Tukkitie 1 - aurinkokeräin

Zoomaa maalaamalla hiirellä - poista zoom tuplaklikillä | Näytä päivä: | Näytä vuorokausi: | Näytä kaikki

Mistä tässä on kyse

Tämä on vuorokausittain päivittyvä seurantasivu itse rakennetun ilmaa lämmittävän aurinkokeräimen toiminnasta. Rakennettu aurinkokeräin on liitetty omakotitalon IV-koneen tuloilmakanavaan siten, että IV-kone imee kaiken tuloilmansa eli n. 60 l/s ilmaa keräimen läpi. Tavoite ja toimintaperiaate on siis yksinkertainen: aurinko paistaa keräimeen sisään ja lämmittää siellä kiertävää ilmaa. Lämmin ilma tuo teoriassa energiansäästöä kun taloon tuleva tuloilma lämpiää.

Tarkoituksena on todentaa talven aikana toimiiko keräin edes periaatteessa. Keräin on asennettu telineeseen maanvaraisesti talven ajaksi ja jos keräin toimii on sille pysyvämpi paikka olemassa talon katolla matalalla lappeella.

Keräimestä

Rakennettu aurinkokeräin on yksinkertainen kapistus ja rakennettu aikalailla jätteistä: tiiviiksi kasattu ja eristetty puusta rakennettu kotelo, jossa on kantena kaksi vanhaa ikkunaa (Kiitos Terhi & Matti!), josta aurinko pääsee paistamaan sisään. Ikkunalasien koko on 110cm x 110cm, karmikoko n. 118cm x 118cm. Pinta-alaa, josta aurinko paistaa keräimeen sisään on siis n. 2.4m², keräimen kokonaispinta-ala ikkunakarmeineen on n. 2.8m². Keräimen sisällä on kolme kerrosta mustaksi maalattua tiivissilmäistä alumiiniverkkoa, jonka lävitse ilma pääsee esteettä virtaamaan. Takakantena on tavallista 5cm paksua styrox-levyä, joka on päällystetty mustaksi maalatulla foliolla. Rakennettaessa on panostettu tiiveyteen tiivistämällä nurkat sikaflex:llä ja teipaten liitossaumat alumiiniteipillä.

Jotta lämpö siirtyisi keräimestä siellä kiertävään ilmaan mahdollisimman tehokkaasti on keräin jaettu kolmeen kanavaan. Tarkoitus on kierrättää kylmää ilmaa keräimessä mahdollisimman pitkään. Alla olevista kuvista näkee, että ilma imetään sisään keräimen vasemmasta alanurkasta, josta ilma kiertää ylös-alas-ylös ja imetään IV-koneeseen eristetyn putken kautta. Kanavat on mitoitettu siten, että IV-koneen 160mm tuloilmaputken virtauma ei kuristuisi.

Joustavaa eristettyä putkea keräimen liittämiseksi tuloilmakanavaan ei osunut kaupassa silmään, joten putki on itse rakennettu joustavasta alumiinikanavasta seuraavasti: alumiiniputki + 2 kerrosta kuplamuovia + 3 senttimetriä lasivillaa + kerros kuplamuovia + aluskatemuovi.

Jotta lämpöhävikki ikkunalasin läpi pienenisi oli ikkunan karmiin asennettu ohut suojamuovi yrityksenä saada ikkunan ja muovin väliin muutaman sentin passiivinen ilmaeriste. Tämä muovi näkyy mm. alla olevassa ensimmäisessä kuvassa, mutta on jo nyt poistettu, koska - no se ei pysynyt aloillaan venyen muodottomaksi auringon lämmittämänä ja liimautuen ikkunalasia vasten.

Mittauksista

Jotta keräimen toimintaa voisi arvioida tulee sen lämpötilavaihteluita jotenkin seurata. Tätä varten on rakennettu Arduino:lla kapine, johon on liitetty neljä lämpötila-anturia ja muutama valoanturi. Samassa tilassa IV-koneen kanssa sattuu olemaan Linux-pohjainen NAS, jossa kapine on kiinni keräten lämpötila- ja valoarvoja minuutin välein. Tämän sivun ylälaidassa olevaan graafiin piirretään mitatut arvot.

Antureista ja mitatuista arvoista

Ulkolämpötila: Tämä on helpoin - mittaa ulkolämpötilaa keräimen taakse varjoon asennetulla anturilla.
Keräimen sisälämpötila: Anturi asennettu keräimen takalevyn läpi puhkaisemalla oikean ylänurkan imuputkiaukon viereen. Käytännössä siis vertaamalla tätä arvoa ulkolämpötilaan nähdään paljonko keräin paisteessa ilmaa saa lämmitettyä. Graafiin ulkolämpötilan ja keräimen sisälämpötilan välinen erotus on värjätty tummalla oranssilla.
Tuleva ulkoilma IV-koneen sisältä ennen LTO-kennoa: Anturi asennettu IV-koneen sisään 'kammioon', johon kylmä ulkoilma imetään tuloilmaputkesta. Tämän lämpötilan tulisi seurata aikalailla keräimen sisälämpötilan muutoksia sillä erotuksella, että ilma ehkä hieman jäähtyy putkessa matkatessaan ja taas lämpiää hieman, koska tuloilmaputki menee muutaman metrin lämpimässä tilassa teknisen tilan katossa.
Jäteilma IV-koneen sisältä LTO-kennon jälkeen: Anturi asennettu IV-koneen sisään kammioon, josta jäteilma puhalletaan katon kautta ulos. Jos (ja kun) jäteilma on tuloilmaa lämpimämpää on se tavallaan hukkaan heitettyä energiaa varsinkin talvipakkasilla.
Keräimeen osuvan valon määrä: Valoanturi asennettuna keräimen päälle ja mittaa keräimeen osuvan valon määrää. Anturissa on jotain epätarkkuutta, koska arvo tuntuu jumahtavan 765 tietämille ja kirkkaan auringonpaisteen vaikutus anturin arvoon on melko pieni. Arvosta kuitenkin näkee sen noustessa n. 765 => 780-790, että keräimeen paistaa aurinko.
Tehowatin vastus päällä ? : Taloa lämmitetään suoralla sähköllä, ilmalämpöpumpulla ja tulisijalla. Suorasähkölämmitys tapahtuu Jäspin Tehowatti-kattilalla vesikiertoisena lattialämmityksenä. Tehowatissa on etupaneelissa LED:it, jotka syttyvät kun lämmitys napsahtaa päälle. Jotta voisi seurata milloin lämmityskattila lämmittää on etupaneelin LED:ien eteen asennettu valoherkkä anturi, jonka pitäisi teoriassa huomata jos ja kun Tehowatin vastukset napsahtavat päälle. Tämä näkyy graafissa violettina sahauksena vastuksen napsuessa päälle.

Ensituntuma

Keräin tuntuu lämmittävän näin syksyauringolla ilmaa yllättävän hyvin. Vaikka keräimen läpi menevä virtaus on n. 60 litraa / s on IV-koneen tuloilma lämmennyt parhaimmillaan melkein 40 asteeseen, joka on nähtävissä esim. tässä.

Ideoita ja ajatuksia

LTO-kennon ohitus: Varsinkin näin syksyllä tuloilma tuntuu lämpiävän tavallaan liikaakin. Kun ilma lämpiää yli asuintilojen sisälämpötilan alkaa LTO-kenno viilentämään lämmitettyä ilmaa ja työntää energiahukkaa taivaalle. Ideaali tavallaan olisi, jos LTO-kennon saisi automaattisesti ohitettua silloin kun tuloilman lämpö ylittää n. 21 astetta. IV-koneessa on peltimoottoriohjattu ohituspelti, jota Arduinosta ohjaamalla voisi komentaa kun anturi antaa yli 21C lämmön. Ehkä. Joskus. Talvipakkasilla tämä tuskin on ongelma.