Lumi lämmöneristeenä katolla

paksu lumi kerros katollaKirjoitin noin viikko sitten artikkelin lumen pudottamisesta katolta. Artikkelin lopussa esitin hartaan toiveen kunnon lumikerroksesta katolleni ja lupasin etten varmasti aio sitä sieltä pois kolata ennen juhannusta. Lumi toiveeni johtui ulkona paukkuvasta pakkasesta ja lumen tuomasta toivotusta lisälämmöneristyksestä.

No nyt sitä lunta alkoi sitten tulla, ja taitaakin tulla kerralla niin että riittää. Hyvä hyvä. Samalla kun katselin taivaalta hiljakseen putoilevaa luojan puhaltamaa ekologista lämmöneristettä, jäin suu auki miettimään syntyjä syviä. En tosin mitään elämän tarkoitusta vaan lumen todellista merkitystä lämmöneristeenä, varsinkin katolla. On siis aika ottaa taas fysiikan oppikirjat ja laskin käteen.

Lumen lämmönjohtavuus ja emissiivisyys | Lumen eristävyys

Ensin perusteita. Lämpöopin mukaisesti lämpö siirtyy aina korkeammasta lämpötilasta matalampaan. Siis päinvastoin kuin JVG:n biisissä kylmästä lämpimään. Lämpöä siirtyy kolmella eri tavalla, väliaineen kuljettamana, johtumalla atomitasolla sekä sähkömagneettisena säteilynä. Käytämme seuraavissa laskuissamme kahta jälkimmäistä.

Lumen lämmönjohtavuus luku jonka yksikkö W/m°C on riippuvainen lumen tiheydestä. Vasta sataneen pakkaslumen tiheys voi olla alle 100 kg / m³, kun taas keväällä lumen tiheys voi lähennellä 1000 kg / m³. Käytän laskukaavassa jonkinlaista talvista keskiarvoa 400 kg / m³ jolloin lämmönjohtavuus arvo on 0,5 W/m°C. Tilastoja tutkimalla tiheys on käytännössä pienempi, mutta käytetään nyt tuota, ei olla ainakaan liian optimistisia.

Lisäksi voimme laskea lumen vaikutuksen säteilemällä haihtuvaan lämpöön. Käytämme siinä emissiokerrointa 0,8 joka kuvaa lumen kykyä emittoida, sitoa ja luovuttaa säteilyä.

Selluvillan lämmönjohtavuus on 0,039 W/m°C.



Lumi lämmöneristeenä esimerkki 1 (huonompi)

Otetaan esimerkiksi ensin oma 1 krs. omakotitaloni jossa on tuulettuva kylmä vintti. Tässä tapauksessa lumen vaikutus on vähäinen ja vaikeahko laskea mutta yritetään. Lämpimiä neliöitä on 130, harjakaton pinta-ala noin 200 m².  Sisällä talossa on  lämmintä 20°C, ulkona -15°C. Lumipeitteen paksuus katolla on 0,5 m. Sisäkatto on mäntypanelia, sitten on 0,4 m puhallettua selluvillaa. Vesikatto on umpeen laudoitettu ja katteena profiilipeltikate.

Jos ullakolla on sama lämpötila kuin ulkona lasketaan lämpöhäviö seuraavasti. Sisäverhouspanelia en nyt huomioi, koska sen vaikutus on melko marginaalinen. 0,039W/m°C x 130 m² x (lämpötilaero 35°C / eriste 0,4 m) = n. 444 W. Lämpöä hukkuu siis yläpohjan kautta ulos noin 0,44 kW teholla.

Sitten pitäisi arvioida mikä vaikutus on katolla olevalla 0,5 m lumikerroksella ullakon lämpötilaan. En juuri nyt hoksaa miten sen voisi laskea. Voidaan kuitenkin ajatella alapuolella olevan asuintalon toimivan edellä olevan laskelman mukaisesti 0,44 kW tehoisena lämmittimenä, lisäksi hormi lämmittää vinttiä 1-2 kertaa vuorokaudessa. Juuri tuulettuvan rakenteen takia emme voi vielä käyttää lumen eristysarvoja mutta arvioidaan lumikerroksen nostava yläpohjan lämpötilaa 5°C, eli se olisi nyt -10°C. Lasketaan siis 0,039W/m°C x 130m² x (30°C / 0,4m) = n. 380 W. Eroa siis 60 W. Vuorokaudessa se tekee noin 1,5 kWh. Sähkön keskimääräisellä kokonaishinnalla noin 0,20 € / vrk. Jos vintillä lämpötila nousisi vielä 5°C, tuplaantuisi “säästö” melkein 0,5 euroon / vrk.

Lumen lämmöneristävyys esimerkki 2

Otetaan toiseksi esimerkiksi talo jossa yläkertakin on asuinkäytössä (tai talo on tasakattoinen). Katon pinta-ala on 200 m². Eristeenä sama 30 cm mineraalivillaa. Jätetään taas sisäverhous ym. huomioimatta. Että menette kanssani vielä enemmän sekaisin otetaan vielä pari käsitettä ja yksikköä lisää peliin. Ne ovat lämmönvastus R ja monille ehkä jopa tuttu lämmönläpäisykerroin eli U-arvo.

En enää sotke tätä lopullisesti lisäkaavoilla mutta lopputulemana paperilla sain yläpohjan lämmönvastukseksi ilman lunta 9,0909 m²K/W ja lumen kanssa 0,6 m²K/W. Kokonaislämmönvastus siis on lumen kanssa 9,6909 m²K/W. Kun näistä luvuista otetaan käänteisluvut 1/R saadaan U-arvot 0,11 W/K·m² ilman lunta ja 0,10 W/K·m² lumella.

Vielä vähän numeroiden pyörittelyä ja päästään kokonaiseen 70 W eroon lämpötehon johtumisessa ulkoilmaan. Siis noin 1,70 kWh / vrk eli noin 0,25 € / vrk.

Yhteenveto lumen lämmöneristävyyden merkityksestä katolla

Ensimmäinen päätelmäni on että teinpä taas pari tuntia turhaa työtä. No, opin itse taas vähän lisää fysiikkaa, eikä se ole koskaan pahasta. Muille tuosta sekoilusta tuskin on iloa. Täytyy yrittää sitä joskus siivoilla…

Kaikki kaavat eivät ole näkyvillä mutta niin yhtäpitäviä tuloksia sain pyörittelemällä kaavoja edestakaisin että väittäisin ylläolevien laskelmien pitävän suurusluokassaan kutinsa. Lämpötilaeroja ja eristemateriaaleja ja paksuuksia muuntelemalla voidaan päästä monenlaisiin tuloksiin. Yhtäkaikki mittakaava on selvillä ja väittäisin katolla olevan lumen vaikutuksen energiankulutukseen olevan muutamia kymmeniä euroja vuositasolla, maksimissaan 100 €. Siis plussaa kuitenkin! Eli jättäkää ne lumet katolle tästäkin syystä, ei niistä siellä ainakaan kuluja synny. Mutta ei se lumi myöskään mitään puhallusvillaa vastaa.

Jos Suomessa olisi 3 kk vuodesta katoilla edes jonkinlainen lumikerros, olisi sen vaikutus energian kulutukseen suuruusluokkaa 100 GWh, joka ei oikeastaan siinä mittakaava ole paljoa.

Veikkaisin että sähköllä lämmittävä saa ylivoimaisesti suurimmat säästönsä lämmityskuihin kilpailuttamalla sähköyhtiönsä.

2 Comments on "Lumi lämmöneristeenä katolla"

  1. El Cálmito | 17.1.2016 at 22.37 | Vastaa

    Kovia hommia!

    Aikamoista kaavan pyörittelyä. Itsekin mietin, että kannattaako lumet luoda mökin katolta näillä pakkasilla (-20C°). Keväällä lumesta tulee huomattavasti raskaampaa ja siksi olisi hyvä pudottaa lumet ennen kuin näin pääsee käymään.

    • Niin, lumesta tulee keväällä tiheämpää, eli litra lunta painaa enemmän kuin talvipakkasella. Katollasi ei silti keväällä ole kiloakaan enempää lunta kuin nyt (siis jos oletetaan ettei sitä sataisi lisää). Eikö olekin ihmeellistä 🙂

Kirjoita kommentti

Sähköpostiosoitettasi ei julkaista.


*


Laskutoimituksella varmistetaan että olet ihminen. * Tarkistusnumero on vanhentunut. Lataa uudelleen viereisistä nuolista.