvuus poikkeavat merkittävästi toisistaan.
Tässä artikkelissa vertailemme näitä kahta vaihtoehtoa ja perustelemme, miksi ilmavesilämpöpumppu on useimmissa suomalaisissa omakotitaloissa poistoilmalämpöpumppua energiatehokkaampi, ja pitkässä juoksussa taloudellisempi valinta.
Miten poistoilmalämpöpumppu toimii?
Poistoilmalämpöpumppu eli PILP ottaa lämpöenergiaa talteen rakennuksen poistoilmasta eli kodin sisällä kiertäneestä, ilmanvaihdon mukana poistuvasta lämpimästä ilmasta. Nykyaikainen PILP voi lämmittää sekä tuloilmaa, vesikiertoista lämmitysjärjestelmää, että lämmintä käyttövettä.
Koska PILP toimii kirjaimellisesti poistoilmalla, rajoittavaksi tekijäksi muodostuukin poistoilman määrä. Koska ilmanvaihdon kautta liikkuu vain rajallinen määrä lämpöenergiaa, poistoilmalämpöpumppu ei useimmissa omakotitaloissa yksinään riitä kattamaan koko rakennuksen lämmitystarvetta
Poistoilmalämpöpumppu tarvitsee tyypillisesti sähkövastuksia, tai muun lisälämmönlähteen kattamaan huipputehotarpeet
Miksi poistoilman sisältämä energia on rajallinen – fysiikan näkökulma
Poistoilmalämpöpumpun toiminta perustuu siihen, että se ottaa lämpöä talteen rakennuksen ilmanvaihdon kautta poistuvasta ilmasta. Tässä on kuitenkin kaksi rajoitetta, jotka tulevat suoraan fysiikasta:
- Ilman määrä, joka poistuu rakennuksesta on tarkkaan säädetty.
Ilmanvaihdon tarkoituksena on pitää sisäilma raikkaana – ei lämmittää taloa. Rakennusmääräykset ja sisäilman laadun tarpeet määrittävät, paljonko ilmaa vaihdetaan. Tämä tarkoittaa, että lämmönlähdettä ei voida kasvattaa ilman, että sisäilman laatu vaarantuu. Ilman määrä on siis hyvin riippuvainen rakennuksesta ja sen ilmanvaihdon tarpeesta. Poistoilmalämpöpumppu toimii samalla myös ilmanvaihtokoneena, joten erillistä IV-konetta ei tarvitse.
2. Poistoilman sisältämän energian määrä on rajallinen
Toinen rajoittava tekijä onkin ilman sisältävän lämpöenergian määrä. Poistoilman lämpötila on tyypillisesti noin +21-25°C, koska se on talon sisäilman lämpöä. Sisäilmaan luovuttavaa energiaa tuottavat mm. kodinkoneet ja ihmiset. Tämä tarkoittaa sitä, että lämpöenergian määrä kuutiometriä kohden on varsin rajallinen.
Poistoilmalämpöpumpun energiavaje korostuu etenkin kylmemmällä säällä, kun energiantarve kasvaa. Joissain kohteissa poistoilmalämpöpumpun sähkönkulutus pysyy alhaisempana, jos sisälämpötilaa pidetään tavanomaista matalampana ja lisälämmönlähteitä hyödynnetään.
Ulkoilmaa hyödyntävän ilmavesilämpöpumpun lähtötilanne onkin aivan toinen. Ulkoilmaa on saatavilla käytännössä rajattomasti – lämpöpumppu voi ottaa sitä niin paljon kuin tarvitsee. Vaikka ulkoilman lämpötila on suurimmaksi osaksi vuotta kylmempi kuin kodin poistoilma, sen volyymi eli tilavuus on korvaamaton etu.
Tehokas ilmavesilämpöpumppu pystyy hyödyntämään valtavan ilmamassan lämpöenergiaa jatkuvasti ilman, että se vaikuttaa ilmanvaihtoon tai asumismukavuuteen kodissa – toisin kuin poistoilmalämpöpumppu (PILP).
Yhteenveto:
- Poistoilmaa on saatavilla vain sen verran kuin rakennuksen ilmanvaihto sallii.
- Poistoilman lämpöenergia on rajallinen (huoneenlämpö).
- Poistoilmalämpöpumpun hyödyntämä nettoenergia muodostuu
- ihmisistä ja (eläimistä)
- kodinkoneista ja valaistuksesta
- suihkusta ja saunasta
- Ilmavesilämpöpumppu hyödyntää ulkoilmaa, jota on lämmönlähteenä käytännössä rajoittamattomasti saatavilla verrattuna rakennuksen sisäiseen poistoilmaan.
Miten ilmavesilämpöpumppu eli VILP toimii?
Ilmavesilämpöpumppu ottaa talteen lämpöenergiaa ulkoilmasta ja siirtää sen vesikiertoiseen lämmitysjärjestelmään. Järjestelmä toimii tehokkaasti lähes ympäri vuoden ja tuottaa sekä lämmintä käyttövettä että lämpöenergiaa lämmitykseen. VILP toimii useimmissa kohteissa pääasiallisena lämmönlähteenä, ja järjestelmässä on yleensä sähkövastus huippukuormien varalle.
Vaikka ulkoilma on talvipakkasilla kylmää, se sisältää silti aina lämpöenergiaa jota VILP pystyy ottamaan talteen. Lämpöpumpun ulkoyksikkö puhaltaa höyrystimen läpi lämpöenergiaa sisältävää ilmaa kylmäaineeseen, joka kiertää ulko- ja sisäyksikön välillä. Tämä lämpöenergia siirretään sisäyksikössä lopulta käyttö-, sekä lämmitysveteen, joka jakaa sen lattialämmityksen tai pattereiden kautta koko rakennukseen ja muihin tarvittaviin tiloihin.
Toisin kuin poistoilmalämpöpumppu, ilmavesilämpöpumppu ei ole rajoittunut rakennuksen sisäiseen ilmavirtaan. Ulkoilmaa on kodin lämmittämisen suhteen rajattomasti saatavilla, ja nykyaikaiset laitteet toimivat tehokkaasti jopa -20-25 asteeseen asti. Tämä tekee järjestelmästä huomattavasti monipuolisemman ja energiatehokkaamman ratkaisun poistoilmalämpöpumppuun verrattuna.
Teho ja energiatehokkuus
Ilmavesilämpöpumpun suorituskyky ylittää selkeästi poistoilmalämpöpumpun. Ilmavesilämpöpumppujen hyötysuhde on korkeampi ja laitteet kykenevät tuottamaan riittävästi lämpöenergiaa pakkasillakin. Poistoilmalämpöpumppu joutuu turvautumaan lisäsähkön käyttöön jo varsin aikaisessa vaiheessa, kun ulkolämpötila laskee ja poistoilman lämpöenergia ei riitä.
Poistoilmalämpöpumpun (PILP) hyödyntämä nettoenergia on käytännössä sitä lämpöenergiaa, joka on tuotettu taloon lämmitysjärjestelmän, ihmisten ja kodin sisäisten lämpökuormien kautta ja joka muuten poistuisi ilmanvaihdon mukana “harakoille”. PILP ei siis ”kerää” uutta lämpöenergiaa ulkopuolelta — se vain uudelleen hyödyntää osan jo maksetusta lämmöstä.
Poistoilmalämpöpumpun jäteilma on rajoittava tekijä
Kun poistoilmalämpöpumppu on ottanut talteen poistoilman sisältämän lämpöenergian, ulos johdettavan ilman lämpötila on yleensä noin +0–5 °C. Kun ulkolämpötila laskee tämän tason alapuolelle, poistuva ilma eli jäteilma on ympäröivää ilmaa lämpimämpää.
Näissä lämpötiloissa lämpöpumppu joutuu käyttämään yhä enemmän sähköä kompensoidakseen syntyvää lämpöhäviötä ja ylläpitääkseen sisälämpötilan. Kokonaisjärjestelmän hyötysuhde voi tällöin lähestyä suoran sähkölämmityksen tasoa, vaikka poistoilman lämpöä edelleen hyödynnetään
Miksi jäteilmaa ei sitten säädetä tätä alemmas?
Jäteilman lämpötila on suoraan verrannollinen laitteen laatuun. Mikäli jäteilma laskee alle 0 asteen, poistoilmassa oleva kosteus jäätyy höyrystimen pintaan ja PILP:in sähköinen sulatustoiminto kytkeytyy päälle.
Ilmavesilämpöpumppu eli VILP kykenee toimimaan myös pakkasilla, sillä lämmin sisäilma ja kylmä ulkoilma ei koskaan kohtaa, jolloin höyrystimen pintaan ei muodostu samalla tavalla kondenssia, joka voisi jäätyä.
Ilmavesilämpöpumppu kykenee hyödyntämään ulkoilmassa olevaa energiaa, jota on pakkasilmassakin saatavilla. Täten ilmavesilämpöpumppu tuottaakin moninkertaisesti lämpöenergiaa käyttämänsä sähkön verran.
Minne poistoilmalämpöpumppu eli PILP sopii?
Yleisesti ottaen poistoilmalämpöpumppuja on hankittu erityisiin uudiskohteisiin, joissa lämmitysenergiantarve on erittäin vähäinen, sekä sisäilman volyymi on varsin suuri. Poistoilmalämpöpumppu oli aikanaan varsin yleinen investointi, kun haluttiin edullisempaan hankintahintaan koko LVI -ratkaisu (eli lämpö, vesi & ilmanvaihto) yhteen pakettiin.
Se on käyttökustannuksiltaan parempi ratkaisu kuin täysin suora sähkölämmitys, mutta huomattavasti tehottomampi ratkaisu kuin maa- tai ilmavesilämpö. Maalämpö ei vaadi rinnalle varalämmönlädettä. Ilmavesilämpöpumppukin toimii useimmissa kohteissa ilman erillistä toista lämmitysjärjestelmää, mutta sisältää yleensä sähkövastuksen varatehoksi.
Poistoilmalämpöpumppujen rooli markkinassa on pienentynyt ilmavesi- ja maalämpöratkaisujen kehittymisen myötä.
Poistoilmalämpöpumppu vs. ilmavesilämpöpumppu: hinta ja käyttökustannukset
Kun aikaisemmin poistoilmalämpöpumppu oli nykyisistä lämmitysratkaisuista se edullisin vaihtoehto, hinta alkaa jo olla hyvin lähellä – ellei jo vastaa – ilmavesilämpöpumpun hintoja. Laadukas poistoilmalämpöpumppu asennettuna maksaa noin 7 000-15 000 euroa. Vastaavasti laadukas ilmavesilämpöpumppu maksaa noin 10 000-18 000 euroa.
Käyttökustannuksissa on eroja, jotka johtuvat ennen kaikkea niiden erilaisesta toimintaperiaatteesta ja lämmönlähteen rajallisuudesta.
Poistoilmalämpöpumpun käyttökustannukset nousevat sähkölämmityksen kustannuksiin pakkasilla
Kun poistoilmasta talteen otettava energia ei riitä kattamaan lämmitystarvetta, laite joutuu turvautumaan sähkövastuksiin. Tämä tapahtuu usein jo loppusyksystä, koska poistoilman lämpöenergian määrä on rajallinen, eikä kasva ulkolämpötilan laskiessa.
Tämän seurauksena poistoilmalämpöpumpun sähkönkulutus kasvaa jo pikkupakkasilla, jolloin lämmityksen tarve on muutenkin suurin. Talven aikana koti käyttää keskimäärin yli puolet koko vuoden lämmitysenergiastaan. Käytännössä laite toimii tällöin suoralla sähkölämmityksellä.
PILP on osa integroitua ilmanvaihtojärjestelmää – huolto eroaa ilmavesilämpöpumpusta
Useimmat poistoilmalämpöpumput on rakennettu osaksi talon koneellista ilmanvaihtoa, jolloin sama laite huolehtii sekä ilmanvaihdosta että lämmön talteenotosta.
Osa poistoilmalämpöpumpun huoltoa onkin täten myös säännöllinen ilmanvaihtokanavan nuohoaminen optimaalisen toiminnan takaamiseksi. Kuten ilmavesi- ja maalämpöpumpunkin, myös poistoilmalämpöpumpun huolto on luvanvaraista, ja vaatii ammattilaisen.
Ilmavesilämpöpumpun käyttökustannukset ovat matalammat korkeamman hyötysuhteen ansiosta
Ilmavesilämpöpumppu tuottaa lämpöä hyödyntämällä ulkoilmaa, ja nykyaikaiset laitteet yltävät suurimman osan vuodesta COP-arvoihin 2–4. Tämä tarkoittaa, että yhdellä kilowattitunnilla sähköä voidaan tuottaa moninkertainen määrä lämpöenergiaa. Siksi VILP:n käyttökustannukset ovat tyypillisesti huomattavasti poistoilmalämpöpumppua pienemmät.
Nykyaikainen VILP pystyy usein säilyttämään hyötysuhteen yli arvon 1 jopa -20 pakkasasteeseen. Poistoilmalämpöpumppu vaatii sähkölämmityksen avustusta jo +0-5 asteen ulkolämpötiloissa.
Ilmavesilämpöpumpun optimointihuoltoa suositellaan 1-3 vuoden välein.
Tiivistelmä
Poistoilmalämpöpumppu ja ilmavesilämpöpumppu eroavat toisistaan ennen kaikkea lämmönlähteensä ja energiatehokkuutensa osalta.
Poistoilmalämpöpumppu eli PILP pystyy hyödyntämään vain sen määrän lämpöenergiaa, joka on jo tuotettu talon sisälle ja poistuu ilmanvaihdon mukana.
Tämän energiavarannon rajallisuus tarkoittaa, että järjestelmä joutuu turvautumaan sähkövastuksiin jo varsin varhaisessa vaiheessa pakkasilla, jolloin sen hyötysuhde laskee lähelle suoran sähkölämmityksen tasoa.
Ilmavesilämpöpumppu sen sijaan hyödyntää ulkoilman lämpöenergiaa, jota on käytännössä rajattomasti saatavilla.
Nykyaikaiset VILP-laitteet toimivat tehokkaasti läpi vuoden ja säilyttävät hyötysuhteensa myös pakkaskeleillä. Vasta noin -20 pakkasasteiden jälkeen VILP varautuu sähkövastuksiinsa. Pitkän aikavälin käyttökustannuksiltaan VILP on usein merkittävästi poistoilmalämpöpumppua edullisempi.
Siksi ilmavesilämpöpumppu on useimmissa suomalaisissa omakotitaloissa taloudellisesti järkevämpi valinta.
Usein kysytyt kysymykset
Useimmissa omakotitaloissa ilmavesilämpöpumppu on energiatehokkaampi ja pitkässä juoksussa edullisempi. Poistoilmalämpöpumppu voi olla toimiva ratkaisu pienissä ja erittäin energiatehokkaissa taloissa Etelä-Suomessa pienemmän alkuinvestoinnin vuoksi.
Kyllä. Laite joutuu käyttämään sähkövastuksia ulkoilman laskiessa +0-5°C, jolloin hyötysuhde laskee käytännössä suoralle sähkölämmitykselle.
Vaikka teknisesti ratkaisu voisi olla mahdollista, kustannustehokkuuden kannalta siinä ei ole järkeä, sillä ilmavesilämpöpumppu kykenee huolehtimaan kaikesta tarvittavasta lämpöenergiasta tehokkaammin.
Koska se hyödyntää ulkoilman energiaa. Lämpöä saadaan enemmän per käytetty kWh sähköä, ja järjestelmä toimii tehokkaasti ympäri vuoden. Tämä pienentää talon kokonaisenergiankulutusta.
Tyypillinen käyttöikä on noin 15-20 vuotta. Usein käyttöiän jälkeen koko järjestelmä on uusittava.
Koska se ei ole sidottu rakennuksen rajalliseen sisäisen ilman määrään. Ulkoilmaa riittää aina, ja nykyaikaiset VILP-laitteet on suunniteltu tuottamaan lämpöä tehokkaasti myös pakkasilla.
Ei täysin, sillä poistoilmalämpöpumppu kykenee hyödyntämään lämmintä poistoilmaa varsin tehokkaasti. Kuitenkin hyödynnettävää sisäilmaa on rajallisesti, joka pakottaa poistoilmalämpöpumpun käyttämään sähkövastusta jo noin +0-5 asteen kohdilla.
