Kotitalousveden lämmöntalteenotto

Abstract

Tässä diplomityössä keskitytään vedestä tapahtuvaan lämmöntalteenottoon kotitalouden näkökulmasta. Rakennusten ilmanvaihdossa on nykyisin yleistä lämmöntalteenotto, ja tulevaisuudessa voitaisiin ottaa enemmän esille myös veden lämmöntalteenottoa. Rakennusten lämpimässä vedessä on suuri energian säästöpotentiaali, jonka hyödyntämiseen lämmöntalteenotossa pyritään. Energiaa säästyy, kun lämpöä otetaan talteen kaikenlaisista ulkoilmaa kuumemmista lämpötiloista. Lämpimän viemäriveden osuus kotitaloudesta poistuvasta hukkaenergiasta on noin 15–20 %.

Kuumavesi on tämän työn laskelmissa 55-celsiusasteista, ja kylmäveden lämpötilana käytetään 5 celsiusastetta. Lämmin käyttövesi saadaan sekoittamalla sopiva määrä kuuma- ja kylmävettä. Lämpimästä, esimerkiksi suihkun noin 37-celsiusasteisesta vedestä otetaan lämpöä talteen, ennen kuin se johdetaan viemäriin.

Tyypillinen veden lämmöntalteenottolaite on lämmönvaihdin. Lämmönvaihtimessa kylmempi vesi lämpenee sen läheltä kulkevan kuumemman veden ansiosta. Suihkua varten on markkinoilla tarjolla lämmöntalteenottolaitteita. Jo pelkästään suihkun käytössä näiden laitteiden avulla saadaan useita kymmeniä euroja säästöä vuodessa henkilöä kohden, jos suihkuvettä kulutetaan keskimääräisesti.

Lämmöntalteenottolaitteita voidaan sijoittaa esimerkiksi suihkun alle tai suihkukaapin alatilaan. Suihkukaapin alaosa on erinomainen paikka lämmöntalteenottolaitteelle muutamista syistä. Tällaiseen paikkaan asetettuna se ei vie ylimääräistä tilaa. Valmistajat voivat asentaa lämmöntalteenottolaitteen valmiiksi suihkukaappiin, jolloin kuluttaja säästää asennuskustannuksia. Suihkukaapin käyttö ylipäätään on suositeltavaa sen homeriskiä pienentävän vaikutuksen kautta. Uutta lämmöntalteenottolaitetta suunniteltaessa pitää ottaa huomioon Rakentamismääräyskokoelman määräykset kiinteistöjen vesi- ja viemärilaitteistoille. Niiden pyrkimys on varmistaa ensisijaisesti veden puhtaana pysyminen sekä vesilaitteiston kestävyys, jolla estetään vesivahingot.

Työssä tarkastellaan hieman myös suuremmassa mittakaavassa veden lämmöntalteenottoon käytettyjä keinoja, jotta voidaan verrata, sopisivatko ne kotitalouksiin. Esimerkkinä suuremmasta kohteesta mainittakoon, että ilmalämpöpumpuissa tunnettua lämpöpumpun periaatetta hyödynnetään Helsingin Energian lämpöpumppulaitoksessa otettaessa lämpöä talteen jätevedestä.

The focus in this master’s thesis is on heat recovery from household water. Nowadays, ventilation systems in buildings often include heat recovery, and it is possible that water heat recovery could be increasingly located in households of the future. There is significant potential for energy savings in warm water in buildings, and heat recovery is one such way of making these savings. Heat recovery is useful in situations where the inside temperature is higher than the outside temperature, and warm waste water forms 15–20% of household waste energy.

In this thesis hot water signifies water of 55 °C and cold water is taken to mean water at 5 °C. Warm water is produced by mixing together suitable amounts of hot and cold water. In cases of warm shower water (approximately 37 °C) the heat is recovered before the water is conducted into drains.

A typical water heat recovery device is a heat exchanger. In this device colder water warms up due to the warmer water which runs nearby. Heat recovery devices for shower water are readily available on the market, and they can decrease the cost of shower water by up to fifty euros per person per year, if the amount of water used is about average.

Heat recovery devices can be located under the shower or on the lower part of the shower cabin. The latter is an excellent choice for such a device due to the fact that it would take up relatively little room. Furthermore, it is often the case that manufacturers could have already installed it into the shower cabin, which means less cost for the consumer. Finally, the use of the shower cabin is recommended in all cases because it can decrease the risk of mold. When developing a new heat recovery device, orders of articles for household water and drain devices must be taken into account. The main aims are to ensure the drinkability of water by not making it any dirtier; and to keep the device strong, thereby preventing water damage to buildings.

This thesis also addresses water heat recovery on a slightly broader scale in order to examine whether it might be suitable for household purposes. One such example of this larger scale is the heat pumps that are used in Helsingin Energia’s heat pump plant when heat is extracted from waste water.