Passiivmaja küttesüsteemid

Kuigi sageli arvatakse, et passiivmaja pole üldse vaja kütta, tuleb selle ruumide soojendamiseks siiski lisada vabasoojusele 15 kWh/m² soojusenergiat aastas. Passiivmajade e liginullenergiahoonete kütmiseks on mitu lahendust, millest võiksid Eesti oludesse sobida alljärgnevad.

Kompaktseadmega süsteem

Kompaktseade (CHPU – compact heat pump unit – joonis 1), mis kütab ja ventileerib ruume ning soojendab tarbevett, koosneb:

• EC-mootoritega sissepuhke- ja väljatõmbeventilaatorite ning filtritega F7, G4 varustatud vastuvoolu-plaatsoojustagastiga ventilatsiooniseadmest;
• järelsoojenduskalorifeerist;
• umbes 200-liitrisest akupaagist;
• 1–1,5 kW-sest soojuspumbast ning
• juhtimiskeskusest.

Kompaktseadme soojustagastisse sisenev välisõhk eelsoojendatakse (soovitatavalt maa-õhk- või maa-glükool-tüüpi soojusvahetis) plusstemperatuurini, et vältida soojustagasti (nt Genvex Combi 185 L + 4 ⁰C – joonis 2) jäätumist.

Edasi liigub õhk vastuvoolu-plaatsoojustagastisse, mille temperatuurikasutegur on tavaliselt 75–90 %. Soojustagastist väljunud heitõhust võetud soojuse saadab väike (1–1,5 kW) soojuspump akupaaki. Akupaaki talletatud soojust kasutatakse tarbevee soojendamiseks ja ruumide kütmiseks. Akupaagi, mis on varustatud 1 kW-se elektriküttekehaga (nt Genvex Combi 185 L), võib soovi korral ühendada päikesekollektoritega. Ruume köetakse järelküttekalorifeeris + 41 ⁰C-ni soojendatud sissepuhkeõhuga.

Kompaktseadmete küttevõimsus on 0,5–2,7 kW (kui soojendatakse ainult ventilatsiooniõhku ning välisõhu temperatuur on –7 ⁰C) ja sissepuhkeõhu temperatuur ei ületa tavaliselt + 41 ⁰C. Üle + 52 ⁰C ei tohiks temperatuur tõusta, sest siis võib siseõhk liiga kuivaks muutuda ning ventilatsioonikanalites olev tolm kõrbema minna.

Suurima vabasoojusega, s.o päikese, inimeste, seadmete ja valgustite poolt soojendatud ruumi (nt elutuppa) tuleb paigaldada temperatuuriandur.

Kütmisel on soojusteguri COP (ingl coefficient of performance) väärtus 2,28 ning tarbevee soojendamisel 2,31 (kui välisõhu temperatuur on –7 ⁰C ning kasutatakse nt kompaktseadet Stiebel Eltron LWZ 304 Sol). Ventilatsioonisüsteemi erivõimsus on sõltuvalt tootjast vahemikus 0,29–0,43 Wh/m³. Maksimaalne ventilatsiooniõhuhulk 370 m³/h (kompaktseade Genvex Combi 185 L) võimaldab 300 m² hoones õhuvahetuskordsust 0,5. Kompaktseadmetega varustatud hoonete primaarenergiavajadus on väike – PEtotal ≤ 55 kWh/(m²·a).

Tuleb tunnistada, et passiivmajadele mõeldud kompaktseadmete küttevõimsusest Eesti kliimas ei piisa ning nad on pigem mõeldud kasutamiseks Kesk-Euroopas. Nt kompaktseade Stiebel Eltron LWZ 304 Sol 2,7 kW suudab Kesk-Euroopas sooja tarbeveega varustada ja kütta kuni 200 m², Eestis aga vaid kuni 100 m² köetava pinnaga ühepereelamut. Meil on 150–200 m² väikeelamu kütmiseks vaja sissepuhkeõhukanalisse lisada 1–2 kW-ne elektrikalorifeer või peavad ruumides olema küttekaminad või elektriradiaatorid.

Välispiirded peavad pidama väga hästi sooja, nii et hoone soojuskadu ei ületaks 10 W/m². Et hoone ehitusmaksumus oleks mõistlik ning investeering passiivmajasse end ära tasuks, võib Eesti kliimas siiski pidada reaalseks soojuskaoks 20 W/m².

Kompaktseadme eelis on see, et lahendus on „kõik ühes“ – ruume kütab ja ventileerib ning tarbevett soojendab üks ja sama seade. Seade ei võta palju ruumi ning selle võib paigutada nt majandusruumi pesumasina kõrvale. Paigaldamine on lihtne, seadmesse sisse ehitatud automaatika tagab eri osade hea koostöö ning seadme kasutamisel tekkiva süsiniku jalajälg on väike.

Eesti kliimas sobiks passiivmajadesse pigem keskse akupaagiga süsteem, millesse kuuluvad õli-, gaasi-, pelleti- või halupuukatel (või soojuspump), päikesekollektorid ja tarbevee-soojusvaheti. Põrandaküttesüsteemile on soovitatav eelistada radiaatoreid, sest need reageerivad kiiremini ruumides tekkivale vabasoojusele.

Pelleti-, puidu-, gaasikatla või kaminaga süsteem

Pelleti-, puidu- või gaasikatla (piisab võimsusest 3–5 kW) või kaminaga süsteemis kontrollitakse katla tööd ruumitemperatuuri-, mitte välisõhutemperatuurianduri järgi. Pelletikaminate kasutamisel tuleb hoolitseda selle eest, et ruume üle ei köetaks. Kiirgussoojuse ja küttesüsteemi mineva soojuse suhe ei tohiks olla üle 20/80. Põlemisõhk tuleb kaminatesse ja kateldesse võtta väljast, mitte ruumist, sest passiivmajad on väga õhutihedad. Kui õhuhulgad tasakaalust välja lähevad (nt kui midagi juhtub sissepuhkeventilaatoriga), peavad katel või kamin ja ventilatsioonisüsteem automaatselt välja lülituma. Kaminate ja katelde uksed ja luugid olgu õhutihedad.

Pelletikaminale (8 kW) sobib 300–500-liitrine ning halupuukaminale ca 1000- liitrine akupaak. Tuleb hoiduda kamina sagedasest sisse- ja väljalülitamisest – see suurendab elektrienergiakulu. Tarbevee soojendamiseks on otstarbekas süsteemi ühendada päikesekollektorid. Hea lahendus on kihtsalvesti (ingl stratified storage tank, nt Sonnenkraft Comfort E – joonis 3), mis võimaldab võtta paagi ülaosast kuumemat vett tarbevee soojendamiseks ning alaosast külmemat ruumide kütmiseks. Tarbevett soojendatakse soojusvaheti abil, et legionella-bakterid ei saaks tarbevees paljuneda. Passiivmajas kulub ainult 1,5 l kütteõli või 1,5 m³ maagaasi köetava pinna ruutmeetri kohta aastas.

Soojuspumbaga süsteem

Soojuspumbaga süsteemis võib kasutada õhk-vesi- või maasoojuspumpasid, nt õhk-vesisoojuspumpa Viessmann Vitocal 200-S (joonis 4) (COP kuni 4,6) või päikeseküttega kombineeritud soojuspumpasid (nt seeriast Sonnenkraft Solar Compleet – joonis 5).

Köetava pinnaga 150–300 m² passiivmaja jaoks piisab 3–6 kW-st õhk-vesi-soojuspumbast, mille eelis on väike investeerimismaksumus. Tavalise hoonega võrreldes on passiivmaja maasoojuspumba maakontuuri jaoks vaja vähem maad ning süsteem on seetõttu odavam. Soojuspump peab olema õige suurusega, sest liiga suure või väikese võimsusega soojuspump suurendab elektrienergiakulu ja sellega ka hoone primaarenergiavajadust.

Passiivmaja küttesüsteemi valimisel on vaja arvestada mitut tegurit, sealhulgas hoone orientatsiooni ilmakaarte suhtes, köetava pinna suurust, välispiirete soojusläbivust, krundi suurust, ehituseelarvet ja kasutusmugavust. Otsest elekterkütet on soovitatav vältida, sest see suurendab hoone primaarenergiavajadust. Lisateave Passive House Institute; www.genvex.dk; www.viessmann.ee; www.sonnenkraft.com.

Artikli autor on MARKO MEREVOO, Savenergy OÜ

Artikkel ilmus ajakirjas Keskkonnatehnika 1/2013 lk 30–31

Foto: Passiivamaja Saksamaal. Passivhaus Institut / Wikimedia Commons CC BY-SA 3.0