Hearth foorumi Hearth foorumi. Klikkaa kuvaa
Puulämmitys foorumi Puulämmitys foorumi .klikkaa kuvaa

Kodin tulisijat

Tulisijojen kehityshistoria on pitkä leiritulesta nykyaikaiseen varaavaan takkaan. Kehitys oli hidasta vuosisatojen ajan ja varsinainen tulisijan korvaaja syntyi vasta 1930-luvulla kaupungistumisen ja keskuslämmityskattiloiden myötä. Puunpolton ja tulisijojen merkitys lämmityksessä väheni edelleen 1960-luvulla, kun kaukolämpöä alettiin tuottaa isoissa voimalaitoksissa.

Sähkölämmityksen yleistyminen 1980-luvulla vähensi myös puun pienpolton suosiota. Vasta 2000-luvulla voimakkaasti esille noussut tarve hillitä ilmastonmuutosta ja korvata fossiilisia polttoaineita uusiutuvalla energialla on lisännyt jälleen puun pienpolton suosiota.

Vaikka tulisijojen määrä 1900-luvun loppua kohti väheni, puun polton rooli harvaan asutussa maassa poikkeusolojen lämmöntuottajana on säilynyt. Pientaloissa sähkölämmityksen ja lämpöpumppujen rinnalle suositellaankin nykyisin tulisijaa lisä- ja varalämpöjärjestelmäksi.

Tulisijoja käytetään pääasiassa tukilämmitysmuotona. Niillä voidaan tuottaa lämpöä esimerkiksi kovimpien pakkaskausien aikaan. Tulisijoja käytetään myös ruuan valmistukseen ja tunnelman luomiseen.

Tulisijan toimintaperiaate

Tulisijat ovat pääsääntöisesti yläpaloisia ja panospolttoisia. Panospoltossa tulipesään asetetaan tietty määrä polttoainetta (puuta) ja annetaan sen palaa lähes loppuun.

Jatkuvapolttoisessa tulisijassa polttoainetta lisätään pienin erin tasaisesti. Esimerkiksi pellettitakat toimivat jatkuvapolttoisina. Tehokas ja puhdas palaminen vaatii riittävästi ja samanaikaisesti kolmea osatekijää: lämpöä, aikaa ja kaasujen sekoittumista.

Tulisijan rakenne ja toiminta

Tulisijarakenteita ja -tyyppejä on useita, mutta rakenteelliset pääosat ovat:

  • rakoarina (rosti),
  • tuhkalaatikko,
  • palokammiot (tulipesä ja savukammio),
  • nielu,
  • savukanavat (solat ja hormi),
  • runko ja
  • kuori.

Arina on säleikkö, jonka päällä polttoaine on ja jonka läpi palamisilma pääsee kulkemaan. Suuluukullisissa tulisijoissa arina on lähes välttämätön. Arinan avulla varmistetaan puiden tehokas ja tasainen palaminen.

Arinan alla on tuhkaluukku. Tuhka pitää poistaa tuhkaluukusta käytön jälkeen, jottei se rajoita arinoille tulevan ilman virtausta.

Palokammioista kovimmalle rasitukselle joutuu tulipesä. Tulipesä voi olla joko suljettu luukuilla tai avonainen yhdeltä tai useammalta sivulta. Tulipesän ja yläpalokammion, eli savukammion välissä on nielu. Tämä kavennus nostaa savukaasun virtausnopeutta ja imaisee tulipesässä syntyvät savukaasut.

Tulisijan sisäsivuilla kulkevissa savusolissa eli poskikanavissa savukaasut kulkeutuvat alas kohti savuhormia ja luovuttavat lämpöä takan runkoon. Lämpö varastoituu tulisijan runkoon, jonka pitää kestää lämpölaajenemisen vaikutukset.

Kuorikerros eli savusolien ja takan ulkopinnan välinen kerros on osa tulisijan runkoa. Kuoressa käytetään yleensä kahta materiaalikerrosta. Kerrosten paksuudella, välissä olevalla raolla tai mahdollisella kivikuitulevyllä pystytään vaikuttamaan tulisijan lämmönluovutustehoon ja -nopeuteen.

Savukaasujen alasvetoa sivuja pitkin kutsutaan vastavirtaperiaatteeksi. Viileä huoneilma nousee kuorta pitkin ylöspäin, kun taas kuuma savukaasu etenee kuoren alla lattiaa kohti. Periaate on lämmön siirtymisen kannalta tehokas.

Erilaisia tulisijoja

Kodin tulisijojen käsittelyssä pelkkä energiatekninen tarkastelu ei ole aina riittävä. Tulisijaa voidaan lämmityksen sijaan ja lisäksi käyttää muun muassa tunnelmanluonnissa, ruuanvalmistuksessa tai sisustuselementtinä. Lämmönlähteenä tulisijat voidaan jaotella lämmönvarauskykynsä mukaan. Kevyet tulisijat luovuttavat palamislämmön nopeasti ympäristöönsä, kun taas varaavat tulisijat luovuttavat sitä hiljalleen pienemmällä teholla.

Tulisijojen päätyypit ovat:

  • takat,
  • uunit,
  • liedet ja
  • kevyet metalliset tulisijat.


Taulukko. Erityyppisten tulisijojen palamisen ja lämmönsiirron hyötysuhteita (Alakangas, E. 2008).
Tulisijojen hyötysuhteet
 
Lähteet:

Alakangas, E., Erkkilä, A. ja Oravainen, H. 2008. Tehokas ja ympäristöä säästävä tulisijalämmitys – Polttopuun tuotanto ja käyttö. VTT. Intelligent Energy Europe. Jyväskylä.
Tehokas ja ympäristöä säästävä tulisijalämmitys – Polttopuun tuotanto ja käyttö (pdf) (7.9 MB)
Hyytiäinen, H. 2000. Pientalon tulisijat. Rakennustieto Oy. Tampere.

Mäkelä, K. 1996. Kodin tulisijat (4. painos). Rakennustieto Oy, Rakentajain Kustannus. Tampere.

Vastad, K., Hallen, K. ja Visanti, I. 1978. Takka ja uuni. Kustannus Oy Tammi. Helsinki.

Avotakka ja takkasydän

Avotakka

Avotakka on nimensä mukaisesti avonainen eli suuluukuton, mikä on myös syy avotakan huonoon hyötysuhteeseen. Avotakka toimii huonosti lämmityksessä takan vaatiman vedon vuoksi. Puu vaatii palaakseen ilmaa 7-8 m3 puukiloa kohti. Koska palamisilman ja syntyvien savukaasujen pitää siirtyä savupiippuun eikä levitä sisälle, tarvitaan riittävän suuri ilmavirtaus (vähintään 0,25 m/s).

Koska huoneesta poistunut ilma on korvattava, tarvitaan ulkoa otettavaa (kylmää) korvausilmaa. Se tulee sisälle normaalisti tuuletusventtileistä ja esimerkiksi ikkunoiden raoista. Ilmavirtauksen myötä avotakassa oelvat puut saavat noin 10-40 kertaa palamiseen tarvittavan ilmamäärän. Lämpö sekoittuu huomattavan suureen yli-ilmamäärään eikä sitä saada varattua tulisijan rakenteisiin. Ainoaksi lämmöksi avotakassa jää palamisen säteilylämpö.

Takkasydän

Takkasydän on avotakkaan asennettava lisäosa, jolla avotakan lämmityskykyä voidaan parantaa. Se asennetaan tulipesään jälkiasennuksena. Takkasydämessä on luukku ja säädettävät ilma-aukot. Näin se rajoittaa ylimääräistä vetoa, jolloin lämpöä ei mene niin paljon hukkaan hormin kautta. Lisäksi se lisää takan varaavuutta massallaan. Siinä voi olla myös ilmaraot sisäilman juoksuttamiseen kuumien pintojen läpi, jolloin tilan lämmitys edelleen nopeutuu.

Lähteet:

Hyytiäinen, H. 2000. Pientalon tulisijat. Rakennustieto Oy. Tampere.

Mäkelä, K. 1996. Kodin tulisijat (4. painos). Rakennustieto Oy, Rakentajain Kustannus. Tampere.

Vastad, K., Hallen, K. ja Visanti, I. 1978. Takka ja uuni. Kustannus Oy Tammi. Helsinki.

Varaava takka

Varaava takka (myös takkauuni) on nykyisin yleisin käytetty takkatyyppi. 1970-luvun lopulla kehitetyn tulisijan ajatuksena on yhdistää uunin lämmityskyky mahdollisuuteen katsella tulta. Aluksi varaavissa tulisijoissa ei ollut suuluukkuja, mutta pian niihin lisättiin valurautaluukut. 1980-luvulla alettiin käyttää myös lasiluukkuja, joka mahdollisti sekä paloilman tarkan syötön että säteilylämmöstä nauttimisen. Nykyisin varaavat takat ovat lähes yksinomaan lasiluukullisia.

Varaavassa takassa on pysty tulipesä ja lähes poikkeuksetta valurautainen rakoarina. Ensiöilma syötetään puiden alaosaan rakoarinan alle suuluukun alaosan raoista. Toisioilma ohjataan liekkien yläosaan osittain suuluukkujen laseihin puhaltaen. Näin lasit pysyvät puhtaina. Palamiskaasut etenevät nielun kautta yläpalokammioon ja laskeutuvat ulkokuoren sisällä olevia savusolia pitkin alas. Laskeutuvat savukaasut luovuttavat lämpöä rungon massaan ja poistuvat viilentyneinä alhaalta savuhormiin ja savupiipun kautta ulos.

Varaavan takan suuri massa pystyy varaamaan suuren määrän lämpöä ja luovuttamaan sitä hitaasti huoneilmaan. Kun takkaa lämmittää säännöllisin väliajoin se luovuttaa lämpöä tasaisesti ympäri vuorokauden. Takan luovuttamaa lämpömäärää pystytään säätämään käytetyn puun määrällä ja lämmitystiheydellä. Kovien pakkasten aikaan varaavaa takkaa voi lämmittää kaksi kertaa vuorokaudessa. Varaavaa takkaa pystytään hyödyntämään tukilämmitysmuotona ja säästämään päälämmitysmuodon kustannuksissa.

Varaava takka voidaan rakentaa vuolukivestä, tiilestä tai tulenkestävästä valumassasta. Valumassasta tehdyt teolliset elementit verhotaan pääsääntöisesti kaakelilaatoilla. Takan ulkoseinä on muillakin materiaaleilla toteutettuna lähes poikkeuksetta kuorellinen.
Varaavan vastavirtauunin toimintaperiaate
Kuva. Varaavan vastavirtauunin toimintaperiaate. Kuva: Kaisa Tuominen, Warma-Uunit Oy.

Lähteet:

Hyytiäinen, H. 2000. Pientalon tulisijat. Rakennustieto Oy. Tampere.

Mäkelä, K. 1996. Kodin tulisijat (4. painos). Rakennustieto Oy, Rakentajain Kustannus. Tampere.

Vastad, K., Hallen, K. & Visanti, I. 1978. Takka ja uuni. Kustannus Oy Tammi. Helsinki.

Leivinuuni

Leivinuunin kehityshistoria ulottuu viikinkiajan loppupuolelle noin 800-luvulle. Ensimmäiset varaavat tulisijat olivat kivikiukaita, joista kehittyi muun muassa sisäänlämpiävä leivinuuni. Ruoka jätettiin lämmitettyyn leivinuuniin hautumaan, ja illalla kotiin tultaessa ruoka oli sekä kypsää että rakennus lämmin. Illalla tulisija lämmitettiin uudestaan, ja yöllä uunissa kypsyi aamupuuro.

Leivinuunin tulipesä on vaakasuora. Siinä ei synny nopeasti nousevaa alkuvirtausta, kuten pystytulipesässä. Myös palamisilman johtaminen on vaikeampaa, koska leivinuunissa ei ole rakoarinaa. Palaminen tapahtuukin yleensä pelkän suuluukun kautta tulevan ensiöilman avulla. Palamisilma virtaa polttoainepatjaan ja sen yli jatkaen perällä olevaan nieluun.

Palaminen jatkuu yläpalokammioon ja savukaasu jatkaa savusolia, eli paskikanavia, pitkin alas. Uunin alaosasta savukaasut siirtyvät ylös johtavaan savuhormiin. Koska polttopuut poltetaan samassa tilassa kuin ruoka paistetaan, puun puhtauteen kannattaa kiinnittää erityistä huomiota.

Lämmityskäytössä leivinuunin voi lämmittää vain osittain, mutta ruuanvalmistuksessa uuni on lämmitettävä kuumaksi eli noin 250 celsiusasteeseen. Tämä asettaa suuria vaatimuksia uunin vaipparakenteelle. Keittiön ylikuumenemisen vuoksi uunin pintalämpötila ei saisi nousta yli 60 celsiusasteen. Leivinuuni voidaan asentaa niin, että suupuoli on keittiön puolella ja tulisijapuoli suuremmassa lämmitettävässä tilassa, kuten olohuoneessa.

Lähteet:

Hyytiäinen, H. 2000. Pientalon tulisijat. Rakennustieto Oy. Tampere.

Mäkelä, K. 1996. Kodin tulisijat (4. painos). Rakennustieto Oy, Rakentajain Kustannus. Tampere.

Vastad, K., Hallen, K. ja Visanti, I. 1978. Takka ja uuni. Kustannus Oy Tammi. Helsinki.

Liesi

Liesi on tarkoitettu erityisesti ruoan valmistukseen. Sillä pystyy paistamaan, keittämään ja hauduttamaan. Lisäksi sitä käytetään tilan lämmityksessä ja lämmön varaajana. Liesi sopii paikkoihin, joissa lämpötila pitää saada nopeasti nousemaan, esimerkiksi kesämökille.

Ruoanvalmistuksessa lämmitystehon säätö tehdään poltettavan puun määrällä, kattilan paikkaa liedellä vaihtamalla ja jossain määrin keittolevyn asennolla. Keittolevyjen alapinnassa on yleensä poimutukset, joiden avulla voidaan hieman säätää levyn lämpötilaa. Liekkiin nähden poikittainen poimu nappaa kaiken lämmön; liekin suuntainen hieman vähemmän.

Liesi on paloteknisesti haastava tulisija. Tulipesän päällä oleva suuri metallipinta kuumennetaan liekkien suoralla kosketuksella. Puun puhtaan palamisen kannalta tämä on ongelma, sillä metallipinta viilentää liekin ja palamisreaktio jää keskeneräiseksi. Toisioilman syöttöä ei yleensä käytetä. Liedessä pidetään yleensä tulta jatkuvasti puita yksinkappalein lisäämällä. Liesillä onkin tulisijoista selvästi suurimmat päästöt.

Lähteet:

Hyytiäinen, H. 2000. Pientalon tulisijat. Rakennustieto Oy. Tampere.

Mäkelä, K. 1996. Kodin tulisijat (4. painos). Rakennustieto Oy, Rakentajain Kustannus. Tampere.

Vastad, K., Hallen, K. ja Visanti, I. 1978. Takka ja uuni. Kustannus Oy Tammi. Helsinki.

Metallitulisijat

Metallitulisija on pienimassainen ja se luovuttaa lämmön nopeasti ympäristöönsä. Tulisijalla pystyy nostamaan huoneilman lämpötilan nopeasti korkeaksi, ja se sopii siksi hyvä esimerkiksi vapaa-ajan asuntoon. Nopeasti tuotettua lämpöä voidaan varata rakennuksen massaan tai muurattuun savupiippuun.

Palamistapahtuma tulisijassa hallitaan hyvin ohjaamalla palamisilmat tarkasti palamisen eri vaiheisiin. Palokammiossa, tulipesä mukaan lukien, käytetään keraamista vuorausta, jolloin pintoihin koskevien liekkien lämpötila säilyy korkeana.

Metallitulisijoja on kolmea päätyyppiä:

  • valmistakkoja,
  • kamiinoita ja
  • kiukaita.

 

Valmistakat

Valmistakat ovat pienehköjä takkoja, joissa polttoaine poltetaan arinan päällä suurella ilmamäärällä. Palamislämpö siirtyy huoneeseen lasiluukuista säteilemällä ja lämmittämällä takassa olevien ilmarakojen läpi virtaavaa huoneilmaa. Metallisen valmistakan ympärille voidaan rakentaa esimerkiksi vuolukivikuori, jolloin varauskykyä saadaan nostettua. Tämä varaavan takan ja metallitulisijan välimaastossa oleva kasettitulisija on Europassa yleinen.

Kamiina

Kamiina on rakenteeltaan yksinkertainen ja arinaton polttolaite. Joissakin kamiinoissa on myös keittomahdollisuus. Suomessa kamiina yleistyi 1800-luvun lopulla, kun sitä alettiin käyttää nopeaa ja tehokasta tilapäislämmitystä vaativissa tiloissa, kuten kirkoissa, seuraintaloissa ja asemarakennuksissa.

Kiuas

Kiuas on tulisijoista vanhimpia ja tarkoitettu saunan löylyhuoneen lämmittämiseen.

Puulämmitteisiä kiukaita on kolmenlaisia:

  • savukiukaita,
  • kertalämmitteisiä ja
  • jatkuvalämmitteisiä.

Kaksi ensimmäistä ovat varaavia ja kolmas vaatii tulen jatkuvaa ylläpitoa. Kiuasta vastaavana voidaan lisäksi pitää pataa, joka on tarkoitettu veden lämmittämiseen.

Lähteet:

Hyytiäinen, H. 2000. Pientalon tulisijat. Rakennustieto Oy. Tampere.

Mäkelä, K. 1996. Kodin tulisijat (4. painos). Rakennustieto Oy, Rakentajain Kustannus. Tampere.

Vastad, K., Hallen, K. ja Visanti, I. 1978. Takka ja uuni. Kustannus Oy Tammi. Helsinki.

Vesikiertoinen tulisija

Vesikiertoiset tulisijat mahdollistavat tulisijalämmityksen yhdistämisen kiinteistön vesikiertoiseen lämmitysjärjestelmään ja myös tulisijan lämmön varaamisen vesivaraajaan. Tämä mahdollistaa myös tulisijalämmityksen hyödyntämisen lämpimän käyttöveden lämmityksessä. Tulisija tuottaa kuitenkin aina lämpöä myös huoneilmaan, joten sen käyttö veden lämmityksessä kesällä ei ole luontevaa, vaan lähinnä lämmityskauden aikana syys-huhtikuussa.

Päälämmitysmuodoksi sopii lähes mikä tahansa vesikiertoinen lämmitysjärjestelmä. Vesikiertoinen takka ei luovuta lämpöä yhtä paljon huoneilmaan kuin perinteinen takka, mikä vähentää huoneilman ylikuumenemisen riskiä uusissa energiatehokkaissa kiinteistöissä.

Lämmönsiirtimet, joissa kiertää vesi, asennetaan takan sisälle ja niillä korvataan osa takan lämpöä varaavasta massasta. Takassa lämmennyt vesi on järkevintä siirtää vesivaraajaan, josta se voidaan hyödyntää huonelämmitykseen tai lämpimän käyttöveden tuottamiseen. Samaan varaajaan voidaan liittää useita lämmönlähteitä, kuten aurinkokeräin, lämpöpumppu tai pellettikattila.

Lämpöä voidaan ottaa talteen ja siirtää veden avulla käyttöön myös hormista ja piipusta. Myynnissä on tähän tarkoitettuja hormeja ja piippuja. Lämmön talteenotto hormista parantaa tulisijan hyötysuhdetta ja vähentää puun tarvetta.
Vesikierto takan sisällä
Kuva 1. Esimerkki vesikierrosta takan sisällä. Tulikivi Oyj.

Vesikiertoisen takan liittäminen lämmitysjärjestelmään
Kuva 2. Esimerkki vesikiertoisen takan liittämisestä lämmitysjärjestelmään. Tulikivi Oyj.