Kiuas

Kiuas on saunan (ennen myös riihen tai savupirtin) tavallisesti uunimainen lämmitin, jonka yläosassa on lämpöä varastoiva kiviladelma. Saunomisen löyly saadaan aikaan heittämällä vettä kuumentuneille kiukaan kiville, jolloin vesi muuttuu vesihöyryksi. Tavallisimmin kiukaita lämmitetään puulla tai sähköllä, mutta myös öljy- ja kaupunkikaasulämmitteisiä kiukaita on ollut käytössä.

Etymologia 
Sana kiuas ja sen monet vastineet suomen eri murteissa (esimerkiksi kiukaa, kiukoa ja kiukas) ja suomen lähimmissä sukukielissä kuten karjalassa (kiukua) on usein selitetty lyhentymäksi yhdyssanasta kivikota, mutta vaihtoehtoisen näkemyksen mukaan sanojen taustalla on kivikasa. Esimerkiksi muotojen kivikasa : kivikasan kehittyminen taivutustyypiksi kiu(k)as : kiuka(h)an on epäsäännöllinen, mutta tämä selittää myös kiuasta merkitsevien sanojen runsaan vaihtelun. 

Sana kiuas ja sen variantit esiintyvät vain pohjoisimmissa itämerensuomalaisissa kielissä. Virossa vastaava sana on keris, joka voi olla laina balttilaisista kielistä. Ajatusta kiuas-sanan alkuperäisestä merkityksestä 'kivikasa' tukevat vepsän kiuasta merkitsevä küudug ja mokšan kevmar, jotka niin ikään tarkoittavat alkuaan kivikasaa. Aiemmin kiuasta lienee merkinnyt sana sauna, joka vasta myöhemmin on laajentunut viittaamaan rakennuksiin, joissa kiukaat sijaitsevat.

Kiuastyypit 
Lämmitystavan mukaan kiukaat jaetaan kerta- ja jatkuvalämmitteisiin. Kertalämmitteinen kiuas lämmitetään valmiiksi ennen saunomista, kun taas jatkuvalämmitteisessä kiukaassa palaa tuli tai lämpövastukset ovat päällä kylpemisen aikana. Varatakseen riittävästi lämpöä saunomiseen kertalämmitteinen kiuas tarvitsee suuremman kivimäärän kuin jatkuvalämmitteinen, jolloin kiukaan lämmitys vie pidemmän ajan. Kertalämmitteisiin kiukaisiin lukeutuvat esimerkiksi savusaunan kiukaat ja pönttökiukaat, kun taas jatkuvalämmitteisiä ovat useimmat muut puulämmitteiset kiukaat, kuten läpivirtauskiuas, sekä valtaosa sähkölämmitteisistä kiukaista.

Puulämmitteiset kiukaat 
Puulämmitteiset kiukaat voivat olla joko kerta- tai jatkuvalämmitteisiä. Kertalämmitteinen kiuas lämmitetään ja tulen annetaan sammua ennen kylpemistä; jatkuvalämmitteiseen kiukaaseen voidaan lisätä puita kylpemisen aikana. Kertalämmitteisissä tuli- ja kivipesä ovat samaa tilaa, jolloin savu lämmittää kivet riittävän tehokkaasti. Jatkuvalämmitteisissä tulipesä sijaitsee kivitilan alla, ja lämpö välittyy kiviin kiukaan teräsosien läpi.

Puulämmitteisten kiukaiden rakenne 
Kiuas voi olla rakenteeltaan tiilistä paikallamuurattu tai terästä, hitsaamalla teräslevyistä koottu. Arina on tyypillisesti valurautaa, luukut terästä tai valurautaa.

Kiukaassa on aina tulipesä. Tulipesän pohjana on arina, jonka läpi tuhka putoaa alla olevaan tuhkapesään. Tuhkaluukun kautta tuhkat voidaan tyhjentää saunomisen jälkeen. Tyypillisesti palamisen voimakkuutta säädetään tuhkaluukussa olevia ilmanottoaukkoja suurentamalla tai pienentämällä. Tulipesästä savu johdetaan joko kivitilaan (kertalämmitteinen kiuas) tai kanaviin kivitilan alla ja ympärillä (jatkuvalämmitteinen kiuas) ja tämän jälkeen savuhormiin.

Joskus puulämmitteiseen kiukaaseen on yhdistetty vesisäiliö, josta samalla saadaan lämmintä pesuvettä saunassa käytettäväksi. Vesisäiliö voi olla osa kiuasta tai liitettynä savuhormin kylkeen.

Nykyisin useissa puulämmitteisissä kiukaissa on lasillinen tulipesän luukku. Tunnelmallinen saunaan näkyvä tuli tuo lisää viihtyisyyttä saunomiseen.

Savusaunan kiuas
Savusaunassa käytetyt kiukaat – savukiukaat – ovat kertalämmitteisiä. Savukiuas on vanhin kiuastyyppi, alun perin kivinen latomus. Tulipesä sijaitsee kivitilan keskellä tai alla, ja savu kiertää kiviä. Savuhormia ei kuitenkaan ole, vaan kivitilasta savu nousee suoraan saunatilaan, josta se kulkeutuu ulos tuuletusaukon ja oven kautta. Kiuas lämmitetään kuumaksi ja ennen saunomista heitetään häkä- tai nokilöylyt – tämän jälkeen saunan annetaan siintyä, jonka jälkeen voidaan aloittaa saunominen. Kylpemisen aikana kiuasta ei lämmitetä. Perinteisesti kiukaan kivimäärä on suuri, ja se vaatii usein pitkän lämmitysajan.

1950- ja 1960-luvuilla perinteisten savusaunojen kiukaiden tilalle rakenneltiin usein pönttökiukaita paksupeltisistä katkaistuista öljytynnyreistä. Alle rakennettiin pieni tulipesä. Nykyisin savusaunan kiuas voidaan tehdä esimerkiksi valamalla tulenkestävästä massasta holvi tulipesän päälle. Kivitila on holvin päällä. Valumuottiin asennetaan putkia, jotta valmiissa holvissa olisi savureiät tulipesästä kivitilaan.

Modernit välimuodot
Perinteisestä savusaunan kiukaasta on kehitetty lähinnä matkailu- ja palvelualalla helpommin lämmitettäviä, vain osan lämmitysaikaa tai vain osittain saunatilaan savuavia kiukaita. Tyypillisesti tämä on toteutettu kivitilan päälle laskettavalla metallisella savukuvulla, tai hormilla, johon kiuas kytketään lähes koko lämmitysvaiheen ajaksi. Aivan lämmityksen loppuvaiheessa kupu nostetaan ylös, tai sulkupellin avulla kiukaan savu käännetään saunatilaan, jolloin saadaan löylytilaan savusaunamainen tunnelma tuoksuineen. Löylyheiton aikana kiuasta ei lämmitetä, jolloin se toimii savusaunan kiukaan tavoin. Savupeltimekanismi voi olla myös kiukaan sisäinen. 

Uudempia savusaunan kiuasinnovaatiota on automaattisesti pelletillä lämpiävä savusaunan kiuas. Pellettien syöttö kiukaaseen voidaan kokonaan automatisoida, mikä lisää savusaunan paloturvallisuutta ja helppokäyttöisyyttä.

Polttoprosessin kehitys

Moderneissa puupolttoisissa kiukaissa kiinnitetään yhä enemmän huomiota mahdollisimman puhtaaseen palamiseen ja sitä myötä vähenevään haitallisten pienhiukkasten määrään savukaasuissa. Tehokkaampi polttoprosessi merkitsee myös puun lämpöarvon tehokkaampaa hyödyntämistä, jolloin säästetään puuta. Oleellista on, että palokaasuille on riittävästi tilaa ja aikaa syttyä ja palaa kiukaan sisällä. Tällöin lämpöenergia saadaan tehokkaammin käyttöön ja korkean lämpötilan johdosta palamisprosessin sivutuotteita on vähemmän. Mikäli näin ei ole, saattavat palokaasut syttyä esimerkiksi liitosputkessa tai hormissa. Tällöin ongelmana on hormin rakenteisiin kohdistuva suuri palorasitus.

Pienhiukkaspäästöt 
Halkaisijaltaan alle 2,5 μm kokoisten pienhiukkasten päästöt, jotka olivat peräisin puun poltosta kotitalouksissa, aiheuttivat Suomessa 200 kuolemaa vuonna 2015. Kiukaat ovat pienhiukkasten massan suurin yksittäinen lähde. 

Saunan sisällä voi olla pienhiukkasia pahimmillaan 50–70 mikrogrammaa kuutiossa – kymmenen kertaa enemmän kuin ulkoilmassa. 

Kiuasvalmistajat mainostavat mallejaan vähäpäästöisiksi, mutta kiukaiden pienhiukkaspäästöjä ei tarvitse testata. Koska tietoa ei ole saatavilla, kuluttajan on mahdotonta löytää itselleen vähäpäästöistä kiuasta. Itä-Suomen yliopiston tutkimuksen mukaan huonoimmasta kiukaasta vapautui pienhiukkasia seitsemän kertaa enemmän kuin parhaasta. 

Pienhiukkasia syntyy enemmän silloin, kun puukaasut palavat huonosti. Pienhiukkasia syntyy erityisesti silloin, kun tulta sytytetään; kun klapeja lisätään; kun kiuasta poltetaan liian kovalla teholla ja vedolla; kun kiukaan pesä ladataan liian täyteen; tai kun puu on liian kuivaa. Puulaji ei vaikuta hiukkaspäästöihin suuresti. Jos piipusta tulee mustaa savua, se merkitsee, että ilmassa on runsaasti pienhiukkasia. 

Pienhiukkasten vähentämiseksi on kehitetty sähköiseen varaukseen perustuva sieppari, joka pystyy poistamaan pienhiukkasista puolet. 

Kiukaita varten on kehitetty tähtiluokitukseen perustuvaa ympäristömerkkiä.

Sähkölämmitteiset kiukaat
 
Sähkölämmitteiset kiukaat ovat pääosin jatkuvalämmitteisiä, mutta markkinoilla on myös peruslämmön varaavia kiukaita. Kivitilan pohjalla sijaitsee sähkövastuksia, jotka kuumentuessaan lämmittävät kivet. Termostaatti ohjaa vastusten kuumentumista. Savuhormia ei tarvita. Sähkölämmitteiset kiukaat ovat teräslevystä teollisesti sarjavalmistettuja. 

Tiettävästi maailman ensimmäisen tehdasvalmisteisen sähkökiukaan valmisti vuonna 1938 Oy Metalliteos, nykyiseltä nimeltään Metos Oy Ab. Kiuas asennettiin SOK:n Vaasan konttorin saunaan. Kiukaan sähkösuunnittelun teki insinööri Niilo Jernvall, tekniikka otettiin "Metos-keittojakkarasta", pienestä 6 kW:n tehoisesta ammattikeittiöliedestä.

Markkinoilla on 1990-luvulta lähtien ollut myös peruslämmön varaavia, vaipaltaan eristettyjä sähkölämmitteisiä kiukaita, joissa kivet pidetään jatkuvasti jonkin verran lämpiminä. Tällöin kuumennus saunomisvalmiiksi tapahtuu nopeammin. Tämäntyyppinen kiuas voi toimia myös saunatilan normaalina lämmittimenä. Tyypistä käytetään nimitystä aina valmis tai heti valmis. Kuten puulämmitteisiä, on myös sähkökiukaita, joiden ulkovaippa on tehty teräsverkosta.

Kiuaskivet
Kiuaskivien tarkoituksena on varastoida lämpö, kunnes höyrystyvä vesi vapauttaa sen löylyksi. Kivien määrä on tärkein lämmönvarauskykyyn vaikuttava tekijä. Asuntosaunoihin tarkoitetuissa kiukaissa kivien määrä vaihtelee karkeasti 10–100 kilon välillä, julkisissa saunoissa kiuaskiviä voi olla satoja kiloja.

Kiuaskiven tärkeimmät ominaisuudet ovat hyvä lämmönvarauskyky ja lämpövaihteluiden kesto. Jatkuvalämmitteisissä kiukaissa – kuten useimmissa sähkökiukaissa – lämmönvarauskyky ei ole oleellinen. Nopeat lämpötilan muutokset aiheuttavat rasitusta kiville, jotka saattavat lohkoutua tai pirstoutua helposti. Kivet tulisi tarkastaa ja latoa uudelleen määrävälein, esimerkiksi kerran vuodessa. Samalla poistetaan pirstoumat ja murske kivitilan pohjalta. Ladottaessa kiuaskivet takaisin tulee kiinnittää huomio riittävään ilmankiertoon kivien välissä. Uudet kivet on pestävä puhtaaksi ennen kiukaaseen asettamista, sillä höyrystyvä vesi irrottaa erittäin tehokkaasti hienojakoisen pölyn kiven pinnasta saunan hengitysilmaan.

Eri kivimateriaalit
Hyvänä kivimateriaalina pidetään painavista mineraaleista koostuvia tummia syväkiviä, kuten oliviinikivi ja peridotiitti. Mäntyharjulta louhitun oliviinikiven ominaispaino on Geologian tutkimuslaitoksella todettu olevan jopa 3,5 (erittäin korkea). Korkea lämmövarauskyky johtaa pitkään jälkilämpöön, joka puolestaan kuivattaa saunan tehokkaasti: tämä puolestaan vähentää kosteushaittoja ja homeenmuodostusta. Kiuaskiviä valmistetaan jopa vuolukivestä, jonka lämmönvarauskyky on poikkeuksellisen hyvä. Teollisesti kiviä voidaan valmistaa myös savesta, polttamalla massa täysin sintraantuneeksi asti. Tämäntyyppinen keraaminen kivi ei rapaudu tai lohkeile lainkaan, mutta kevyempänä sen lämmönvarauskyky ei ole yhtä hyvä kuin luonnonkivillä. Keraamiset kiuaskivet voidaan kuitenkin valmistaa haluttuun muotoon kiukaan ilmankierron tai veden haihtumisen tehostamiseksi.

Rapautumisen estämiseksi kiuaskivinä saatetaan joskus käyttää jopa sähkötolppien posliinieristeitä. Joissakin moderneissa sähkökiukaissa kivet on korvattu vuolukivestä valmistetulla tasolla.

Kiuasmalleja
Aitokiuas on puulla lämmitettävä kertalämmitteinen ulossavuava saunan kiuas. Kiukaan ominaisuuksiin kuuluu suuri eristetty kivitila, jonka ansiosta kiuas pysyy käyttövalmiina useita tunteja, jopa illasta aamuun. Kiukaassa savu kiertää kivipesässä kuten perinteisessä savusaunassa, savukaasut johdetaan kuitenkin hormiin. Aitokiuas lukeutuu kertalämmitteisiin pönttökiukaisiin, mutta eroaa varsinaisesta pönttökiukaasta lämpöeristetyn vaippansa ansiosta. Kiuastyypin on kehittänyt rakennusneuvos Jalo Syvähuoko.

Avorakenteinen verkkokiuas on IKI-kiuas Oy:n Jouni Kerrmanin 1990-luvun lopulla kehittämä jatkuvalämmitteinen saunan kiuas. RST-verkkovaipan ansiosta ilma kiertää kivien välissä. Puukiukaissa kivet ympäröivät tulipesää joka puolelta, ja vaippa kivineen ympäröi myös liitosputkea savuhormiin, jolloin myös liitosputkesta saadaan lämpöä varattua kiviin. Puulämmitteisessä kiukaassa ei ole arinaa eikä tuhkaluukkua. Sähkölämmitteisessä verkko- tai kivikiukaassa vastukset lämmittävät vastaavasti kaikkia kiviä koko kiukaan pituudelta alhaalta aina kiukaan yläreunaan asti. Kiukaita on sähkö- ja puulämmitteisiä. Nykyisin myös useilla muilla kiuasvalmistajilla on mallistoissaan verkkovaippaisia kiukaita.

Läpivirtauskiuas on puuta polttava jatkuvalämmitteinen kiuas. Kiukaan rakenne poikkeaa perinteisestä tulipesän sivujen ulkopuolella, läpivirtauskanavan päässä olevien vastavirtapalotilojen osalta ja kivitilan läpi johdetun ilmankierron osalta. Rakenteen avulla päästään pienempiin pienhiukkaspäästöihin ja taloudellisempaan polttoon. Kiuas imee ilmaa pohjasta ja puhaltaa kivitilan läpi, sekoittaa korvausilmaa hengitysilmaan, nopeuttaa löylyhuoneen lämpenemistä ja saunahuone lämpiää kiukaan alapinnan tasalta. Kiukaan on kehittänyt lahtelainen Reijo Vierimaa, joka aloitti kiukaitten kehittelyn 1960-luvulla. Mallia markkinoidaan Sydänkiukaan nimellä. Mallilla on useita patentteja.

Kiukaita valmistaa Suomessa parikymmentä yritystä.

Kiukaan lämmitysteho
Kiukaan riittävä lämmitysteho määritellään yleensä löylyhuoneen tilavuus ja pintamateriaalit huomioiden. Kiuasvalmistajat ilmoittavat usein kiukaittensa soveltuvuuden löylyhuoneen suurimman ja pienimmän tilavuuden mukaisesti. Kun tilan seinät ja katto ovat hyvin lämpöeristettyä materiaalia ja ilmanvaihto on tavanomaiseen tapaan toteutettu, voidaan kiukaan valmistajan ilmoittamia löylyhuoneen ohjeellisia tilavuusrajoja pitää sopivana mitoituksen lähtökohtana. Jos löylyhuoneessa on voimakkaasti lämpöä pois johtavia pintoja, tulisi neliömetri tällaista pintaa huomioida kiukaan tehontarpeessa noin kuutiometrin lisätilavuutta vastaavaksi. Voimakkaasti lämpöä johtavia pintoja saunassa ovat usein kiviseinät, ikkunat ja lasiovet.

Kiukaan energiankulutuksen kannalta sillä ei ole merkitystä viskooko kiukaalle kylmää vai kuumaa vettä, ellei vesi ole todella kylmää ja sitä heitetä kiukaalle jatkuvasti.

Lähteet

Viitteet

Aiheesta muualla

 Helamaa, Erkki: Kiuas: Saunan sydän. Helsinki: Rakennustieto, 1999.

Rakennuksen sähköjärjestelmät