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
Peltier-elementti (Kuva: Wikimedia)

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.

Jäähdytyselementti
Jäähdytyselementti (kuva: Wikimedia)

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.

2016-05-16 (ma) Ruotsi jäi halvaksi, Suomessa puolitoistakertainen hinta

Ruotsin hinta jää maanantaina lähelle sunnuntain tasoa, mutta Suomen hinta nousee reilusti. Ero on lähinnä Ruotsin hinnassa, joka viime viikolla oli poikkeuksellisen korkea.

Suomen hinta on 45 % Ruotsin hintaa korkeampi. Näin korkealla ero ei toukokuussa ole vielä ollutkaan, keskiarvo on ollut arkisin vain 21 %. Huhtikuussa ero oli näin korkea tai korkeampi neljänä päivänä.

FISEDKDE 2016-05-16
Pörssihinta Suomi – Pohjois-Ruotsi – Jyllanti – Saksa, 2016-05-16
FI 2016-05-16
Suomen sähkön kuluttajahinta 2016-05-16
Suomen sähkön hinta 3,2 c/kWh
Kuluttajan sähkön hinta 4,2 c/kWh
Kuluttajan kokonaishinta 11,0 c/kWh
Ruotsin sähkön hinta 2,2 c/kWh
Ero 45 %

2016-05-13 (pe) Uusi toukokuun kallein päivä

Voimayhtiöt tekevät kaikkensa saadakseen alkukuimageun halvat hinnat kurottua kiinni.

Perjantai, joka yleensä on viikon halvimpia päiviä, on nyt uusi toukokuun 2016 kallein päivä.

Päivä on toukokuun kallein myös Ruotsissa. Eroa Suomeen on kuitenkin noin kolmannes.

Viikonlopusta on tulossa sateinen eikä seuraavastakaan viikosta ole tulossa yhtä lämmin kuin menneestä. Monena päivänä kuitenkin päivällä lämmitystarve putoaa jo nollaan. Oikein mukavaa sähkölämmittäjälle, sillä sähkö on päivisin aika kallista.

markkinahinta 3,3 c/kWh
kuluttajan sähkön hinta 4,4 c/kWh
kuluttajan kokonaishinta 11,1 c/kWh
Ruotsin hinta 2,6 c/kWh
ero 29 %
FISEDKDE 2016-05-13
Pörssihinta Suomi – Pohjois-Ruotsi – Jyllanti – Saksa, 2016-05-13
FI 2016-05-13
Suomen sähkön kuluttajahinta 2016-05-13