Maalämpöpumppu

Maalämpöpumppu (MLP) kerää maaperään, kallioon tai veteen varastoitunutta auringon lämpöä. Lämpökaivon syvemmissä osissa lämpöä saadaan oleellisemmalta osalta maapallon ytimestä kallioon johtuvasta fissioenergiasta sekä lämpimistä pohjavesivirtauksista.

Osa maalämpöpumpuista on vuorottain lataavia malleja, joissa käyttövesi tehdään kaksoisvaippavaraajan ulompaan vaippaan: vuoroin lämmitystä ja vuoroin käyttövettä. Käyttöveden lämmitys tapahtuu huonommalla lämpökertoimella kuin lämmöntuotanto tilojen lämmitystä varten, koska lauhtumislämpötila käyttövettä tuotettaessa on yleensä korkeampi lämmönjakoverkon kohdalla. Käyttövesi lämmitetään mahdollisuuksien mukaan ensisijaisesti. Vuorottain lataava malli sopii sekä lattia- ja patterilämmityskohteisiin.

Maalämpöpumpuista osa on niin sanottuja tulistinlämpöpumppuja. Tulistinmaalämpöpumpussa on kompressorin ja lauhduttimen välissä erillinen lämmönvaihdin, jossa kaikkein kuumimmasta kylmäainehöyrystä siirretään lämpöä käyttöveden lämmitykseen. Tulistinmaalämpöpumput on yleensä varustettu käyttövesikierukalla. Yleensä tulistusenergia hyödynnetään käyttöveden jälkilämmitykseen.

Lämpökaivo lämmönlähteenä

Nykyään ylivoimaisesti suurin osa maalämpökohteista toteutetaan lämpökaivoilla. Kyseessä on ulkohalkaisijaltaan 115-165 mm porakaivo, johon asennetaan putkisto, jossa lämmönkeruuliuos kiertää. 30-prosenttisen etanoliseoksen jäätymispiste on noin -17 Celsiusastetta. Lämpökaivoa käyttäen maalämpöjärjestelmä pystytään useimmiten tekemään ahtaallekin tontille mutta se on lämmönkeruuvaihtoehtona yleensä kallein.

Suuri alkuinvestointi, pienet käyttökulut

Suuremmissa taloissa (joissa on suurempi energiantarve) investointikin on suurempi. Vastaavasti saneerauskohteiden investointi on suurempi kuin uudistalojen kohdalla. Hintaan vaikuttavat muun muassa energiatarpeen suuruus, lämmönkeruutapa, valittu järjestelmäratkaisu ja työmäärä.

Lattialämmitystaloissa ja suuremmissa taloissa on yleensä parempi maalämmön vuosihyötysuhde kuin patterilämmitystaloissa. Runsas käyttöveden suhteellinen energiaosuus heikentää vuosilämpökerrointa. Käytännössä vuosilämpökerroin maalämmössä vaihtelee useimmiten kohdekohtaisesti 2,5-3,5 välillä.

Toimenpidelupa tarvitaan

Maalämpöputkiston asentaminen on edellyttänyt myönnettyä toimenpidelupaa kohdekunnan teknisestä toimesta 1.5.2011 lähtien. Luvan saantiin vaikuttavat muun muassa mahdolliset maanalaiset rakenteet taajama-alueella, pohjavesialueet ja suojaetäisyydet rakennuksiin, tonttirajoihin, muihin kaivoihin. Jos putkistoa suunnitellaan asennettavaksi vesistöön, vesialueen omistajan lupa on myös saatava.

Ennen hankintapäätöstä on kuluttajan syytä olla yhteydessä oman talon sähkönsiirrosta vastaavaan verkkoyhtiöön ja selvittää onko maalämpöhankinnan vuoksi esim. suurennettava pääsulakekokoa, hankittava käynnistysvaiheen maksimivirtaa rajoittava niin sanottu pehmokäynnistin tai hankittava tasavirtaohjattu (inverter) maalämpöpumppumalli. Varsinkin haja-asutusalueilla maalämpöpumpun kompressori voi aiheuttaa muun muassa oman ja/tai naapuritalojen valojen välkyntää.

Vaakaputkisto lämmönkeruupiirinä

Pieni osa maalämpökohteista käyttää hyväkseen maaperän pintakerrokseen varastoitunutta auringon säteilemää lämpöenergiaa. Lämpöenergiaa kerätään maaperään asennetulla lämmönkeruuputkistolla, joka asennetaan vaakatasoon, ilmastovyöhykkeestä riippuen, noin metrin syvyyteen, Pohjois-Suomessa syvemmälle. Viereiseen putkilenkkiin on vaakaetäisyyttä oltava vähintään 1,5 metriä, mieluiten enemmänkin. Vaakaputkisto on yleensä edullisin lämmönkeruutapa.

Lämmönkeruupiiri vesistössä

Järviin, mereen tai jopa suurivirtauksisiin ojiin asennetaan vuosittain noin 5 prosenttia maalämmön keruuputkistoista. Lämmönkeruuputkisto ankkuroidaan vesistön pohjaan painojen avulla noin 3-5 metrin välein.

Vesistössä olevasta putkituksesta voidaan ottaa suurempia tehoja ja energiamääriä kuin vastaavasta maaputkituksesta veden maaperää parempien lämmönsiirto-ominaisuuksien takia. Suunnittelussa on kuitenkin varmistuttava siitä, että veden lämpötila putken ympärillä ei laske talviaikanakaan alle +1 °C:n. Jos lämpötila laskee alemmaksi, on vaarana, että putkien pinnalle kertyy jäätä. Kertynyt jää saattaa aiheuttaa putkistoon suuren nosteen, jonka seurauksena putkisto nousee veden pinnalle.

Putkiston asennussyvyyden tulisikin olla yli kaksi metriä, jotta vesi talvellakin pääsee riittävän vapaasti liikkumaan putkiston ympärillä. Varsinkin virtaavassa vesistössä on veden lämpötila tarkistettava, sillä virtaavan veden lämpötila saattaa olla hyvinkin matala (niin sanottu alijäähtynyt vesi). Vesistöasennus voi olla kustannukseltaan pientalolle hieman lämpökaivoasennusta edullisempi tapa. Energiatarpeille suuremmille kohteille on asennustapa kannattavampi, koska keruuputken asennus vaatii jonkin verran erikoisvalmisteluja ja -kalustoa.

Maalämpöpumpun tehomitoitus

Maalämpöpumpun tehoa ei välttämättä kannata mitoittaa kattamaan rakennuksen huipputehontarvetta järjestelmän paremman kustannustehokkuuden ja kompressorin pidemmän eliniän vuoksi. Maalämpöpumppu kannattaa usein mitoittaa noin 60-80 prosenttia rakennuksen mitoitustehosta, jolla tuotetaan noin 95-99 prosenttia vuotuisesta energiantarpeesta. Loput 1-5 prosenttia tuotetaan maalämpöpumpun vara/lisälämmitysvastuksella.

Pientaloissa maalämpöpumppu voidaan mitoittaa täysitehoiseksi siten, että hieman suuremmat investointikustannukset ovat järkevästi perusteltuja. Täysitehoiseksi mitoittaminen pienentää kiinteistön sähkönkäytön huipputehoa, jonka merkitys kasvaa jatkuvasti. Täystehomitoituksessa maalämpöpumpun invertteriohjaus vähentää lämpöpumpun osakäyntiä ja pidentää kompressorin käyttöikää.

Lämmönkeruupiirin mitoitus

Lämmönkeruupiiri tulee mitoittaa talon tilojen lämmityksen ja käyttöveden tarvitseman vuotuisen energian mukaisesti. Reilusti mitoitettu lämmönkeruupiiri maksaa itsensä takaisin hieman paremman lämpökertoimen muodossa pitkällä aikavälillä. Lämpöpumpun tehomitoitus ei juurikaan vaikuta lämmönkeruupiirin mitoitukseen. Maaperässä maan kosteuden määrä vaikuttaa oleellisesti vaakaputkistona olevan lämmönkeruupiirin energiatehokkuuteen. Lämpökaivon ja pienten vesistöjenkin osalta runsaat vesivirtaukset parantavat lämmönkeruupiirin tehoa selvästi.

Lisää aiheesta:

Maapiirillä lisää energiatehokkuutta ja asumismukavuutta (pdf) (24.8 KB)