Entisaikojen uunimuurarien jäljissä

Peukalo ja etusormi puristavat tulitikkua tavallista tiukemmin.

Tulenteko ei ollut koskaan tuntunut niin jännittävältä kuin nyt, tähän itse muurattuun uuniin.

Ensimmäiset savukiehkurat lähtevät viipyillen kohti tulipesän lakea. Mutta virtaako savu sieltä uunin sisään piilotettuja poskikanavia pitkin hormiin ja edelleen ulos vai täyttääkö kitkerä savu huoneen?

Se selviäisi pian, mutta palataan ensin yhdeksän kuukautta ajassa taaksepäin, jolloin uuniprojekti sai alkunsa.

Talvi teki tuloaan, ja se huoletti. Työtilaksi kunnostetun 1940-luvulla rakennetun entisen navettarakennuksen lämmitys oli pienen Harvia 10 -kamiinan varassa.

6,7 kilowatin nimellisteholla humisevassa kamiinassa oli pakkasten hipoessa -30 astetta pidettävä tulta koko päivän, etteivät vesijohdot yöllä jäätyisi. Noin 80 neliön rakennus tarvitsi varaavamman lämmönlähteen, mutta millaisen?

Tehdasvalmisteiset takat ovat upeita mutta turhankin näyttäviä vanhan navetan työtilaan. Miksi niissä on niin valtavat luukut?

Uunivalmistajan konsultti perustelee rautakaupan takkanäyttelyssä, että tulen pitää näkyä nykyisin ulos, sillä takka on sisustuselementti.

Toki puuta polttavia ronskeja hallikäyttöön tehtyjä lämminilmakehittimiä löytyy. Ne ovat nopeita lämmittämään mutta eivät juurikaan varaa lämpöä.

Katse kääntyy menneeseen aikaan, jolloin uunien tärkein tehtävä oli pitää huonosti eristetyt asunnot lämpimänä pitkään ja vähällä vaivalla.

Käsiini osuu kaksi teosta aihepiiristä: arkkitehti Gustav Aspin ja uunimuurari John Arndt Peltosen kirja Uunimuurari vuodelta 1932 ja sotien jälkeen julkaistu diplomi-insinööri Olavi Vuorelaisen taloustulisijoja käsittelevä opas.

Kirjojen jo kellastuneet ja hiirenkorville selatut sivut kuljettavat lukijan puu-uunilämmityksen kulta-aikoihin. Entisaikojen mestarit piirsivät monikerroksisia uuneja, jossa savu kiersi välillä lämmittämässä yläkertaa tai toista huonetta. Sen kaltaisia mestariteoksia ei enää juuri näe.

Puulämmityksen kultakauden moninaisten uuniratkaisujen tulisijoja yhdisti yksi piirre. Tulipesät olivat kapeita nykyisiin takkoihin verrattuna.

Syy selviää Vuorelaisen Taloustulisijat-kirjasta: tulipesän luukku ei saisi olla tarpeettoman suuri, koska se säteilee lämpöä ulos jäähdyttäen tulipesää ja huonontaen palamisolosuhteita.

Ensi alkuun oli uunin tuleva pohja perustettava tukevasti teräsbetonilaatan päälle. Kuva: Pasi Jaakkonen

Uunin pohjamuuraus saattoi alkaa, kun pohjalaatta oli saanut lujuutta. 

Puulämmityksen vanhoista oppaista löytyi oleellista tietoa rakentamisen pohjaksi. Kuva: Petteri Kivimäki

Pikkuhiljaa karttuvat uunin raaka-aineet. Huutokaupasta löytyy erä ukrainalaisia tulitiiliä. Niiden laadusta ei ole tietoa, joten ne alistetaan alkeelliseen, virallista testiä matkivaan pirstolukutestiin.

Siinä tiilestä sahattu kappale kuumennetaan tulipunaiseksi ja sammutetaan kylmään veteen parikymmentä kertaa. Ostamani tiilet osoittautuivat testissä kelpo tavaraksi, eivät murentuneet.

Nurkista löytyy terästehtaan konkurssipesästä aikaan ostettua tulenkestävää massaa, jolle on nyt käyttöä tulipesän yläosien rakenteissa. Nöyrästi muottiin asettuvan massan ansiosta savun reitille tulevat mutkat voidaan tehdä jouheviksi.

Uunin eri tiilikerrosten väliin liikuntasaumaksi tulee viiden millin vahvuista, yli tuhannen asteen lämpöä kestävää mikaniittilevyä. Sellaista käytetään nykyisin terässulattojen sähkötoimisten induktiouunien kelan ja senkkamuurauksen välissä eristeenä.

Kaiken puuhastelun keskellä jatkuu entisaikojen uunitekijöiden työn opiskelu. 1930-luvun uunintekijän filosofia alkaa sivu sivulta valjeta: uunin tehtävä on yksin lämmittää, ja sitä silmällä pitäen uunin mittasuhteet tulee piirtää.

Vuorelainen laski tulipesän koolle kaavankin: arinan pinta-ala olkoon 1/150 osa uunin ulkovaipan pinta-alasta. Entisaikojen oppien mukaan tehty uuni ei siis voisi tarjota sellaista kiehtovaa liekkien tanssia kuin valtavilla lasiluukuilla varustetut nykytakat.

Lämmittämisen kannalta kapea luukku tarjosi kuitenkin kaksi huomattavaa etua: pieni palotila edesauttoi palamisen kannalta edullisen korkean lämpötilan saavuttamista ja samoihin ulkomittoihin saatiin mahdutettua enemmän tiiliä.

Upeat nykytakat alkavat näyttää entisaikojen uunien rinnalla puun tuhlareilta. Niissä on puun tuhkaamista varten iso tulipesä, mutta sen kokoon nähden vähän lämpöä varaavaa massaa.

Kyky varata lämpöä on saanut antaa tietä näyttävyydelle, se annettakoon anteeksi nykysuunnittelijoille. Eiväthän he suunnittele takoista harvasti eristettyjen rakennusten ainoita lämmitysjärjestelmiä kuten edeltäjänsä. Tulisijat ovat nykyään viihtyisyyttä lisääviä kulutushuippujen tasaajia koville pakkasille.

Tulenkestävässä massasta valettu tulipesän laki sai puolipyöreän muodon, joka nousee kohti uunin luukkua. 

Tulipesän laki on puolipyöreä ja nousee kohti uunin etuosaa, mistä palokaasut kääntyvät lipan yli yläpalotilaan. Kappale painaa 150 kiloa ja sen nostossa oli työnsä. 

Kahteen tiiliin tehtiin tuhkatilasta alkavat aukot, jota kautta toisiopaloilmaa pääsee virtaa myös tulipesän takaosiin. 

Vanhat uunipiirustukset vyöryttävät esiin lisää hienostuneita yksityiskohtia. Tulipesän seinämiin oli muutamissa uuneissa muurattu lisäilmakanavia, jotka johtivat lämmitettyä toisiopaloilmaa liekkien tuntumaan. Vastaavan tyyppisiä jo unohdettuja rakenteita on kiristyvien hiukkasnormien vuoksi on alettu ottaa käyttöön viime vuosina teollisesti valmistetuissa takoissa.

Kunnioitus vanhoja uunimestareita vastaan kasvaa, kun perehdyn aihepiiriin. Uunimestarit tunsivat puhtaan ja taloudellisen palamisen edellytykset jo sata vuotta sitten – ennen nykyisiä valmistajia velvoittavia ekosuunnittelukriteereitä.

Uuni tapasi 1900-luvun alussa olla monen rakennuksen ainoa lämmitysjärjestelmä. Siksi pintalämpötila sai nousta tuntuvasti korkeammaksi kuin nykyisissä takoissa, joiden kuumaa pintaa kavahdetaan.

1930-luvun uunisuunnittelijat tiesivät mittaustensa perusteella, miten tehokkaasti kylkilämpötilan kohottaminen lisää uunin lämmön luovutusta ja torjuu kylmän tunnetta. Pintalämmön nosto 40 asteesta 65 asteeseen merkitsi 63 prosentin muutosta, mutta sen ansiosta uunin lämmönluovutuskyky neliömetriä kohti harppasi 140 watista 460 wattiin eli enemmän kuin kolminkertaistui.

Nykyisissä hyvin eristetyissä taloissa takkalämmön halutaan virtaavaan huoneeseen hallitun hitaasti eikä maksimaalisesti. Siksi esimerkiksi uunin rungon ja kuoren välinen liikuntasauma usein eristetään ohuella palovillakaistalla.

1900-luvun alun uunisuunnittelija olisi pitänyt uunin kuoren eristekerrosta virheellisenä rakenneratkaisuna, koska se leikkaa uunin lämmitystehoa.

Pakkanen kiristyy joulua kohti. Muuraustyö alkaa hiljalleen näyttää hieman uunilta, eikä sekalaiselta kasalta neljän sorttisia tiiliä. Päämitat ovat jo näkyvissä; uunista on tulossa 128 senttiä leveä ja 85 syvä. Tulipesä on puolestaan 26 senttiä leveä, ja näin muodoin aavistuksen suurempi kuin entisaikojen mestareiden suositukset.

Siitä huolimatta viidesosan uunin julkisivusta peittävä luukku näyttää nykyisten takkojen rinnalla kovin pieneltä. Kapea tulipesä tarjoaa kuitenkin mahdollisuuden muurata tulipesä kaksinkertaisena.

Sen ansioista uunin kuumimpiin sisäosiin saadaan lisäpainoa noin 400 kiloa. Samalla systeemin lämmönvarastointikyky kasvaa rohkaisevasti 20 kilowattitunnilla.

Kaksinkertaisesta tulipesästä on muutakin hyötyä kuin uunin massan lisäys. Se tarkoittaa, että uunin jokaisen kolmen muurauskerroksen paksuus puolittuu ulospäin mentäessä. Näin uuni tulee lähestyneeksi teoreettista ideaalia, jossa rakenteen ohentuminen ulospäin helpottaa säteilylämmön kulkeutumista tulipesästä ulos.

Lisäksi kahden tiilikerroksen väliin on mahdollista rakentaa lisäilmakanavat, jotka kuljettavat lämmitettyä ilmaa tulipesän takaosaan noin 30 sentin korkeudelle, minne uunin luukun kautta virtaava toisiopaloilma ei ulotu. Sekin on 1930-luvun uunimestareiden oivalluksia.

Kevään korvalla uuni alkoi olla muodossaan. Kuoresta pilkistää vanha Zetor 25:n lämpömittari, joka sai uuden tehtävän: mitata rungon ja kuoren välistä lämpötilaa. 

Puun palamisen vaatimat ilmamäärät tunnettiin jo 1900-luvun alussa hyvin. Teoriassa yhden puukilon palaminen vaatii 3,7 kiloa ilmaa. Käytännössä uuniin pitää kuitenkin ohjata tuntuvasti enemmän eli 7,5–10 kuutiota ilmaa, jolloin puu palaa iloisesti.

Ilmavirtauksen kasvattamisessa on kuitenkin varjopuolensa. Ilman mukana uuniin virtaa yhä enemmän typpeä, jota ilmassa on 78 prosenttia. Se ei hyödytä palamista mutta kuljettaa lämpöä ulos piipusta ja tulee näin tuottaneeksi tulisijan suurimmat häviöt.

Näiden niin sanottujen savukaasuhäviöiden vähentämisessä auttaa ilman sekoittaminen mahdollisimman tehokkaasti puusta irronneiden palavien kaasujen sekaan.

Siinä tulipesän ja palotilan muotoilulla ja ilmakanavilla on paljon annettavaa. 1930-luvun uunimestari joutui uunin laen muotoilussa tyytymään tulitiilen rajaamaan muotoon, mutta nykyrakentaja saattaa käyttää tulenkestäviä valumassoja.

Niitä muottiin valamalla uunin laki saadaan puolikaaren muotoiseksi ja eteenpäin uunin kurkkua kohti nousevaksi, millä tavoitellaan palokaasujen ja niihin sekoittuneen ilman pyörteilyä.

Kapenevan kurkun jälkeen avautuvan ylätulipesän muotoilin terästeollisuuden käyttämästä alumiinioksidimassasta, jonka 1 700 asteen lämmönkesto oli riittävä taloustulisijaan.

Talon keskellä kohoavan uunin lämmön jakaminen tasaisesti eri puolille rakennusta on ollut tulisijan rakentajien ikiaikainen ongelma.

Kunniahimoisimmat uunisuunnittelijat pyrkivät ratkomaan 1900-luvun alussa lämmönjakoa ohjaamalla savuvirtoja välillä viereisiin huoneisiin muurattuihin pattereihin. Menetelmällä oli rajoitteensa, sillä monimutkainen patteriuuni usein sylki savut sytyttäjänsä silmille.

Nykyisin lämmönjaon ongelmaa on ratkottu kehittämällä kiertoilmatakkoja, jotka savun sijasta voivat siirtää takan lämmittämää ilmaa eri puolille taloa.

Teräksisellä takkasydämellä varustetuissa kiertoilmatakoissa on niissäkin omat puutteensa. Niiden lämpöä varaava massa tapaa jäädä perinteistä takkaa vähäisemmäksi.

Kuva: Aino Saarikivi

Vanhaan navettaan nousevan uunini rakenteessa tein merkittävän rakenteellisen muutoksen verrattuna moneen kuoritakkaan. Uunin rungon ja kuorimuurauksen väliin yleensä jätettävä villaeriste hylättiin tyystin.

Näin vapautuneeseen tilaan syntyy lämmönsiirtopinta, jonka läpi virtaa ilmaa takan alaosaan sekä suuluukun yläpuolen ilma-aukosta. Tiilikerrosten välissä lämmennyt ilma nousee laella olevaan kokoojakammioon, mistä sitä ohjataan tarpeen mukaan joko uunihuoneeseen tai seinän takaisiin tiloihin.

Ilman siirron tehostamiseksi uuni saa sähköllä pyörivän ja termostaatin ohjaaman, automaattisesti käynnistyvän puhaltimen. Se pystyy siirtämään 120 kuutiometriä uunin lämmittämää 40–50 asteista ilmaa tunnissa eri puolille rakennusta eli 1,5 kilowattia tunnissa, mikä vastaa yhtä sähköpatteria.

Kun uuni heinäkuussa on vihdoin valmis ja noussut kahden metrin korkeuteensa, on aika laskea siihen muurattujen tiilien, laastien ja sisään jätettyjen tulenkestävien valukappaleiden paino.

Näpyttelyn jälkeen laskin näyttää 3 040 kiloa. Entisaikojen uunimestareiden suosiman kapean tulipesän ansiosta ulkotilavuudeltaan 2,2 kuutiometrin uuniin on mahtunut odotettua enemmän lämpöä varaavaa massaa.

Kuva: Aino Saarikivi

Huhtikuisena aamuna tuli syttyy ensimmäisen kerran. Sitä mukaa, kun savukiehkura piipun päässä kasvaa, vaihtuu jännitys helpotukseen. Savu ei ainakaan tule sisään.

Tyytyväisyys on kuitenkin ennenaikaista. Kesällä tulisijalle tehdään suorituskykymittaus, joka paljastaa tulisija-piippuyhdistelmän puutteen.

Kun uuni on lämmitetty äärimmilleen kuumaksi, syttyvät puun lisäyspanokset lähes leimahtaen ja savu piipun päässä alkaa muuttua tummaksi. Tulipesässä luukun edessä alkaa kiertää savua kuin etsien reittiä ulos.

Alkaa näyttää siltä, että piipun alkuperäinen 15 x 15 sentin hormi ei pysty lämpimässä säässä siirtämään kuumassa tulipesässä nopeasti irronneita palokaasuja ulos. Ilmanpuute näkyy runsaana savunmuodostuksena, mikä ajan mittaan nokeaisi turhaan piippua ja heikentäisi uunin hyötysuhdetta.

Savun reittiä ulos oli helpotettava joko hormin virtauspinta-alaa kasvattamalla tai lisäämällä paine-eroa piipussa tai molemmissa. Niinpä piippua korotetaan kymmenen prosenttia kuuteen metriin arinan pinnasta. Alkuperäisen ilmastointihormin viereen putkitettiin lisähormi, joka kasvattaa piipun virtauspinta-alaa 40 prosenttia.

Muutosten jälkeen uuni ei enää savuta. Se on vihdoin valmis näyttämään ominaisuutensa koelämmityksessä, jossa sen lämmönluovutus on tarkoitus mitata tasaisessa 20 asteen lämpötilassa.

Tuli palaa alhaalla uunissa kuusi metriä alempana ja ilmassa näkyy hieman vesihöyryä. Savukaasujen lämpö on asettunut noin 70 asteeseen. Kuva: Petteri Kivimäki

Uunin pintalämpötilan muutos purettiin tietokoneelle käyräksi. Huippulämpötila saavutetaan 12–13 tuntia syttyttämisen jälkeen. Kuva: Petteri Kivimäki

Vasemmalla ylhäällä toisen hormin lämpömittari, sen vieressä uunin lämpövarauksesta kertova mittari, keskellä yläpalopesän lämpö ja alimmaisena lämminilmapuhalluksen mittari. Ylhäällä uunin pintalämpötiloja tallentava mittari. Kuva: Petteri Kivimäki

Uunin pintaan eri korkeuksille ja osiin asetetaan lämpötilatallentimen anturit. Sen jälkeen uunia aletaan lämmittää punnituilla viiden kilon panoksilla. Samaan aikaan huonetta jäähdytetään ilmalämpöpumpulla niin, että sen lämpötila pysyy 20 asteessa.

Uunista poistuvien savukaasujen lämpötilaa polton aikana tarkkaillaan kahdesta mittarista.

Savukaasujen keskimääräinen lämpötila nousee tavallista pidemmäksi venyneessä poltossa 115 asteeseen.

Kun uunissa on poltettu noin 25 kiloa puuta, pellit suljetaan. Sisäosiin varastoitunut lämpö jatkaa siirtymistään kohti uunin kuorta, kunnes 13 tuntia tulen sytyttämisen jälkeen uunin pinta saavuttaa 50,9 asteen maksilämpötilansa.

Mittausstandardin mukaisen 50 prosentin tasoon maksilämmöstä uuni jäähtyy 70 tuntia eli kolme vuorokautta lämmityksen alkamisesta. Uuni läpäisee melkoisella marginaalilla varaavan tulisijan määritelmän, jossa pinnan lämpötilan jäähtyminen puoleen pitää kestää vähintään kuusi tuntia.

Jyväskylän ammattikorkeakoulun energia-alan asiantuntijan Kimmo Puolamäen mittaustuloksista tekemän arvion mukaan mukaan uunissa poltettu puumäärä on tuottanut 119 kilowattituntia lämpöä, josta rakennukseen saatiin 104 kilowattituntia.

Lukuisia uunien suorituskykymittauksia tehnyt ja analysoinut uunitehtaan tutkimuspäällikkö lupaa arvioida annettujen tietojen perusteella uunin suorituskykyä.

”Näiden perusteella ei päästä yhtä tarkkoihin lukuihin kuin laboratorio-olosuhteissa, mutta voin yrittää”, Tiilerin tutkimuspäällikkö Tuomas Immonen sanoo.

Pari päivää myöhemmin hän lähettää sähköpostiin laskelmat.

”Uunisi hyötysuhde asettuu 85–90 prosentin väliin. Sen tarkemmin sitä ei voi määritellä, että hormin veto muuttuu savukaasujen lämpötilan myötä.”

Puolamäki arvioi hyötysuhteeksi 87,5 prosenttia samojen arvojen perusteella.

Immonen arvioi uunin lämmittävän tulen sammumisen jälkeen kolmen vuorokauden ajan keskimäärin puolentoista kilowatin teholla. Maksimissaan kuoren läpi tulee peltien sulkemisen jälkeen 2–2,5 kilowattia lämpötehoa.

Uunin rungon ja kuoren välissä lämmennyt ja puhaltimen siirtämä 40-asteinen ilma lämmitti Immosen laskelman mukaan toista huonetta 1–1,5 kilowattitunnin teholla, mutta varsinaisten mittausten aikana toiminto ei ollut käytössä.

Lokakuu tuo ensimmäiset yöpakkaset merkkinä lähestyvästä talvesta. Kuin huomaamatta kämmen hakeutuu uunin karheaa pintaan, jossa oli edellispäivänä palanut pari pesällistä puuta. Se on lämmin.

Ensin uuni oli ollut vain epämääräinen ajatus mielessä. Nyt se kohoaa lämpöä huokuen paikalla, jossa vuosi sitten oli vain muutama tiili lattialla uunin kulmien merkkinä.

Tunnen kiitollisuutta niitä entisaikojen ja nykyisiä uunintekijöitä kohtaan, jotka ovat kehittäneet tämän mainion lämmitysmuodon. Talven tuloa saattaa asettua odottamaan levollisin mielin, kun liiterissä on vielä puitakin.