Lämpöpumput: Mikä on tehokkaan lämmityksen ja jäähdytyksen salaisuus?

Miksi ylipäätään tutkia miten lämpöpumppu toimii? Ymmärtämällä lämpöpumppujen toimintaperiaatetta teknisellä tasolla, voimme paremmin arvostaa niiden tehokkuutta ja miettiä kunkin lämpöpumpputyypin sopivimpia käyttökohteita.

Lämpöpumput voivat toimia sekä lämmityksessä että jäähdytyksessä. Lämpöpumpun toiminta perustuu yksinkertaiseen termodynamiikan perusperiaatteeseen: lämmön siirto korkeasta lämpötilasta matalampaan lämpötilaan. Periaate toimii tehokkaasti niin lämmitykseen kuin jäähdytykseenkin.

Entä miksi lämpöpumput ovat sitten yleistyneet niin paljon? Ne ovat yleistyneet niiden korkean energiatehokkuuden ansiosta. Energiatehokkuus tarkoittaa lämpöpumppujen yhteydessä sitä, että ne tuottavat enemmän lämpöä tai jäähdytystä verrattuna siihen energiaan, joka niiden käyttöön menee.

Energiatehokkuus ilmoitetaan yleensä COP-arvona (Coefficient of Performance) lämmityksen yhteydessä ja EER-arvona (Energy Efficiency Ratio) jäähdytyksen yhteydessä. Mitä korkeampi COP tai EER, sitä tehokkaampi lämpöpumppu on.

Lämpöpumpun toiminta lähtee laitteen osista, joita ovat ulkoyksikkö, kylmäaine, höyrystin, sisäyksikkö, kompressori, lauhdutin ja paisuntaventtiili. Seuraavassa käymme vaihe vaiheelta läpi miten nämä eri osat luovat kokonaisuuden, jolla otetaan ulkoa lämpöenergiaa sisätiloihin käytettäväksi.

1. Ulkoyksikön höyrystimessä kylmäaine sitoo lämpöä: Lämpöpumpun prosessi alkaa ulkoyksiköstä, joka vastaa lämpöenergian keräämisestä ulkoilmasta. Lämpöpumpun putkistossa virtaa (ulko- ja sisäyksikön välillä) jäätymätön lämmönsiirtoneste eli kylmäaine, joka sitoo ulkoilman energiaa ulkoyksikössä sijaitsevassa höyrystimessä.
2. Kylmäaine sitoo lämpöä itseensä: Lämmönsiirtoneste eli kylmäaine on aina kylmempää kuin ympäristön lämpötila, jolloin se kerää lämpöä itseensä. Tästä syystä kylmäaine sitoo lämpöä jopa kylmissä olosuhteissa. Riippuen lämpöpumpun tyypistä, neste eli kylmäaine kiertää sisäyksikön ja ulkoyksikön välillä putkistoa pitkin tai pelkästään ulkoyksikössä.
3. Kompressori nostaa paineen avulla kylmäaineen lämpötilaa: Lämpöpumpun ydin on kompressori, joka puristaa höyrystyneen kylmäaineen. Kun kylmäaine puristetaan, sen lämpötila nousee merkittävästi. Näin kaasu on erittäin kuumaa.
4. Sisäyksikön lauhdutin / lämmönvaihdin vastaanottaa lämmön ja siirtää sen käytettäväksi: Kylmäaine kulkee kompressorin jälkeen sisäyksikön lauhduttimeen, jossa se luovuttaa keräämänsä lämpöenergian siellä kulkevaan veteen. Lämpöenergia hyödynnetään tarpeen mukaan joko rakennuksen tai käyttöveden lämmitykseen. Kylmäaine muuttuu tässä vaiheessa nestemäiseksi.
5. Paisuntaventtiilissä kylmäaine jäähtyy, jonka jälkeen se kiertää jälleen ulkoyksikölle: Lopuksi kylmäaine ohjataan paisuntaventtiiliin, koska paine ja lämpötila ovat vielä liian korkeita, jotta kylmäaine sitoisi tarpeeksi lämpöä. Tämän jälkeen kylmäaine on valmis uuteen kiertoon ulkoyksikölle.

Kotitalouksissa on käytössä pääasiassa neljää erilaista lämpöpumpputyyppiä; ilmavesilämpöpumppu, ilmalämpöpumppu, poistoilmalämpöpumppu ja maalämpöpumppu. Mutta miten näiden toimintaperiaatteet eroavat toisistaan ja missä käyttötarkoituksessa ne ovat parhaimmillaan?

Yhä yleistyvämpi ilmavesilämpöpumppu on yksi vaihtoehto koko kodin lämmitysratkaisuksi niin saneeraus- kuin uudiskohteeseenkin, ja se on erinomainen valinta monissa ilmasto-olosuhteissa – jopa pohjoisissa kylmissä olosuhteissa.

Ilma-vesilämpöpumppu eli IVLP tai VILP, käyttää ulkoyksikön avulla ulkoilmaa lämmönlähteenään ja lämpö siirretään sisäyksikön kautta koko kotitalouden lämmitykseen tai jäähdytykseen patteri- tai lattiaputkiston avustuksella.

Ilma-vesilämpöpumppu siirtää lämpöenergiaa nimensä mukaisesti ilmasta veteen eli ulkoyksikkö on ulkoilmassa, jonka lämpöenergia hyödynnetään sisäyksiköllä joko lämmitysveteen tai käyttöveteen.

Ilmalämpöpumppu on yksi yleisimmistä lämpöpumpputyypeistä, joka on tavallisesti käytetty yhden sisäyksikön avulla yhden huoneen tai tilan lämmitykseen tai jäähdytykseen näin tasapainottaen rakennuksen jäähdytys- tai lämmitystarpeita.

Ilmalämpöpumppu eli ILP, käyttää myös ulkoilmaa sekä lämmönlähteenä että lämpöenergian poistajana ulkoyksikön avulla. Se voi siis lämmittää tai viilentää sisäilmaa riippuen tarpeesta, ainoastaan kylmäaineen kulkusuunta laitteessa muuttuu.

Lämmitystoiminnolla ulkoa kerätty lämpöenergia luovutetaan sisätiloihin ja vastaavasti viilennystoiminnolla sisältä kerätty lämpöenergia siirretään ulkopuolelle.

Maalämpöpumppu eli MLP, tunnettu myös nimellä geotermiset lämpöpumput, hyödyntää maaperän vakaita lämpötiloja ja sopii koko kodin lämmitysratkaisuksi.

Vaikka ulkona olisi kylmä, maaperän syvemmissä kerroksissa lämpötila pysyy vakiona. Näin maalämpöpumppu tarjoaa vakaita ja energiatehokkaita lämmitys- ja jäähdytysratkaisuja ympäri vuoden.

Maalämpöpumpussa asennetaan maaperään joko lämpökaivo eli energiakaivo tai maakeruupiiri, jota käytetään lämpöenergian lähteenä tai viilentämiseen. Lämpöenergia siirretään putkiston avulla sisäyksikölle edelleen käytettäväksi käyttö- tai lämmitysvedeksi. Talvella hyödynnetään maaperän lämpöä ja vastaavasti kesähelteillä maalämpöpumppu voi toimia myös jäähdytykseen lattiaputkiston tai puhallinkonvektorin avustuksella. Puhallinkonvektori muistuttaa ilmalämpöpumpun sisäyksikköä.

Poistoilmalämpöpumppu eli PILP hyödyntää kodin ilmassa jo olemassa olevaa lämpöenergiaa, joka kerätään poistoilmasta ennen kuin se katoaa ulos. Uusimmat poistoilmalämpöpumput ovat niin tehokkaita, että ulos puhallettava ilma lähentelee pakkasasteita, kun ilma on kiertänyt lämpöpumpussa. Omakotitalon rajallisen ilmamäärän takia poistoilmalämpöpumppu tarvitsee avukseen sähkövastuksia.

PILP asennetaan ilmanvaihtokanavien yhteyteen ja se sopii parhaiten uusiin rakennuksiin, joissa on jo ilmanvaihtokanavat. Se sopii myös vanhan ilmanvaihtolaitteen korvaajaksi ja näin edelleen tarpeen mukaan käyttöveden tai rakennuksen lämmitykseen.

Poistoilmalämpöpumpulla saa hoidettua miellyttävän sisäilman, kun laitteella onnistuu talvella sisäilman lämmitys tai vastaavasti kesällä viilennys.

Vaillantilla laatu tarkoittaa kuitenkin vielä enemmän: Vaillant asettaa jatkuvasti uusia standardeja. Esimerkiksi ilmastoystävällisessä lämmityssaneerauksessa lämpöpumpuilla tai ympäristöystävällisillä kylmäaineilla.

• LUE MYÖS: Mitä tarkoittaa ympäristöystävällinen lämpöpumpun kylmäaine? >>

Käyttäjä eli se tärkein on loppuviimeksi keskiössä: laitteet suunnitellaan ja optimoidaan ominaisuuksiltaan juuri laitteen käyttäjälle. Kuten etäohjaus ja erityisen hiljainen äänentaso on yksi Vaillant-lämpöpumppujen vahvuuksista.

• LUE MYÖS: Mikä sen nautinnollisempaa kuin hiljaisuus? Poikkeuksellisen hiljainen lämpöpumppu ei häiritse kotirauhaa >>