Maalämpökentän mitoitus

Maalämpöjärjestelmässä säästöt syntyvät kaivokentästä kerättävästä energiasta. On siis äärimmäisen tärkeää tietää, paljonko tontin kallioperästä voidaan energiaa ottaa.


Kaivokentän lämmöntuottoon vaikuttavat mm. seuraavat tekijät:
  • Tontin kallioperän termiset ominaisuudet (lämmönjohtavuus ja kallion peruslämpötila)
  • Rakennuksen lämmitys- ja jäähdytyskuormat
  • Porauskentän muoto ja kaivojen väliset etäisyydet
  • Kuinka kauan kaivokentän halutaan tuottavan energiaa hyvällä hyötysuhteella

Kallioperän peruslämpötila vaihtelee suuresti sekä alueellisesti, että paikallisesti. Yleensä Etelä-Suomessa kaivokenttien peruslämpötila on noin 7-8 astetta, kun Rovaniemen korkeudella se on enää noin 4-5 astetta. Myös kallioperän lämmönjohtavuus vaihtelee suuresti. Keskimäärin se on Suomessa noin 3,0 W/Km, mutta vaihteluväli on 2-5 W/Km. Lämmönjohtavuus ja kallion peruslämpötila vaikuttaa suuresti kallioperästä otettavissa olevaan energiaan.

Kaivokentälle on ominaista, että se jäähtyy ajan kuluessa, kun siitä otetaan energiaa lämmitykseen. Kentän jäähtyminen tulee huomioida mitoituksessa, jotta kaivokentästä saadaan haluttu määrä energiaa esimerkiksi 20 vuoden kuluttuakin. Väärin mitoitettu maalämpökenttä jäähtyy liian nopeasti, jolloin kaivokentästä ei enää saada haluttua määrää energiaa ja pumput alkavat käyttämään enemmän sähköä.

Eri toimijat lupaavat hyvin erilaisia energia/tehotuottoja porausmetriltä. Pääsääntöisesti maalämpöalalla käytetäänkin lämpöpumppuvalmistajien mitoitusohjelmia, jotka eivät ota juurikaan kantaa kallioperän ominaisuuksiin, porauskentän muotoon ja kokoon sekä kaivokentän jäähtymään.

Kaikki maalämpökentän mitoituksessa tarvittavat tekijät voidaan selvittää tai mitata. Kallion termiset ominaisuudet voidaan selvittää joko kallioperäkarttojen avulla tai mitata TRT-mittauksella. Muut kaivokentän mitoituksessa vaikuttavat tekijät voidaan huomioida EED-simulointiohjelmalla, joka on kehitetty juuri maalämpökenttien mitoitukseen.

Maalämpökentän suunnittelu

Ammattitaitoisella suunnittelulla voidaan kasvattaa suuresti kaivokentästä otettavissa olevaa energiamäärää. Suunnittelulla varmistetaan, että kaivokenttä vastaa EED-simulointiohjelmalla simuloitua kaivokenttää. Oikeanlaisella kaivokentän suunnittelulla varmistetaan, että:

  • Tontin kallioperä hyödynnetään mahdollisimman tehokkaasti
  • Saadaan mahdollisimman toimiva ja kustannustehokas kaivokenttä
  • Lämpöpumput saavat riittävästi virtaamaa toimiakseen suunnitellulla tavalla
  • Kaivokentän painehäviöt pysyvät kohtuullisina

Esimerkki maalämpökentän jäähtymisestä

Oikein mitoitettu maalämpökenttä. Lämpöpumpulle tulevan keruunesteen keskimääräinen lämpötila kylmimpänä kuukauta 20 vuoden kuluttuakin on vielä 0 astetta. (deltaT=3 astetta)

Sama maalämpökenttä, joka mitoitettu 20 % pienemmällä kaivosyvyydellä. Kuten huomataan, jäähtyy kaivokenttä 5 vuodessa siihen, mihin aiemmalla kentällä meni 20 vuotta.

Lapon Oy:lla on laaja tuntemus eri paikkakuntien kaivokenttien termisistä ominaisuuksista. Tarvittaessa kallioperän ominaisuudet mitataan tonttikohtaisesti TRT-mittauksella. Mittauksen tarve käydään läpi tapauskohtaisesti.


Lapon Oy - Turvallisemman maalämmön puolesta