Üldist

Tõusvad energia- ja küttehinnad, samuti kasvavad kulutused keskkonnahoiule tekitavad vajaduse energiasäästlike ja keskkonnasõbralike kütteliikide kasutamiseks. Odavaim soojusenergia on see, mille eest ei pea maksma. Selleks on võimalik muuta tarbimisharjumusi ja seeläbi energiat kokku hoida või kasutada hoopis päikseenergiat, mis talletub kevad-suvi-sügis perioodil maapinnas, veekogudes või õhus. Talletunud päikseenergia muundamiseks soojusenergiaks ja selle kasutamiseks hoonete kütmiseks on loodud seade – soojuspump. See toodab energiat enam kui 3 korda rohkem kui ise oma tööks tarvitab. Soojuspumba efektiivsuse näitajaks on COP – Coefficient Of Perfomance, eesti keeles soojustegur. Mida suurem see on seda parem. Tänapäevastes küttesüsteemides on võimalik saavutada tulemusi, kus 1 kWh elektrienergiaga on võimalik toota kuni 5 kWh soojusenergiat.

Tasub teada

Päike
Päikese pinnatemperatuur on ca 5800 °C.
Päikses toimuva termotuumareaktsiooni käigus muudetakse vesinik heeliumiks ning reaktsioon käigus vabanev energia jõuab valgusena maapinnale.

Praktilisi valemeid
P * t =m * c * ΔT

P – võimsus (kW)
t – aeg (s)
c – erisoojus J/kg*ºC, veel 4200 J/kg*ºC
ΔT – temperatuuri muutus

Näide.
1. Kui palju aega on vaja 100 L vee soojendamiseks 50 ºC kraadi võrra kasutades 1000 W (1 kW)-st küttekeha? t = 100 *4200*50/1000 = 21 000 s=5 tundi 50 min 10 kW küttekeha korral, kuluks selleks 35 min.

2. Kui palju energiat sisaldub 1000 l (keskmine akupaak) 80ºC-s vees jahtumisel 40ºC-ni. P*t=1000*4200*(80º- 40ºC)=16 800 000 kWs (kJ) = 46,6 kWh

Aine temperatuuril absoluutne 0 = -273ºC ei sisalda energiat.
• Kõik aine, mis on kõrgema temperatuuriga kui -273 ºC, sisaldab energiat.
• Mida suurem on aine (materjali) tihedus, seda rohkem energiat on võimalik sellesse salvestada. Sama suurusega rauatükis on rohkem energiat kui puutükis.
• Erinevatel materjalidel on erinev soojusjuhtivus. 80 ºC vesi kõrvetab kätt, aga sama temperatuuriga kuiv saun tundub jahedana. Mida suuremaks muutub niiskus, seda kuumemana temperatuur tundub.

Pinnase koostis ja niiskus on piirkonniti väga erinev. Kuiv ja liivane pinnas sisaldab vähem energiat kui niiske savipinnas. Selle kompenseerimiseks kasutatakse maasoojuspumpadega küttesüsteemides pikemaid maasoojuskollektoreid. Kütuste võrlustabelid Tabel 1. Näitab erinevate kütuste teoreetilist energiasisaldust. Tegelikkuses tuleb arvestada katla kasuteguriga.

Kütuste võrlustabelid
Tabel 1. Näitab erinevate kütuste teoreetilist energiasisaldust. Tegelikkuses tuleb arvestada katla kasuteguriga.

Elekter (kWh)	Õli (kbm)	Kasepuit (kbm)	Lepapuit (kbm)	Pellet (kbm)
1	0,00010	0,00077	0,00092	0,00032
9 844	1	7,54	9,01	3,13
1 300	0,13	1	1,19	0,42
1 088	0,11	0,84	1	0,35
3 125	0,32	2,4	2,87	1

Näide.
Kui palju kWh sisaldub 35 m3 kasepuidus.

Liikudes kasepuidu veerus kohale 1 saame, et 35 x 1 300= 45 500 kWh

Tabel 2. Näitab kütmisel saadvat energia hulka arvestades erinete katelde keskmiseid kasutegureid %-des.

Elekter (kWh) 95%	Õli (m3) 85%	Kasepuit (m3) 75%	Lepapuit (m3) 75%	Pellet (m3) 85%
1	0,00011	0,00097	0,00116	0,00036
8 805	1	8,55	10,21	3,13
1 026	0,11	1	1,19	0,37
859	0,097	0,84	1	0,31
2 796	0,32	2,72	2,87	1

Näide.
Olemasolev katel, mis töötab õliga ja tema kasutegur on 85% on plaanis asendada elektrikatlaga (kasutegur 95%). Milline saab olema elektrkulu, kui seni kulus 3 m3 õli.

Õli veerus 1 m3 vastav elekrihulk on 8 805 kWh. 3 x 8 805= 26 415 kWh.

Gaaside kütteväärtused

	Kcal/Nm3	MJ/Nm3	kWh/Nm3
Maagaas	8 900	37,1	10,3
Propaan	22 400	93,6	26,5
Butaan	29 500	123,6	34,3
Biogaas	5 400	22,6	6,3

2,1 tonni pelleteid = 1 m3 kütteõliga
1 tonn pelleteid = 1,5 m3
1 tonn pelleteid = 4 800 kWh

HOONE ENERGIATARVE JA KÜTTEVÕIMSUS

Energiavajaduse arvutamine on suhteliselt keeruline ja seda eriti vanemate majade puhul. Energiatarvet mõjutavad energialekked, kasutatud soojustusmaterjal ja selle paksus, maja asend tuulte suhtes, eluruumide suurus ja paljud muud tegurid. Soojus kandub (kaob) läbi seinte, akende, jmv ning ventilatsiooniga.

Loomuliku ventilatsiooniga hoone ligikaudne energiakadu jaotub alljärgnevalt: läbi
• Akende 35%
• Seinte 20%
• Lae ja katuse 15%
• Põranda ja keldri 15%
• Ventilatsiooniga 15%
(väärtused sõltuvad suuresti soojustusest ja materjalidest)

Küttevõimsuse arvutamiseks võib kasutada valemeid:

Pt = U x A x (Ts – Tv)
Pv = mõhk x cp,õhk x (Tvent,v – Tvent,s)

, kus:
A – hoone osa (aken, sein, lagi jne) pindala (m2)

Cp,õhk – õhu erisoojus, 4,18 (kJ/kg, ˚C)

mõhk – õhuvool (kg/s), normaalolekus (õhurõhk 1013 bar, temp 20˚C) on õhutihedus 1,2 kg/m3. Õhuvoolule 1 m3/s = 1,2 kg/s

Pt – küttevõimsus soojusjuhtivusest (soojaülekandest), (W)

Pv – küttevõimsus ventilatsioonist, (W)

Tv – välistemperatuuri arvutuslik väärtus, (˚C), Eestis -24˚C

Ts – soovitud sisetemperatuur, (˚C)

Tvent,s – sissepuhkeventilatsiooni õhutemperatuur , (˚C)

Tvent,v – väljatõmbeventilatsiooni õhutemperatuur , (˚C)

U – soojusjuhtivuse koefitsient (W/m2, ˚C)

Kõigi erinevate hooneosade soojaülekannetest ning ventilatsioonist tingitud soojakao liitmisel saamegi hoone vajaliku küttevõimsuse.

Soojusjuhtivuse koefitsiente:
• Vanemate majade sein = 0,6 W/m2,˚C
• Uute majade sein = 0,16 W/m2, ˚C
• Aknad = 1...3 W/m2,˚C (vastavalt uued selektiivklaasiga ja vanad kahe raamiga aknad)

Diagramm näitab küttevõimsuse vajaduse varieeruvust sõltuvalt hoone tüübist

Küttevõimsus W/1 kraadi välis-ja sisetemperatuuri erinevuse kohta

500 W/kraad	– 1900 aastatel ehitatud eraldi asetsev elamu
400 W/kraad
300 W/kraad	– 1950/60 aastatel ehiatud eraldi asetsev elamu
	– 1980-ndatel ehitatud suurem maja
200 W/kraad	– 1980-ndatel ehitatud väiksem maja
100 W/kraad	– uuemad majad
	– väga hea isolatsiooni ja 4 kordsete pakettakendega maja
0 W/kraad

Näide.
Milline on küttevajadus 1980-ndel ehiatud suuremal majal, kui arvestuslik välistemperatuur oleks -20 ˚C ja toatemperatuur +20 ˚C.

Temperatuuri vahe on 40 kraadi ja diagrammilt saame iga kraadi kohta 250 W ehk küttevõimsuseks tuleb 40x250= 10 000W= 10 kW