Tässä on Ivar Giaeverin käsitys siitä, onko ilmastonmuutos todellinen. Giever sai fysiikan nobelin 1973.
Luo energiaa ilmasta – huoneilman kosteus pois yksinkertaisella kuivaimella
Näin syksyn tullen verannat ja kesämökit ovat melkoisen kosteita paikkoja. Varsinaista sähkölämmittämistä ei millään vielä viitsisi aloittaa. Voisiko ylimääräinen kosteus lähteä pois vähemmällä sähkönkulutuksella?
Verkosta löytyi mielenkiintoinen tee-se-itse-kuivainprojekti yksinkertaisilla kaupasta löytyvillä halvoilla osilla.[1]
Yksinkertainen laskutoimitus myös paljastaa yllättävän ominaisuuden: lämmityksen täydentäjänä käytettävä ilmankuivain lämmittää taloa enemmän kuin mitä se kuluttaa sähköenergiaa. Ja tämä siis ilmankuivauksen lisäksi.
En ole tätä itse testannut. Lisätään ikuisuusprojektilistaan.
Peltier-elementti
Peltier-elementti on yksinkertainen kahdesta eri materiaalista muodostettu levy, joka siirtää lämpöä toisesta levystä toiseen, kun levyihin kytketään sähkövirta.[3]
Elementti ei siirrä yhtä paljon lämpötehoa kuin mitä se vie sähkötehoa. Elementtiä ei siis ole järkevää käyttää sähkölämmittimenä eli mikään lämpöpumppu se ei ole. Sen sijaan se on hiljainen pienitehoinen jäähdytin.
Käytännön elementtien tietoja löytyy viitteestä [2]. 60 – 100 W elementtejä löytyy eBaystä ja Alibaba expressistä muutaman dollarin hintaan. Sellainen saattaa löytyä mm. poisheitettävästä autojääkaapista sopivine virtalähteineen.
Ilmankosteuden poisto
Helpoiten veden saa pois ilmasta jäähdyttämällä ilmaa kastepisteen alapuolelle.
Projekti [1] kytkee Peltier-elementin kummallekin puolelle tietokoneista tutut jäähdytysritilät, isot kuumalle puolelle ja pieni kylmälle puolelle.(***)
Kylmä puoli jäähdytetään noin nolla-asteiseksi. Peltier-elementti siirtää kylmän puolen jäähdytysriman lämmön kuuman puolen jäähdytysrimoihin. Silloin kylmään jäähdytysrimaan alkaa kondensoitua ilmasta vettä, ja kun vettä on kondensoitunut tarpeeksi, vesi alkaa tippua alla olevaan astiaan.
Ilman joutumista jäähdytysrimaan voi nopeuttaa tuulettimilla.
Siinä kaikki.
Sopiva kosteus
Kuiva ilma eristää lämpöä paljon paremmin kuin kostea. Tunnet olosi heti lämpimämmäksi, jos kosteutta ei ole liikaa. Jonkinlaisena rajana pidetään yleensä 60% suhteellista kosteutta, jonka yläpuolella ihminen tuntee olonsa aina epämiellyttäväksi.
Kun kosteaa ulkoilmaa tuodaan sisään, joskus se on niin kosteaa, ettei normaali sisälämmityskään riitä laskemaan suhteellista kosteutta 60% alapuolelle. Seuraavassa taulukossa on joitakin esimerkkejä rajoista, joiden yläpuolella sisäkosteus nousee 60% yläpuolelle.
| Ulkolämpötila | Ulkoilman suht. kosteus | Sisälämpötila |
| > 5 C | 100 % | <13 C |
| 8 C | > 93 % | <15 C |
| 10 C | 100 % | <18 C |
| 13,5 C | 100 % | 21,5 C |
| > 15 C | 100 % | <23 C |
Esimerkiksi jos huonelämpötila on 21,5 astetta ja sinne tuodaan ulkoa sumuista (suhteellinen kosteus 100%) yli 13,5 asteista ilmaa, ilman suhteellinen kosteus ei sisällä lämmetessäänkään laske alle 60 %:n.
Kuinka paljon vettä pitää ottaa pois
Jos ilma on esimerkiksi tyypillisen syksyinen ja ilman lämpötila on 8 astetta ja suhteellinen kosteus ulkona 80%, kuinka suuri on ilman kosteus sisällä, jos ulkoilma tuodaan sellaisena sisään ja muuten lämmittämättömän asunnon ihmisten ruumiinlämpö ja normaali elämä lämmittää sisääntuodun ilman 15 asteeseen?
Laskutoimitus ei ole helppo, koska suhteellinen kosteus ei käyttäydy minkään helpon laskutoimituksen mukaan. Apuna joudutaan käyttämään laskinta tai taulukkoa. Tässä käytin apuna verkosta löytynyttä laskinta [4].
Ilmassa, jonka lämpötila on 8 astetta ja suhteellinen kosteus 80%, on vettä 5,5 grammaa kilossa.
Kun 5,5 grammaa vettä kilossa ilmaa tuodaan sisään ja ilma lämpenee 15-asteiseksi, sisäilman suhteellinen kosteus on 52%. Se on vielä siedettävää, mutta Suomessa optimaalisena pidetään huomattavasti pienempää kosteutta, 35-40%.(*) Jotta sisäilman suhteellinen kosteus laskee 40% tasolle, ilman lämpötilaa on nostettava tai sitten ilmaa on kuivattava.
Jos ilman lämpötilaa halutaan nostaa kunnes suhteellinen kosteus on 40%, ilmaa on lämmitettävä neljä astetta aina 19 asteiseksi asti. Eli aletaan lähestyä normaalia huoneenlämpöä ja tavallista lämmittämistä.
Jos kuitenkin pistetään lisää vaatetta päälle, ilman kuivaus kelpaa sisäilman tekemiseen miellyttäväksi. Pienessä huoneessa (3 kertaa 4 kertaa 2,5 metriä = 30 m³) viisitoista asteisen ilman suhteellisen kosteuden pudottamiseen 51%:sta 40%:iin riittää, että ilmasta otetaan pois puoli desilitraa vettä.
Jos ilma vaihtuu suositusten mukaisesti kerran kahdessa tunnissa, pienen huoneen ilmasta on saatava pois neljännesdesi vettä tunnissa. Kuusi desilitraa vuorokaudessa.
Suhteellinen kosteus ei saisi pudota alle 25%, joten kuivaus kannattaa lopettaa ajoissa.
Energian kulutus
Lähteissä ei valitettavasti ole niin tarkkoja tietoja, että energiankulutusta voisi arvioida kuin suunnilleen.
Mutta voimme pitää perustilanteena sitä, että asuntoa lämmitetään kunnes suhteellinen kosteus ja lämpötila yhdessä alkavat tuntua mukavalta.
Laite itsessään ei hukkaa energiaa, koska kaikki laitteeseen tuotu sähköenergia muuttuu lämmöksi. Tämän vuoksi jos kuivauksella saadaan sisäilma miellyttäväksi jo alemmassa lämpötilassa, energiaa ilmankuivaimen kanssa aina kuluu vähemmän kuin pelkällä lämmityksellä. Ilmankuivan vain yksinkertaisesti korvaa osan lämmityksestä – joissain tapauksissa jopa kokonaan.
Yllättäen ilmankuivain myös tuottaa energiaa ”ilmaiseksi”.
Vesihöyryn muuttuminen vedeksi vapauttaa energiaa kun vain pidetään huolta ettei tuo vesi haihdu takaisin ilmaan talon sisällä. Jos päivässä kerätään esimerkissä ollut kuusi desilitraa vettä, tiivistymisessä vapautuu 0,4 kWh:n edestä lämpöä. Kyseessä on sama energia päinvastaiseen suuntaan, mikä tarvitaan, kun kuusi desilitraa vettä höyrytetään vesikattilassa tyhjäksi liedellä.
Tiivistymisessä vapautuva energia pääasiassa lämmittää vedenkeräimen kylmäpuolta, joten Peltier-elementin on siirrettävä lämpö lämminpuolelle. Peltier-elementti tyypillisesti vaatii energiaa lähes kaksinkertaisesti siirrettyyn lämpöenergiaan nähden. 0,4 kWh lämpöenergian siirtäminen vaatii siis noin 0,8 kWh sähköä. Peltier-elementin tehon on oltava 33 W + häviöt.
Saamme siis 0,8 kWh sähköenergialla 1,2 kWh lämpöä ja kuivatuksen kaupan päälle.
Vuorokaudessa vedenkeräin kuluttaa sähköä alle kymmenellä sentillä. Kaikki tämä menee lämmitykseksi parantaen osaltaan sisäilman miellyttävyyttä.(**)
[1] http://www.rmcybernetics.com/projects/DIY_Devices/homemade_dehumidifier.htm
[2] http://www.mespek.fi/binary/file/-/id/3/fid/605/
[3] https://fi.wikipedia.org/wiki/Peltier-elementti
[4] http://www.lenntech.com/calculators/humidity/relative-humidity.htm
(*) Esimerkiksi Englannissa suositeltu suhteellinen kosteus on paljon korkeampi.
(**) Tämä laskelma ohitti pari melko merkityksetöntä yksityiskohtaa: lasketun tiivistysenergian lisäksi jonkin verran lämpöä syntyy ”jäähdyttämisestä” huoneen lämpöön. Kerätty vesi jossain vaiheessa siirretään ulos, jolloin asunto menettää lämpöenergiaa tuon veden ja ulkoilman lämpötilan erotuksen verran.
(***) Jäähdytinelementin ja Peltier-elementin väliin laitetaan silikonitahnaa lämmönjohtumisen parantamiseksi.
Earth Hour -spesiaali 2016
Earth Hour -hömpötys on tullut käsiteltyä joka vuosi sen verran perusteellisesti, että tänä vuonna kerron vain tarinan.
Sopivasti Earth Hourin alla pyykit valmistuivat pesukoneesta. Vaihtoehdot olivat pistää pyykit saunaan kuivumaan tai kuivausrumpuun.
Pyykeissä on pesukoneen jäljiltä noin litra vettä jäljellä.
Jos pyykit pistää sisällä kuivumaan, tuo litra vettä haihtuu ilmaan ja menee ilmastoinnin mukana kaasuna ulos. Haihtuminen ei tapahdu ilman energiaa, vaan haihtuminen on jäähdyttänyt ilmaa saman energiamäärän, kuin litran huoneenlämpöistä vettä kiehuttaminen vie.
Kuivausrumpu
Jos pyykit pistää kuivausrumpuun, se kuluttaa noin kaksi tuhatta wattia tunnin ajan. Tämä tietysti maksaa, näin viikonloppuna 17 senttiä, mutta kaikki tämä energia menee talon lämmittämiseen, joka muutenkin lämpiäisi suunnilleen saman maksavalla öljyllä. Ainoa kuluva energia on kerätyssä huoneenlämpöisessä vedessä, joka kaadetaan viemäriin.
| Kuivausrummun sähkönkulutus | 2 kWh | 17 senttiä |
| Kuivausrummun korvaama öljylämmitys | -2 kWh | -15 senttiä |
| Litra huoneenlämpöistä vettä viemäriin (*) | ei vaikuta | ei vaikuta |
| Yhteensä | 0 kWh | 2 senttiä |
Pyykkien kuivaaminen sisällä
Jos lasketaan paljonko pyykkien kuivaaminen sisällä haaskaa energiaa, voimme ottaa vertailukohdaksi litran (=kilon) huoneenlämpöistä vettä.
Kilon 20-asteista vettä lämmittäminen sata-asteiseksi vie energiaa 80 * 4,2 = 336 kJ. Lisäksi höyryttäminen vie 2256 kJ! Yhteensä kilon huoneenlämpöistä vettä höyrystäminen kuluttaa 2592 kJ = 0,7 kWh.
| Kilo vettä höyrystyminen (20 asteesta) | 0,7 kWh | 6 senttiä |
| Kilo kraanavettä 20 asteiseksi (*) | ei vaikuta | ei vaikuta |
| Yhteensä | 0,7 kWh | 6 senttiä |
Earth Hour -kuivaus
Kun käytän kuivausrumpua Earth Hour -tunnin ajan, maksan talon lämmittämisestä kuivausrummulla 17 senttiä, mutta se vähentää öljylämmityksen tarvetta 15 sentillä. Lisäksi säästän 6 senttiä lämmityskuluista, koska noin paljon vähemän vettä talossani olevan lämmön tarvitsee höyrystää vettä ilmastoinnin kuljetettavksi kaasuna ulos.
Minä ja luonto säästävät, kun en säästä sähköä. Ai, mitenkö tämä liittyi Earth Hour -tuntiin?
(*) Tämä 0,02 kWh lämmitys tapahtuu jo pesukoneessa, joten tätä ei lasketa kuivauskuluksi. Kummassakin laskelmassa kulu on sama.
PS. Kirjoitin sanan Hour isolla, ettei sana ”Earth hourin” kuulostaisi niin todenmukaiselta.
Kuva: CC BY-ND 2.0, The Cold Cycle
Tekniikka&Talous: Tuulivoiman kasvu lisää öljynkulutusta
Viktoriaanista lämmitystä kivihiilellä avotakassa
Insinöörin pikimustaa sydäntä lämmittää mukavasti, kun avotakassa palaa kivihiili. Yleissivistyksen vuoksi suosittelen, että jokainen kokeilee edes kerran. Voi tuntea ja suorastaan haistaa viktoriaanisen Englannin tunnelman.
Suomessa on aina taivasteltu englantilaisten viehtymystä avotakkoihin. Tämän ymmärtää paljon paremmin, kun kokeilee kivihiilen polttoa. Kivihiilestä ei tule liekkejä, joten sen tuottama lämpö säteilee suoraan kivihiilestä huoneeseen. Savussa olevan energian talteenotto ei ole ollenkaan niin tärkeää kuin puunpoltossa.
Toisaalta kivihiilen palokaasut haisevat niin pahalta, ettei niiden ulospääsemisen tielle halua asettaa mitään esteitä. Mikäli haju leviää huoneeseen, se muistuttaa suolistokaasujen hajua lisättynä kitkerän pistävällä lisämausteella. Haju häviää, kun hiilen palamisen saa tarpeeksi kuumaksi.
Kivihiili vaatii hyvän ilmavirtauksen palaakseen. Tavanomaisen avotakan arinan päälle kannattaa laittaa erillinen hiilikori, jotta hiilet pysyvät kasassa ja saavat ilmaa alleen myös huoneesta. Puiden ja kivihiilen yhdistäminen edes sytyttämisvaiheessa ei toimi kovin hyvin. Puiden liekit irrottavat kivihiilestä kaasuja, jotka pikemimnkin sammuttavat puut kuin palaisivat.
Jos kivihiili uhkaa sammua, siihen on puhallettava. Tämän jälkeen koko huone on täynnä hiilen pinnalta lähtenyttä pientä nokihahtuvaa. Viktoriaaniset palkeet ovat hyvä lisä kivihiililämmittäjälle.
Minulla on mökillä muutama säkki kivihiiltä varmuuden vuoksi. Lapissa sähkölämmitys voi aina katketa ja silloin on löydyttävä muita vaihtoehtoja nopeasti. Avotakka polttaisi valtavan määrän puuta, jos sillä täytyisi tosissaan joskus lämmittää. Eikä avotakalla saisi taloa puilla lämmitettyä, vaan se on mahdollista vain kivihiilellä, joka säteilee lämmön koko huoneeseen. (Minä en suunnitellut Lappiin taloa, jossa on vain avotakka ja sähkölämmitys.) Takassa palava antrasiitti teoriassa riittää lämmittämään koko yön niin, ettei sitä tarvitsee lisätä yön aikana. En ole tosin tuossa onnistunut.
Miksi kivihiiltä?
Kivihiilen ehdoton etu on energiasisältö pienessä tilavuudessa. Neljänkinkymmenen kilon antrasiittisäkki on melko pieni, noin 40 litraa, mutta energiaa siinä on pitkäksi aikaa, 324 kWh. Kolme säkkiä vastaa lämmityksessä irtokuutiometriä koivua. Ero säilytystilassa on siis lähes kymmenkertainen. Yksi säkki riittää isommallekin mökille ainakin viikoksi. Auton takakontin pohjalla kulkee mukavasti muutama säkki muiden tavaroiden alla.
Antrasiitti on monessa suhteessa tavallista kivihiiltä parempaa, sillä se on ulkoselta ominaisuuksiltaan käytännössä kiveä. Tavallinen kivihiili voi imeä varastoinnissa vettä, mutta antrasiitti ei. Kivihiili sotkee, mutta antrasiitti ei. Antrasiitissa on enemmän energiaa ja vähemmän epäpuhtauksia. Antrasiitin ongelma on kuitenkin se, että sitä on hyvin vaikea saada takassa palamaan.
Kivihiili Suomessa
Suomesta kivihiiltä taitaa saada takkakäyttöön sopivissa yksiköissä vain yhdestä paikasta ja sen jälleenmyyjiltä: Vantaan Hakkilassa (Ikean lähellä) sijaitsevasta Kotterian varastosta.(*)
Sitten ensimmäisen vertailun (2011) hinnat ovat nousseet ja muiden energiavaihtoehtojen hinnat ovat laskeneet siten, että kivihiili ei ole enää muita edullisempi lämmitysvaihtoehto.
Hinnat pikkusäkeittäin arvonlisäveroineen ovat tällä hetkellä (2/2016):
- Kivihiili 83 c/kg
- Antrasiitti, iso, 100 c/kg
- Antrasiitti, pieni, 69 c/kg
Ilman häviöiden ottamista huomioon, kivihiilellä tuotetun lämmityksen hinnaksi tulee (vrt. sähkö ja öljy noin 10 c/kWh):
- Kivihiili 83 c/kg / 7,8 kWh/kg = 10,6 c/kWh
- Antrasiitti, iso, 100 c/kg / 8,1 kWh/kg = 12,3 c/kWh
- Antrasiitti, pieni, 69 c/kg / 8,1 kWh/kg = 8,5 c/kWh
Halvin vaihtoehto on pieni antrasiitti jättisäkeissä, joissa hinnaksi tulee 7,7 c/kWh.
2011 hinnat olivat noin kolmanneksen alemmat, jolloin kivihiili oli edullisempaa kuin öljy tai sähkö. 2016 kivihiili tulee selvästi kalliimmaksi kuin muut vaihtoehdot, öljy ja puu. Sähkökin on ollut viime aikoina edullisempaa kuin useimmat vaihtoehdot (helmikuussa 2016 9,2 c/kWh).
Kivihiili on kuitenkin kaikista vaihtoehdoista helpoiten säilytettävä.
Lisätietoja:
http://www.kotteria.com/hiilenhinnat.html
(*) Huomaa, että Kotterian sijainnissa Googlen kartan tiet ovat aivan väärin. Openstreetmap on ilmeisesti paljon paremmin ajan tasalla. Googlen satelliittikartta: Kotteria, Hakkila. Openstreetmap: Kotteria, Hakkila. Sijainti on Googlen satelliittikartassa näkyvä hiilenmusta alue Hakintien vasemman haaran päässä.
Artikkeli julkaistu ensimmäisen kerran 11/2011, tiedot tarkistettu ja päivitetty 29.2.2016.
Kuva: Flickr xlibber CC BY
Mitä olet ikinä halunnut sähkölampun osaavan?
Ettei sivuston nimikkoaihe aivan unohtuisi, kerrotaan välillä sähkölampusta.
Miltä tuntuisi sähkölamppu, jonka väriä voi säätää älypuhelimella (Bluetooth)? Voi myös valita lämpimän valkoisen ja kylmän valkoisen välillä mielialan mukaan (2000-8000K). Vanhanaikaista?
Jos väri tuntuu leikkikalulta, entäpä jos lamppu aamulla kytkee itse itsensä päälle herätysaikaan simuloiden auringonnousua.
Tai jospa se vielä kuuntelisi musiikkia ja järjestää diskovalaistuksen musiikin tahtiin.
Tai lamppu voisi mennä satunnaisesti päälle ja pois lomasi aikana niin, että näyttää, että joku on kotona.
Niin, ja tietysti tämä on ledilamppu, joka kuluttaa korkeintaan kymmenen wattia (isompi malli viisitoista).
Lamppu on amerikkalainen, joten se ei käy suomalaiselle 230V jännitteelle? Käy se, se toimii sekä suomalaisella että amerikkalaisella jännitteellä. Kantakin on sellainen, että lampun voi samalla tavalla kiertää eurooppalaiseen E27-kantaan ja milliä pienempään amerikkalaiseen E26-kantaan.
Lamppuja saa valoteholtaan ja kooltaan 60 W hehkulamppua vastaavana ja isokokoisena noin 85W hehkulamppua vastaavana. Lisäksi lampusta on ulkokäyttöön soveltuva versio.
Lamppua löytyy Slashdot-sivuston tarjouksena neljälläkymmenellä viidellä taalalla täältä, mutta he eivät lupaa toimittaa USA:n ulkopuolelle.
Firman oma kauppapaikka lupaa toimittaa USA:n ulkopuolle, mutta hinta on viisitoista taalaa kovempi.