Polarsolin uudenlainen hybridijärjestelmä kerää kiinteistölämmön läpi vuoden
Joensuulainen startup-yritys Polarsol on kehittänyt kiinteistön lämmitykseen hybridijärjestelmän, joka kerää samalla keräimellä aurinkolämpö-, ilmalämpö- ja kiinteistön hukkalämpöenergian talteen.
Polarsolin järjestelmään kuuluvalla lämmönvaihtimella saadaan lämpöenergia talteen myös viemäriin laskettavasta poistovedestä. Maan alle sijoitettava lämpöakku varastoi lämpöenergiaa lyhytaikaiseen käyttöön pimeää ja kylmää sääjaksoa varten. Yhdistelmäpaketti tarjoaa huomattavasti nykyisiä järjestelmiä korkeamman vuosihyötysuhteen.
Polarsolin tuotekehityksessä on lähdetty siitä, ettei yksikään uusiutuvan energian muodoista tarjoa lämpöä tasaisen kustannustehokkaalla tavalla ympäri vuoden. Jokaisella on oma sesonkinsa, jonka aikana se tuottaa energiaa optimaalisella tavalla. Järjestelmään kuuluvat lämpöpumput vaativat vielä toistaiseksi ulkopuolista sähköenergiaa.
”Ohjausjärjestelmämme seuraa koko ajan järjestelmäkokonaisuuden lämpötiloja ja laskee, mistä järjestelmän energiamuodosta lämpö kannattaa kullakin hetkellä ottaa. Lämpö otetaan auringosta silloin kun sitä tulee ja poistoilmalämmöstä, poistoviemärivedestä tai ulkoilmasta silloin, kun se on kannattavinta. Lämpö voidaan myös varastoida lämpöakkuun silloin, kun se on kannattavaa ja palauttaa sieltä käyttöön pimeänä ja kylmänä jaksona”, Polarsolin markkinointipäällikkö Erik Raita kertoo.
Polasol-järjestelmään kuuluvan lämpöpumpun mitattu SCOP-vuosihyötysuhde on Joensuun seudulla noin 5, eli 1 kWh sähköä tuottaa 5 kWh lämpöä.
Uuden kategorian aurinkopoistoilmakeräin
Polarsolin keräin-lämmönvaihdinkokonaisuus on niin omintakeinen, että sille ei ole tällä hetkellä kuvaavaa tuotekategoriaa.
”VTT ehdotti keräimellemme uudenlaista tuotenimeä aurinko-ilmalämpökeräin, englanniksi solar-air collector. Me kokeilemme tuotteellemme nyt nimitystä aurinkopoistoilmakeräin. Tämä kuvaa sitä, että kyseessä on aivan uusi tuotekategoria”, Raita sanoo.
Raita kertoo, että keräimen hyötysuhde on erittäin korkea. Aurinkokeräimen lisäksi samassa keräimessä on ilman lämmöntalteenotto ulkoilmasta tai rakennuksen lämpimästä poistoilmasta, mikä nostaa lämmön tuoton perinteiseen aurinkokeräimeen nähden noin kymmenkertaiseksi koko vuoden keskiarvona laskettuna.
”Itse aurinkokeräinominaisuus on täysin samaa luokkaa kuin markkinoiden muilla parhailla aurinkokeräimillä. Keräimen lämpöenergian tuotossa ilmalämmön osuus on 85 prosenttia ja aurinkolämmön osuus 15 prosenttia”, Raita sanoo.
Maalämpöpumpun korvaaja?
Polarsolin järjestelmä kilpailee periaatteessa myös maalämpöpumppujen kanssa. Maalämpökaivoja ei tarvita, kun suurin osa energiasta otetaan lämmöntakaisinoton kautta. Maalämpöjärjestelmän keskimääräinen investointikustannus on 18 000 – 20 000 euroa, Polarsolin 15 000 euroa.
Kuitenkin Polarsolin keräimillä voidaan parantaa jo asennetun maalämpöjärjestelmän hyötysuhdetta ja käyttöikää. Maalämpöpumppu ja Polarsolin kattokeräinjärjestelmä voidaan yhdistää samaan kokonaisuuteen, jolloin jo porattuja lämpökaivoja voidaan hyödyntää lämpöakkuina.
”Maalämpöjärjestelmän tuotto paranee merkittävästi, kun lämpökaivoon ajetaan hybridijärjestelmän tuottamaa lämpöenergiaa. Lämpöpumppu pyörii silloin lähempänä optimialuettaan, mikä lisää sen hyötysuhdetta ja myös käyttöikää”, Raita sanoo.
Myös suurempiin kiinteistöihin
Tavallisessa kerrostalossa menee valtavasti lämpöenergiaa hukkaan poistoilman ja viemäriveden mukana, Motivan mukaan 40 – 55 prosenttia käytetystä kokonaisenergiasta. Lisäksi varsinkin vanhemmissa kerrostaloissa ikkunoiden, ulko-ovien ja rakennusvaipan kautta tapahtuvat häviöt ovat huomattavan suuret. Tulevissa lähes nollaenergiataloissa nämä hukkaenergiat on mahdollista saada entistä tarkemmin talteen lämmöntalteenoton kautta.
Polarsol-järjestelmät sopivat myös liiketiloihin ja teollisuuteen. Ruostumattomasta teräksestä tehty lämmönvaihdin kestää agressiivisiakin olosuhteita ja jopa 600 °C lämpötiloja.
”Polarsolin hybridijärjestelmän takaisinmaksuaika on eri kohteissa 5 – 6 vuoden luokkaa. Näin myös kerrostaloissa. Tavallisessa kerrostalossa kokonaisvaltainen investointikustannus asennuksineen on suuruusluokkaa 150 000 euroa”, Raita lupaa.
”Mitä enemmän kohteesta menee lämpöä harakoille, sitä paremmat edellytykset se tarjoaa Polarsolin järjestelmälle. Kylpylä voisi olla melko ihanteellinen kohde.”
Polarsolin hybridijärjestelmä soveltuu myös suorasähkölämmitystaloihin. Suorasähkölämmitys muutetaan silloin ilmalämmityksellä toimivaksi, jolloin vesikiertoista lämmitysjärjestelmää ei tarvitse lisätä sähkölämmiteiseen kiinteistöön.
Lupaavat näkymät
Polarsol Oy on perustettu vuonna 2009. Yritys on tähän vuoteen asti keskittänyt panoksensa tuotekehitykseen. Nyt järjestelmä on viritetty ja testattu toimintavalmiiksi, joten on koittanut aika panostaa markkinointiin. Muun muassa VTT on ollut toteuttamassa järjestelmän sertifiointia. Pilottikiinteistöjen anturointidata näkyy Polarsolin nettisivuilla.
”Lanseerasimme julkisen seurantamahdollisuuden syyskuussa 2015, koska olemme varmoja, että tuottolaskelmamme pitävät paikkansa”, Raita sanoo painokkaasti.
Kiinnostus on Raidan mukaan ollut runsasta ja pilottikohteita on noussut sekä Suomeen että ulkomaille. Yritys on syksyllä tehnyt muun muassa kaupat viiden miljoonan asuinneliön lämmitysjärjestelmistä Kazakstanissa järjestettävän EXPO 2017 maailmannäyttelyn yhteyteen rakennettavasta kerrostaloalueesta.
”Tarkoitus olisi kuitenkin pysyä ensisijaisesti Suomen markkinoilla seuraavat kaksi vuotta, jotta kaikille järjestelmille saadaan niin sanottu proof of consept eli niiden toimivuus osoitetaan kotimarkkinoilta. Kun järjestelmät toimivat Suomessa, ne toimivat missä vain. Täällä on niin haasteelliset ilmasto-olosuhteet”, Raita sanoo.
Yrityksen omistavat hybridijärjestelmän kehittäjä, Venäjältä Suomeen kotoutunut tekniikan tohtori Anton Serbin sekä muutama yksityissijoittaja. Suunnitelmissa on jopa mahdollinen pörssiin listautuminen muutaman vuoden päästä.
Tällä hetkellä yritys tekee vielä tappiota suurten tuotekehityskulujen vuoksi. Parin vuoden päästä pitäisi viivan alla olla jo plusmerkki. Rahoituskuilua helpottaa EU:n Horisontti 2020 -ohjelmasta syksyllä saatu kansainvälistymisrahoitus, joka tuli Tekesin myötävaikutuksella.
Kaiken ytimessä lämmönvaihdin
Polarsolin kokonaisjärjestelmä sisältää seuraavat komponentit: aurinkoilmalämpökeräin, lämminvesivaraaja, hukkalämmöntalteenottaja, lämpöakku ja lämpöpumppu sekä järjestelmää ohjaava ohjausjärjestelmä. Lämpöpumppuja lukuunottamatta komponentit ovat Polarsolin omaa tuotantoa ja pitävät sisällään yrityksen kehittämät innovatiiviset lämmönvaihtimet.
Anton Serbinin kehittämä ohutlevyn työstömenetelmä mahdollistaa lämmönvaihtimien 0,3 mm paksuisten ruostumattoman teräslevyn urittamisen ilman lujuuden menetystä. Näin valmistetut aaltopellit hitsataan kiinni toisiinsa, jolloin syntyy jäykkä rakenne, jossa on hyvin suuri virtausala ja lujuus. Valmistusmenetelmän ansiosta absorberin pinta-ala sisältää ennätysmäärän lämmönjohtokanavia.
Sekä aurinkoenergian että ilmalämmön keräämisen hoitaa aurinkopoistoilmakeräin, joka ytimenä on PolarSolin patentoima lämmönvaihdin. Samaan lämmönvaihtimeen perustuvat hukkalämpörekuperaattorit keräävät suurimman osan ilmanvaihdon ja jäteveden hukkalämmöstä ja palauttavat sen lämminvesivaraajaan tai -säiliöön. Rekuperaattorit kestävät hyvin kuumuutta ja pystyvät ottamaan lämpöä talteen myös savukaasuista.
Maan alle sijoitettu vesisäiliö toimii lämpöakkuna ja lyhytaikaisena varalämmönlähteenä. Sitä on tarkoitus hyödyntää vain silloin, kun mistään muualta ei ole edullisesti saatavilla lämpöä, eli kovalla pakkasella ja pimeällä. Luvian 300 m2 omakotitalo selviää 6 kuution lämpöakun turvin noin viikon.
Hybridijärjestelmä on skaalautuva, joten se soveltuu erikokoisiin kohteisiin. Noin 150 m2 omakotitaloon rakennettu hybridijärjestelmä maksaa noin 15 000 euroa.
Netissä on useita reaaliaikaisesti seurattavia Polarsolin pilottikohteita. Esimerkiksi Multialla sijaitseva kolmikerroksinen 350 m2 hirsitalo, joka suunniteltiin varta vasten Polarsolin varaan. Joensuussa on 150 m2 entinen öljylämmitteinen talo, joka vaihdettiin vuonna 2012 Polarsolin tekniikalle.
Kohteen seurantakaavio näyttää yksityiskohtaisesti, mikä lämmöntuotantoyksikkö on päällä milläkin hetkellä ja paljonko Polarsolilla on saatu energiaa.
Kohteet löytyvät osoitteesta www.polarsol.com kohdassa kohteet.
