Onko kiuasvastuksissa laatueroja?
Sähkökiukaan toiminnan kannalta kriittinen elementti on sähkövastus. Tämä yksinkertaisen oloinen osa tekee tärkeimmän työn sähkösaunan lämmityksessä. Tiedetään, että kiuaskivien jälkeen vastus on yleensä seuraavana vaihtovuorossa kiukaan vikaantuessa. Koska kysymyksessä on kuluva osa, on aiheellista kysyä, onko vastuksissa eroja ja jos on, mistä ne johtuvat?
Tätä artikkelia varten haastattelin suomalaisia vastusten valmistajien ja kiuasvalmistajien edustajia. Lopputulos on, että kiuasvastuksista löytyy perusteltuja laatueroja, jotka näkyvät myös lopputuotteen hinnassa.
Kiuasvastuksen anatomia
Sähkövastus on yksinkertainen sähkölaite, jossa vastuslangassa kulkeva virta kohtaa sopivan suuruisen vastustuksen. Sähkön liike kuluttaa sähköenergiaa ja saa vastuslangan kuumenemaan. Vastuslankan on piilossa vastuksen näkyvän metallivaipan alla, eristekerroksen suojaamana. Langan kuluttama energia on vastuksen teho oli tuotteen wattimäärä.
Vastuslangan ympäröi eriste. Eristeenä käytetään hiekkamaista magnesiumoksidia tai vastaavaa materiaalia, joka ei johda sähköä, mutta johtaa hyvin lämpöä. Lämpö siirtyy näin langasta vastuksen näkyvään vaippaan, josta se johtuu edelleen ilmaan tai kiuaskiviin. Lopputuloksena näemme toiminnassa olevan vastuksen hehkuvan punaisena hallitussa, noin 500°C käyttölämpötilassa. Vaippa on alle millimetrin paksua terästä.
Tämä perusrakenne on käytännössä kaikissa vastuksissa sama. Jotta vastusta voidaan käyttää, vastuslanka pitää pystyä liittämään kiukaan sähköjärjestelmään. Tämä voidaan toteuttaa useammalla eri tavalla, kuten lattaliittimellä (abiko). Sähköliittimen ja sen laipan kiinnitystapa on viimeinen huomionarvion ominaisuus vastuksessa.
Kiuasvastuksessa on siis neljä keskeistä osaa:
- Vastuslanka
- Eriste
- Vaippa
- Sähköliitin ja kiinnityslaippa
Kiuasvastusten tuoteominaisuuksia
Saunan kiuas on vastuksen käyttöympäristönä keskimääräistä haastavampi. Vastuksiin kohdistuu mekaanista rasitusta kiuaskivistä, nopeita lämmönvaihteluita ja mahdollisia mineraalijäämiä löylyveden haihtumisen seurauksena.
Tärkeä ero esimerkiksi vedenlämmitykseen verrattuna on se, että kiuasvastus kuumenee aina täyteen lämpötilaansa siinä missä vedenlämmitin pysyy yleensä 100°C alapuolella, tarjoten suotuisammat olosuhteet suurempaan tehonsiirtoon. Kiuasvastus pitää siten mitoittaa niin, ettei se vapaassa ilmatilassa kirjaimellisesti pala, rajoittaen sen ns. pintatehon alle 4 w/mm2.
Veteen upotettavissa tai höyrystävissä vastuksissa tehot per neliömilli voivat olla moninkertaisia. Toisaalta samasta syystä esim. vedenkeitintä ei saa käyttää tyhjänä. Alalla tavanomainen 8,5 mm vastuksen halkaisija määrittää siis kuinka paljon tehoa per sentti vastusputkesta saadaan. Käytännössä yhden vastuksen teho on yleensä yhdestä kolmeen kilowattia.
Kiuasvastuksien suunnitteluun kuuluu myös vastuksen muotoilu. Tämä on ensisijaisesti kiuasvalmistajan heiniä, sillä vastus pitää saada toimimaan juuri kyseisessä kiuasmallissa. Tästä syystä vaikka varaosakaupoista löytyy lukuisia esimerkkejä hieman eri tavoin muotoilluista, mutta usein lähes saman tehoisista vastuksista. Eri valmistajien kesken vastusten muotoilu voi olla identtistä. Muotoilu noudattaa enemmänkin kiuasmallin kuin merkin tyyliä. Kuten oheisesta suomalaisen verkkokaupan varaosakatalogin ruutukaappauksesta nähdään, voi sama vastus sopia useammankin merkkiseen ja malliseen kiukaaseen.
Voiko vastuksissa olla laatueroja?
Kiuasvastuksissa on hintaeroja, jotka liittyvät suoraan vastusten fyysiseen kokoon, muotoilun monimutkaisuuteen, valmistuserien kokoon ja tuotantomaahan. Entä miten on kestävyyden, turvallisuuden tai terveellisyyden suhteen?
Vastuksen vaippa voidaan valmistaa useammasta eri materiaalista. Materiaalina käytetään kiuasvastuksissa terästä, mutta tästä on tarjolla useita vaihtoehtoja. Tavallisin vaihtoehto on ruostumaton teräs, AISI 304, mutta tämän lisäksi käytössä on myös austeniittinen kuumalujateräs, AISI 309, sekä haponkestävä Incoloy 800. Myös haponkestävä teräs 316 on ainakin historiassa ollut käytössä sähkökiukaissa.
Numerot 304 ja 309 tulevat amerikkalaisesta standardista ja ovat myös globaaleja kauppanimiä. Tuotteilla on kuitenkin myös omat kansainväliset ja kiinalaiset standardinsa, jotka määrittelevät tarkasti kuinka paljon kromia, nikkeliä, hiiltä ja molybdeenia teräs sisältää. 309 sisältää enemmän kromia ja nikkeliä ja sitä markkinoidaan lämmönkestoltaan 304:ä kestävämpänä materiaalina.
Incoloy on näitä 300-sarjalaisia kalliimpi ja koostumukseltaan erilainen erikoisteräs. Se sisältää enemmän nikkeliä ja kromia, mikä nostaa tuotteen hintaa olennaisesti. Sen pitäisi olla myös poikkeuksellisen kestävä kuumissa lämpötiloissa ja korroosiota vastaan. Suuntaa antava yhteenveto teräslaatujen koostumuksen eroista alla olevassa taulukossa. Valmistajien ja jälleenmyyjien antamat tiedot on koottu verkosta ja vaihtelevat hieman lähteestä toiseen.
| Teräslaatu: | AISI 304 1.4301 | AISI 309 | AISI 364 1.4401 | Incoloy 800 |
|---|---|---|---|---|
Fe (rauta) | >65% | >60% | >65% | >39.5% |
Ni (nikkeli) | 8-10% | 11-13% | 8-10% | 30-35% |
Cr (kromi) | 18-20% | 19-20% | 17-19% | 19-23% |
C (hiili) | <.08% | 0.2% | <.08% | <0.1% |
Mo (molybdeeni) | – | > 0% | 2-3% | – |
Hintaluokka | 3500€/tn | >3500€/tn | >30 000€/tn |
Käytettyjen materiaalien valikoima ja koostumuserot antavat käsityksen siitä, että vastuksissa on todennäköisesti eroja. Koska valmistajat ovat päätyneet ajan myötä käyttämään myös kalliimpia teräslaatuja, on tähän täytynyt olla hyvä syy. Yhteen vastukseen tarvittavan teräsmateriaalin hinta ei ole kovin suuri rajallisen menekin takia, mutta koska osa kiukaista on massatuotteita, ei rahaa sijoiteta vastuksiin turhan päiten.
Suomalaisten kiuasvalmistajien perusteella tämä hyvä syy on vastusten kestävyys. Edullisin 304 on ilmeisesti halvin riittävän hyvä materiaali käytettäväksi kiuasvastuksissa, hieman kalliimpaa 309:a on käytössä siellä missä, pieni hintaero on koottu laatueroa vastaavaksi.
Suomalainen Tulikivi vaihtoi aikanaan 304 teräksestä 309:ään, kokien jälkimmäisen paremman lämmönkeston lisäkustannuksen arvoiseksi. Koska Tulikiven tuotteet tunnetaan korkeammasta hintapisteestä, tämä on selvästi perusteltua. Tosin varaosahinnoissa eroa ei juurikaan huomaa.
On huomautettava, että jossain päin kaukoitää saattaa joku käyttää vaihtoehtoisia materiaaleja vastuksissa. Tällaisia voisivat olla 201, 409 tai 430. Esimerkiksi Temustakin löytyvä Vevor kertoo julkisesti käyttävänsä 316 (1.4401) teräksestä tehtyjä vastuksia. 316 on hyvin 304 kaltainen, mutta sisältää molybdeenia ja on itseasiassa kalliimpaa kuin 304. Voi vain arvailla miksi tämä materiaali on valittu.
Incoloyn käyttö sen sijaan alkaa jo tuntumaan vastuksen hinnassa. Näitä vastuksia käytetään hyvin harvoin, esimerkiksi Narvi käyttää Incoloyta ainoastaan Heat-laitoskiukaassa. Raaka-aineen hintaero näkyy myös vastuksessa. Incoloy-vastukset maksavat varaosina noin viisinkertaisesti tavanomaisiin verrattuina, eroa ei tosin voi yksiselitteisesti johtaa pelkästä materiaalikustannuksesta, koska tuoteryhmänä laitoskiukaat poikkeavat kotikiukaista.
Laatuerojen mittaaminen on sitten toinen asia. Teräslaadun ja sen materiaalivahvuuden selvittäminen saattaa vielä olla mahdollista, mutta mitään julkista tutkimusdataa vastusten todellisesta kestävyydestä kiuasoloissa ei ole saatavilla. Laatutietoinen asiakas voi lähinnä helliä hyvää ajatusta, että valmistajan mahdollisesti käyttämä kalliimpi materiaali on myös parempi.
Mikä rikkoo kiuasvastuksen?
Kiuasvalmistajien yhteisen näkemyksen mukaan vastuksen hajoamisen syynä on yleensä ylikuumeneminen. Vastukset on suunniteltu luovuttamaan lämpöä erityisesti ilmaan, joka pääsee liikkumaan kiukaassa ylöspäin. Jos tämä konvektioliike hidastuu tai loppuu, esimerkiksi kiuaskivien väärän ladonnan tai niiden ikääntymisen aiheuttaman hajoamisen vuoksi, paikalliset lämpötilat alkavat nousta. Huomaa, että vastus on sen verran tyhmä, ettei se osaa lopettaa lämpiämistä vaikka lämmönjohtuminen olisi täysin loppunut – tai kaksi vastusta olisi kuumuudessa taipunut kiinni toisiinsa.
Ylikuumeneminen rasittaa vastusta eri tavoin. Teräsvaippa alkaa hilseilemään, siitä irtoaa hapettuvaa metallia hienona pölynä, joka kertyy kiukaan alle tai voi lentää löylyn mukana ympäri saunaa. Lopulta vaippa palaa puhki ja eristehiekka pääsee valumaan ulos. Tässä vaiheessa vastuslanka saattaa myös kärähtää. Lanka voi kuitenkin katkea kuumuudessa, vaikka vaippa olisi ehyt. Loval Oy:n Johnny Törnroosin mukaan tässä vaiheessa voi syntyä valokaari ja kiukaan varoke laueta.
Ongelmia kiuasvastuksissa voi olla myös liittimissä. Mikäli, löylyvettä pääsee vastuksen kiinnityslaipasta läpi tai kiinnitys on heikko, voi kontakti heikentyä ja aiheuttaa ongelmia. Vaikkei koko vastus olekaan rikki, se on todennäköisesti vaihdettava. Oheisessa kuvassa näkyy miten ruostunutkin vaippa on edelleen suojannut liittimiä.
Onko vastuksissa terveydelle haitallisia osia?
Sähkökiukaat ovat vuosikymmeniä kokeneet Suomessa erilaista vähättelyä. Sähkökiukaiden arvostelijoiden tunnetuin ase on ns. ioni-hypoteesi, joka on kiertänyt maailma jo 50 vuotta. Tämä alkoi siitä, kun professori Gunnar Graeffen tutkimusryhmä esitteli Helsingin 1974 saunakongressissa tutkielmansa ”Ions in sauna air”. Vaikka vastukset voisivat olla yksi ”pahojen positiivisten ionien” lähde, minua kiinnostavat enemmän muut vastuksiin liittyvät ominaisuudet.
Netistä löytyy kaikenlaisia vastusteorioita, kuten, että kiuasvastukset on päällystetty teflonilla, joka on haitallista kuumennettuna. Suomalaisten valmistajien mukaan vaippa on kuitenkin pelkkää terästä, sen päällä on joissain tapauksissa valmistusprosessin jäljiltä rasvaa, joka ensimmäisen kuumennuksen aikana palaa pois. Tämä on valmistajien dokumentoima ominaisuus ja ensimmäisellä lämmityksellä sauna pitääkin tuulettaa ja mieluummin odottaa seuraavaan lämmityskertaan löylyjen ottoa. Myöhemmin vaikutusta ei pitäisi enää olla.
Se, mikä itselleni pistää vastusten rakenteessa silmään on teräksen nikkelipitoisuus. Mikäli vastus pääsee huonoon kuntoon ja hilseilee, en pitäisi mahdottomana, että löylyttämisen yhteydessä huoneilmaan voi päätyä myös pieniä määriä nikkeliä, joka voisi iho- tai hengitystiekontaktissa ärsyttää sille herkkiä ihmisiä. Tämä tulee tosin ilmi todennäköisesti vasta vastuksen elinkaaren loppuvaiheessa.
Yhteenveto
Kiuasvastuksissa on hämäävästä yksinkertaisuudestaan huolimatta löydettävissä erilaisia, itseasiassa huomattavia eroja. Suurimpina näistä on vaipan teräsvalinta, jonka suhteen kiuasvalmistajat uskovat vaikuttavan vastusten käytännön kestävyyteen. Koska kiuasvalmistajat joutuvat hoitamaan kiukaita koskevia reklamaatioita ja tarjoamaan myös varaosavastuksia, on meidän ilman sen kummempaa todistusaineistoa hyvässä uskossa oletettava, että tässä toiminnassa on jotain järkeä eikä kysymys ole vain hintojen nostamisesta.
Loppuasiakkaan, kuten kuluttajan, näkökulmasta kiuasvastusten erot eivät tämän selvityksen perusteella valitettavasti selkiytyneet. Vastusten laatunäkökulmat eivät yleensä tule esiin tuotemarkkinoinnissa eikä niistä löydä tietoa myöskään tuotteiden käyttöohjeissa. Valmistajat ovat useimmiten muotoilleet jokaiseen kiuasmalliin yhden tietyn vastuksen, joten vastusten päivittäminen laadukkaampiin ei onnistu tuosta vain, vaikka jostain saisikin selville mitkä alkuperäisvastukset ovat sekä mitä ainetta korvaava vastus on. Tämä tieto nimittäin ei kuulu tuotetietoihin eikä jälleenmyyjilläkään tästä ole tietoa.
Kun saunamarkkinat kansainvälisesti näyttävät jatkavan kasvuaan, kysyntä erilaisten tuoteominaisuuksien perään voi motivoida valmistajia kertomaa tuotteistaan enemmän – erityisesti, jos tämä auttaa erottautumaan edes jonkun käyttäjäsegmentin silmissä.
Suositukseni kiuasvalmistajille on, että kiukaiden tuoteominaisuuksiin voisi lisätä tietoja vastuksista, kuten niiden vaippamateriaalin teräslaadun. Tästä olisi ainakin kalliimpia materiaaleja käyttäville pientä mainehyötyä, vaikkei teräslaatujen kestävyyseroja täysin aukottomasti tunnetakaaan. Suurempi läpinäkyvyys vastusten ominaisuuksiin ei kuitenkaan mielestäni haittaisi ketään!
Iso kysymys vastuksen kestävyyden ja toimivuuden kannalta on nimenomaan sen sekä itse kiukaan muotoilussa. Epäilen, että vastuksen materiaalia paljon tärkeämpi asia on oikea kiuassuunnittelu, jossa sekä lämpiäminen ja kestävyys on hallittu. Myynnissähän on suomalaisillakin merkeillä sähkökiukaita, joissa kivet eivät ole kosketuksissa vastuksiin. Tämä vähentää olennaisesti vastusten kuormitusta. Esimerkiksi Narvin Heat-laitoskiuas ja Combi-höyrykiuas sekä useampi Harvian laitoskiuas on rakennettu näin. Lisäksi monessa kiukaassa vastukset on osittain suojattu, kuten Harvian suosikkituote Cilindrossa. Kiukaan käytännön eliniän ennustamisen yhtälössä on siis monia muuttujia, vastusten laatu näistä vain yksi, jonka painokerroin jää vielä tuntemattomaksi.
Kiitokset haastatelluille asiantuntijoille:
Johnny Törnroos, Loval; Mikko Auno, Meyer-vastus; Pekka Stef, Narvi ja Jari Manner & Stefan Sullivan, Tulikivi.
