Jokamuijan maalämpöopas

Uusimmat kirjoitukset

Arkisto

Avainsanat

Päivän sana kiinteistöjen lämmittämisessä on maalämpö. Lämpöpumpun toimintaperiaate saattaa olla hämärän peitossa tai ymmärryksen ulkopuolella, joten tavoitteeksi tuli yrittää avata asiaa vähän pienellä jokamuija – suomi –sanakirjasella. Tässä se tulee – Muijalta muijalle :)

Lämpöä maasta

Lämpöä otetaan tosiaan maasta, mutta ei maasta sata-asteista lämpöä saa 200 metrin porakaivolla :D Juju piilee siinä, että vedessä tai maassa, putkiston sisällä, kiertävästä kylmästä liuoksesta otetaan lämpöä talteen lämpöpumpulla muutama aste, jonka neste kerää itseensä jokaisen kierroksen aikana uudelleen. Tätä vaihetta kutsutaan lämmönkeruuksi.

Lämmönkeruuseen on kolme tapaa.
Noin 200-600 metrin putkilenkki:

  1. asennetaan pystysuoraan porakaivoon, joka täyttyy itsestään pohjavedestä,
  2. upotetaan vähintään 3m syvän vesistön pohjaan (käytetään apuna betonipainoja) tai
  3. kaivetaan vaakaputkistona esim. isoon puutarhaan tai pellonreunaan.

Putkisto täytetään vesi-etanoli-seoksella (50/50) jotta se ei jäätyisi, sillä nesteen lämpötila vuodenajasta ja putkiston sijoituspaikasta riippuen nollan asteen molemmin puolin. Ja tosiaan, liuos on talvella pakkasen puolella, mutta etanoli pitää huolen siitä ettei liuos jäädy.

Lämmönsiirto

Koko lämmitysjärjestelmäprosessissa on neljä nestekiertoa:

  1. Lämmönkeruuliuos (vesi-etanoliseos, älä maista tätä)
  2. kylmäaine (entinen pahapeikko freoni, nykyään turvallisemmat aineet käytössä)
  3. lämmitysverkoston vesi ja
  4. käyttövesi.

Lämpöä siirretään nesteestä toiseen lämmönvaihtimien avulla vähän samalla periaatteella kuin laittaisi ristiin kädet joista toinen on kylmä ja toinen kuuma. Kuuma käsi lämmittää kylmän käden ja jäähtyy itse samalla. Käsissä kiertävä veri ei sekoitu keskenään, olettaen siis että ristissä olevat kädet kuuluvat eri henkilöille eikä niissä ole haavoja ;)

Lämmön synty

Missä se siirreltävä kuumuus sitten syntyy? Yksi lämmönsiirron nesteistä (kylmäaine) muutetaan lämpöpumpulla höyryksi, kun siihen siirretään maasta tai vesistöstä kerättyä lämmönkeruuliuoksen lämpöä. Kun tuota höyrynä olevaa kylmäainetta puristetaan kompressorin avulla kasaan, sen lämpötila nousee nopeasti korkeaksi, yli 100-asteiseksi. Se, miten yli 100-asteisen kylmäaineen lämpöenergia hyödynnetään, erottaa maalämpöpumput toisistaan.

Hämmästeleekö tässä kohtaa joku muukin kuin kirjoittaja: yli 100-asteinen kylmäaine, whaaat?? :D

Osateho ja täysteho

Muijat – nyt tarkkana! Tämän sisäistäminen on SE juttu: Osatehoinen lämpöpumppu tuottaa osan lämmöstä maalämmöllä ja loput sähkövastuksen avulla. Täystehoinen tuottaa kaiken lämmön maalämmöllä. Kompressorin puristamasta kuumasta kaasusta siirretään lämpöä lämmitysverkoston veteen joko yhdessä tai kahdessa vaiheessa. Juuri tämä vaihe erottaa osa- ja täysteholaitteet toisistaan.

Osatehoisessa maalämpöpumpussa lämpö siirretään lämmitysverkoston veteen yksiosaiseen varaajaan yhdellä lämmönvaihtimella. Täystehoisessa laitteessa lämpö siirretään lämmitysverkoston veteen kaksiosaiseen varaajaan kahdella lämmönvaihtimella: ensin kuumin kaasun lämpö varaajan yläosaan ensimmäisellä lämmönvaihtimella (nimeltään tulistin) ja heti perään hieman jäähtyneestä, mutta edelleen kuumasta kaasusta varaajan alaosaan toisella lämmönvaihtimella (nimeltään lauhdutin). Jos tätä haluaisi jotenkin yksinkertaistaa, osatehoinen lämmittää yhdellä kädellä, täystehoinen molemmilla käsillä!

Maalämpöpumpun vesivaraaja

Lämpö siirretään siis lämminvesivaraajan veteen. Varaaja voi olla rakennettuna maalämpöpumpun kuorien sisään tai olla erillisenä varaajana. Niin kuin aiemmin mainittiin, varaaja voi olla joko yksi- tai kaksiosainen ja sen koko vaihtelee lämmitystarpeesta, laitetoimittajasta ja mallista riippuen.

Kodin lämmitys

Talossa (tai missä tahansa lämmitettävässä kiinteistössä) kierrätetään maalämpöpumpun varaajassa olevaa lämmitysverkoston vettä. Se voi lämmittää rakennuksessa yhtenä, mutta aika usein kahtena tai kolmenakin erillisenä kiertona, esim. oleskeluhuoneiden lattialämmityspiiri, pesutilojen lattialämmityspiiri ja patteriverkoston lämmityspiiri. Maalämpöpumpun ohjausjärjestelmä pitää huolen että lähtevän lämmitysveden lämpötila eri lämmityskiertoihin saadaan jokaiseen oikeaksi ja yksittäisten termostaattien avulla hoidetaan huonekohtaista lämpötilaa. Äiti saattaa pitää +19-asteista makuuhuoneen lämpötilaa sopivana, mutta tyttären mielestä alle +22-asteessa jäätyy. Kummassakin huoneessa lämmitykseen käytetään samaa lämmityskiertoa, mutta huonetermostaattien avulla pystytään säätää lämmitysveden kierron määrää lattiassa tai pattereissa huonekohtaisesti. Kun pesutilojen lämmityskierto on omana piirinään, sitä voidaan pitää päällä kesäaikaan, kun muita huonetiloja ei lämmitetä.

Käyttöveden lämmitys

Lämmin vesi ei tule hanasta itsestään niin kuin Hannele Laurin esittämän sketsihahmon sähkö pistorasiasta, vaan käyttövesikin pitää lämmittää. Käyttövesi kiertää varaajassa kuparisissa kierukoissa lämmitysverkoston veden sisällä, eli ei siis sekoitu lämmitysveden kanssa keskenään (hyi olkoon :D kamala ajatus). Tässä vaiheessa taas ero osa- ja täysteholaitteen välillä: osatehoisessa laitteessa käyttöveden loppukuumennus tehdään aika pitkälle sähkövastuksen avulla kun täysteholaitteessa käyttövesi lämpenee kokonaan maalämmöllä ilman sähkövastuksen apua. Mallien sähkönkulutuksessa on siis eroa: täystehoinen lämmittää osatehoiseen verrattuna joka neljännen vuoden ilmaiseksi.

Vaihtoventtiili ja kaksitoimisuus

Maalämpöpumppu, jossa on vaihtoventtiili, lämmittää venttiilin ohjaamana joko taloa tai käyttövettä. Kaksitoiminen maalämpöpumppu (ilman vaihtoventtiiliä) lämmittää sekä taloa että käyttövettä samanaikaisesti. Käytännön arjessa laitteiden ero näkyy lähinnä siinä, että esim. saunailtana suihkuteltaessa tai esim. kylpyammeen täytön aikana lämmitysverkoston vesi jäähtyy ja huonelämpötila laskee. Kun lämpimän käyttöveden kulutus loppuu, lämmitysverkoston lämpötilaa lähdetään nostamaan. Huonelämpötilan vaihtelun lisäksi se aiheuttaa patterilämmitystaloissa hermoja kiristävää pattereiden naksumista aina kun käyttövettä käytetään.

Invertteri ja vakiokierrosnopeuksinen lämpöpumppu

Muijat – nyt taas tarkkana! Invertteri on taajuusmuuntaja joka muuttaa lähes koko ajan pyörivän kompressorin kiertonopeutta eli tehoa tarpeen mukaan. Vakiokierrosnopeuksinen kompressori käynnistyy tarpeen mukaan aina samalla teholla ja kun tarvetta ei ole, kompressori on sammuneena. Invertterillä varustetun laitteen hyötysuhde muuttuu tehontarpeen mukaan kun se vakiokierrosnopeuksisen kompressorin ollessa kyseessä pysyy likimain vakiona.

Yksinkertaistetaan taas ja verrataan vaikka autoiluun: vakiokierroksiselle ”autolle” tasamaa-ajo on lasten leikkiä ja sen teho riittää kulkemaan normaalisti myös silloin, kun ylämäki on jyrkkä ja anoppi kavereineen on mukana perheen kyydissä. Invertteri”auto” on mitoitettu kolmelle matkustajalle Etelä-Pohjanmaan lakeuksille, mutta ylämäessä tai anopin kaveriseurueen ollessa kyydissä moottori huutaa halleluujaa ja polttoainelasku vaatii vähän paksumman kukkaron, varsinkin jos asuu haasteellisemmalla alueella. Näiden ”autojen” eroja käyttöiässä ja kulutuksessa pystynee arvioimaan aika hyvin.

Hyötysuhde (COP)

Likaiset ajatukset pois, tämä ei liity mitenkään naimakauppoihin :D Hyötysuhde kuvaa lämmön tekemiseen kulutetun energian (sähkön hinta) suhdetta sillä tuotettuun lämpöenergiaan (kWh). Perusmaalämpöpumpussa COP-arvo on yleensä vähintään kolme, eli yhdellä kulutetulla sähkökilowatilla on tuotettu kolme kilowattituntia lämpöenergiaa. Toki koko ajan parantuvien osien avulla päästään suurempiinkin lukuihin. Mutta hei – eikö tämä ole jo aika pitkälle ikiliikkujalle määritetty tavoite? Tuottaa enemmän kuin kuluttaa! Hyötysuhdetta parhaiten kuvaa vuosihyötysuhde (SCOP) jonka avulla ilmoitetaan laitteen toiminnan koko vuoden hyötysuhde. SCOP-arvo on parhaimmillaan yli 5.

Olisiko nyt maalämpösanaston perusteet hanskassa? Hyvä! Sitten ei muuta kuin opettamaan niitä isännällekin ;)

Lämpimin terveisin

Seija & Hanna
LÄMPÖÄSSÄ

P.s. Maalämpöjärjestelmilläkin on nykyään energiamerkintä. Tässä(kin) asiassa on hyvä kuulua parhaaseen A+++ ryhmään!