Mittarin kertomaa

– Mitä palamisanalysaattori kertoo kattilan taloudellisuudesta ja toiminnasta

Energiatehokkuusdirektiiviin pohjautuvia öljylämmityskattiloiden tarkastuksia on tehty Suomessa runsaan vuoden ajan ja niistä on kerrottu myös Lämmöllä-lehden sivuilla. Tarkastuksessa kattilasta mitataan monenlaisia asioita.

Kattilatarkastusten tavoitteena on tehokkaampi energian käyttö sekä kulutuksen vähentäminen. Suomi yhdessä muiden pohjoismaiden kanssa valitsi vapaaehtoiset tarkastukset. Vaihtoehtona olisi ollut tarkastusten toteuttaminen pakollisina, kuten eräissä toisissa EU-jäsenvaltioissa. 

Työvälineinä modernit analysaattorit

Tarkastuksia tekevät sertifioidut ammattilaiset. Mittauksissa heidän tulee käyttää tarkastusten laatuvaatimukset täyttäviä palamisanalysaattoreita. Ne ovat akkukäyttöisiä, kannettavia laitteita, joilla imetään palamiskaasua kattilan ja savuhormin liitäntäkohdasta. Kaikki tärkeimmät palamisen laatuun ja tehokkuuteen liittyvät analyysit saadaan samoilla laitteilla.

Palamisanalysaattori kalibroi mittaustoimintansa automaattisesti käynnistyksen yhteydessä. Laite imee palamiskaasunäytteen mittausletkun päässä olevan metallisen sondin kautta. Luotettavan mittaustuloksen varmistamiseksi letku on varustettu suodattimilla ja vedenerottimella.

Analysaattorissa on kaksi lämpötila-anturia sekä sähkökemialliset mittauskennot kaasupitoisuuksien mittaamiseen. Siihen kuuluu yleensä myös tulostin, jolla mittaustulokset saadaan saman tien tulostetuksi paperille. Analysaattori voidaan liittää myös tietokoneeseen.

Numeroita pöytäkirjassa

Tarkastuksesta kirjoitetaan asiakkaalle tarkastuspöytäkirja, johon merkitään analysaattorin mittaustulokset ja tarkastuksen muut havainnot.

Ensimmäinen sarake pöytäkirjassa on palamiskaasun happipitoisuus, O₂. Sen avulla selviää, onko palamisessa käytetty polttoainemäärään nähden sopiva määrä ilmaa. Jos palamisilmaa on liikaa, lämpöhäviö suurenee. Jos ilmaa puolestaan on liian vähän, seurauksena on huono palaminen ja kattilan nokeentuminen. Suositusten mukaan happipitoisuuden tulisi pientalokohteessa olla keskimäärin 4-5 %. Mittaustulosta tarkasteltaessa on kuitenkin huomioitava myös olosuhdevaihtelut käytön aikana.

Monet analysaattorityypit antavat palamiskaasusta myös ns. lambda-arvon, joka on ilmaylimäärän ilmaiseva kerroin. Laskennallisesti palamiseen tarvittavan ilman määrä on lambda-arvona 1. Tätä kemiallisen reaktion arvoa ei käytännössä saavuteta, mutta lukeman tulisi olla niin lähellä sitä kuin mahdollista.

Analysaattoreissa on yleensä myös käytettyyn polttoaineeseen perustuva laskennallinen hiilidioksidipitoisuuden (CO₂) määritys. Tämä kertoo happipitoisuuden tapaan sen, onko palamisen ilmamäärä ollut sopiva. Tietystä polttoainemäärästä syntyy palamisprosessissa aina tietty määrä hiilidioksidia, mutta öljylämmityksessä sen määrä saatuun lämpöön nähden on pieni.

Yksi tärkeimmistä kattilatarkastuksen mittaustiedoista on hiilimonoksidi- eli häkäpitoisuus (CO). Häkäyksikkö ppm (part per million) kuvaa palamisen laatua. Kattilan kuntoa silmällä pidettäessä tärkeää on, ettei palaminen tapahdu nokeavalla liekillä. Mitä pienempi arvo, sen paremmin palaminen tapahtuu eikä kattilaan kerry palamisjäänteitä. Palaminen katsotaan noettomaksi, kun mitattu häkäpitoisuus on alle 65 ppm. Kattilan puhdistustarve on tällöin erittäin vähäinen ja sen tehokkuus pysyy hyvänä. Korkea häkäpitoisuus voi viitata laitteistovikaan, kattilan tai polttimen heikkoon kuntoon tai vääriin säätöihin.

Lämpötilat kertovat taloudellisuudesta

Kattilatarkastuksessa mitataan kaksi eri lämpötilaa: kattilasta poistuvien palamiskaasujen lämpötilaa sekä polttimelle tulevan ilman lämpötilaa. Näiden erotus on tärkeä tekijä selvitettäessä palamisen taloudellisuutta.

Ympäristön lämpötilassa on tärkeää muun muassa se, ettei polttimelle tuleva ilma ole kovin kylmää. Ilman tulisi olla selvästi plussan puolella, mieluiten huoneenlämpöistä. Lämpötilan olisi myös hyvä olla suhteellisen vakaa ilman suuria vaihteluita.

Palamiskaasujen lämpötilan tulisi olla sen verran korkea, ettei palamisessa muodostuva vesihöyry tiivisty vedeksi, jolloin vaarana on hormin ja rakenteiden kostuminen tai ruostuminen. Suositus on, että lämpötila olisi 125–150 astetta. Kattiloissa, joihin on kertynyt lämmön siirtymistä haittaavaa karstaa, lämpötila voi olla huomattavasti tätä korkeampi. Tällöin tietenkin hukkalämmön osuus kasvaa. Eräät analysaattorityypit antavat laskennallisen arvon myös ns. T-kastepisteelle. Se on lämpötila, jossa palamisessa muodostunut höyry muuttuu vedeksi. On tärkeää huolehtia, ettei palamiskaasun lämpötila mene missään olosuhteissa edes lähelle T-kastepistettä.

Ei lämpöä harakoille

Palamisessa osa lämmöstä menee väistämättä hukkaan. Fiksu lämmittäjä on kiinnostunut kattilansa taloudellisuudesta ja haluaa varmistaa, että mahdollisimman vähän lämpöä menee "harakoille".

Saatujen mittaustulosten perusteella analysaattori laskee palamishäviön eli sen, kuinka suuri osa palamisesta aiheutuneesta lämmöstä on menetetty, sekä palamishyötysuhteen, joka on kokonaislämpö miinus häviöt. Kattilan kokonaishyötysuhteessa otetaan mukaan palamishäviön lisäksi muut lämmöntuoton häviöt.

Hyötysuhde riippuu käytössä olevista laitteistosta. Uusilla kattiloilla kokonaishyötysuhde on tyypillisesti 90 prosentin tietämillä, mikä onkin varsin hyvä luku. Verrattuna energiankäytön tehokkuutta esimerkiksi henkilöautoon se tarkoittaisi, että polttoainetta tarvittaisiin vain pari litraa sadalla kilometrillä.