Miten maalämpö toimii?

Maalämpö on uusiutuvaa energiaa, missä käytetään hyväksi maaperään varastoitunutta lämpöä, joka on peräisin auringosta tai maaperän ytimestä. Meillä Suomessa aurinko lämmittää maaperää muutaman metrin syvyyteen saakka. Maaperään sijoitettava keruuputkisto hyödyntää maaperän pintalämpöä. Porakaivosta saatavasta lämpöenergiasta suurin osa on taas maansisäistä lämpöä, joka on peräisin maapallon ytimestä. Maalämpö voidaan kerätä maasta joko porakaivolla tai maahan tai vesistöön sijoitettavalla keruuputkistolla.

Maalämpöpumpun lämmönlähteet

Porakaivoon perustuvassa maalämpöpumpussa kallioperään porataan yleensä 100-250 metrin syvyinen porakaivo eli maalämpökaivo, johon asennetaan lämmönkeruuputkisto. Maalämpö kerätään maalämpöpumpulla hyvin syvältä maaperästä, aivan peruskalliosta asti. Syvyyteen sitoutunut lämpö kuljetetaan putkistoa pitkin talon lämpöputkistoon.

Maalämpökaivon syvyys tulee mitoittaa tarkasti

On ensiarvoisen tärkeää mitoittaa porakaivon syvyys oikein, jotta kaivosta saadaan riittävästi lämpöä rakennuksen tarpeisiin. Liian lyhyeksi mitoitettu maalämpökaivo voi pahimmillaan aiheuttaa porakaivon jäätymisen ja menemisen käyttökelvottomaksi muutamassa vuodessa. Ammattitaitoinen urakoitsija vastaa huolellisesti oikeanlaisesta mitoituksesta, eikä suosittele liian lyhyttä kaivoa sillä ajatuksella, että hinta saataisiin näyttämään edullisemmalta asiakkaan silmissä.

Milloin maalämpö kannattaa?

Yhdestä porakaivosta saadaan maalämpöä arviolta 250 neliömetrin talon lämmitykseen, riippuen rakennuksen energiatehokkuudesta. Maalämpö on kannattava lämmitysmuoto yli 100 neliömetrin taloissa. Liian pieneen taloon maalämpöpumppua ei kannata asentaa, sillä maaperästä kerättävää lämpöä menee silloin turhan paljon hukkaan.

Miten maalämpö rakennetaan eri kohteisiin?

Maaperän ja kallion väliselle maaosuudelle porataan maaputkitus teräsputkista. Maaputkitusta upotetaan kallioperään vähintään 2 metriä ja siitä alaspäin maalämpökaivo porataan kallioperään. Porakaivoja voidaan tarpeen mukaan porata useita, mutta ei liian lähekkäin toisia, jotta kaivot eivät syö toistensa lämpöenergiaa. Tarvittaessa kaivoja voidaan porata myös viistoon, jolloin kaivojen välistä etäisyyttä voidaan pienentää tontilla. Porakaivon poraaminen kestää 1-2 päivää riippuen pehmeän maakerroksen paksuudesta. Porauksessa syntyvä hienojakoinen porausjäte voidaan puhaltaa asiakkaan osoittamaan paikkaan. Mikäli sopivaa paikkaa ei löydy, urakoitsija huolehtii jätteen poisviennin ja asiallisen hävityksen. Maalämpökaivo voidaan sijoittaa pienellekin tontille.

Maahan sijoitettava keruuputkisto eli maapiiri sijoitetaan 1-1,5 metrin syvyydelle maaperään ja putkien keskinäinen etäisyys on sivusuunnassa noin 1,2 metriä. Aurinko lämmittää maaperän kesällä ja oikein mitoitetusta maapiiristä riittää maalämpöä koko vuoden tarpeisiin. Maapiiriä suositellaan laajemmille tonteille, jotta maaperään saadaan asennettua tarpeeksi laaja keruuputkisto riittävään lämmöntuottoon. Omakotitalouksissa maapiirin pituus vaihtelee yleensä 500-1000 metrin välillä.

Maalämpöjärjestelmä voidaan toteuttaa myös vesistöön

Maalämpö on mahdollista rakentaa myös vesistöön. Vesistöön sijoitettava keruuputkisto ankkuroidaan vesistön pohjaan vähintään kolmen metrin syvyyteen, jotta jäät eivät talvella pääse vaurioittamaan putkistoa. Keruuputkiston sijoittamiseen vaaditaan aina vesialueen omistajan lupa.

Maalämpöjärjestelmän keruuputkistossa kiertää pakkasenkestävä lämmönkeruuneste, joka on tavallisesti veden ja etanolin seos. Lämmönkeruunesteen pakkaskestävyys on noin 15 pakkasastetta. LVI Eilola käyttää Altian ekologisia Naturet-maalämpönesteitä.

Maalämpöpumpun toimintaperiaate perustuu lämmön talteenottoon

Maalämpöjärjestelmän keruuputkistossa kiertävä neste kerää maaperän luovuttamaa maalämpöä itseensä lämmeten keruukierroksen aikana muutaman asteen. Maalämpöpumpun höyrystimessä lämmönkeruuneste luovuttaa lämpöenergian lämmittäen höyrystimessä olevan kylmäaineen, jonka lämpötila on noin 10 pakkasastetta. Kylmäaineen lämmetessä se alkaa kiehua eli kylmäaine kaasuuntuu. Höyrystimen läpi menneen kylmäaineen lämpötila on nollan tietämissä. Tämän jälkeen kylmäaine kulkee kompressorin kautta, missä kylmäaineen painetta nostetaan ja fysiikan lakien mukaisesti myös kaasun lämpötila kohoaa. Näin paineistetun kylmäaineen lämpötila on kohonnut noin 100 asteeseen.

Lauhduttimessa kylmäaine luovuttaa lämpöenergian talon lämmitysjärjestelmässä käytettävään veteen. Lämmennyttä vettä voidaan käyttää talon lämmitykseen tai lämpimän käyttöveden tuottamiseen. Lauhduttimen läpi mennyt ja lämpönsä luovuttanut kylmäaine muuttuu jälleen nesteeksi ja kylmäaineen paine on edelleen suuri. Jäähtynyt kylmäaine kulkee paisuntaventtiilin läpi, missä paine ja lämpötila putoavat alkuperäisiin arvoihinsa. Jääkylmä kylmäaine kulkeutuu jälleen maalämpöpumpun höyrystimeen ja prosessi toistuu jatkuvasti.

Maalämpöpumpun energiatehokkuus perustuu edellä kuvatun prosessin tehokkuuteen. Prosessissa energiaa kuluu vain lämmön siirtoon maaperästä rakennukseen. Kompressorin kuluttama sähköenergian tarve on ainoastaan 20-25 prosenttia siitä energiasta, mitä paineistetusta kylmäaineesta saadaan lämpöenergiaa.

Maalämpö on myös erinomainen vaihtoehto rakennuksen viilentämiseen. Maalämpöjärjestelmään voidaan kytkeä erillinen maaviilennys eli maakylmä. Tällöin keruupiirissä kiertävää lämmönkeruunestettä käytetään tarpeen vaatiessa rakennuksen viilentämiseen. Maakylmä on erittäin edullinen tapa viilentää rakennus. Viilennysenergia on ilmaista ja sähköä käyttävät vain kiertovesipumppu ja viileää ilmaa huoneistoon jakava laitteisto. Maakylmässä ilmaisen energian osuus on tyypillisesti yli 95 prosenttia kokonaisenergiasta. Maakylmä jaetaan huoneistoon erillisellä puhallinkonvektorilla, ilmanvaihdon kautta nykyaikaisella lämmöntalteenottoa hyödyntävällä koneella tai kanavapatterilla. Mikäli kylmä jaetaan huoneistoon ilmanvaihtojärjestelmän kautta, on kiinnitettävä erityistä huomiota kanaviston huolelliseen eristämiseen kondenssiveden kertymisen estämiseksi.

Maalämpö on ekologinen vaihtoehto

Maalämpö on energiatehokkuutensa vuoksi ekologinen ja ympäristöystävällinen vaihtoehto. Motivan mukaan vuonna 2016 Suomen sähkönhankinnan keskimääräinen hiilidioksidin päästökerroin oli noin 164 kiloa hiilidioksidia megawattitunnilta. Tällöin kiinteistö, jonka lämmittämiseen kuluu sähköä 25 000 kilowattituntia vuodessa, aiheuttaa arviolta 4100 kilon hiilidioksidipäästöt. Kun sama kiinteistö siirtyisi maalämpöön sen hiilidioksidipäästöt tippuisivat 1370 kiloon vuodessa. Jos sama suhteutetaan liikenteeseen, niin sähkölämmitteisen kiinteistön vuosittaiset 4100 kilon päästöt vastaavat liikennefakta.fisivuston mukaan arviolta 25 000 kilometrin ajoa keskimääräisellä suomalaisella autolla, jonka hiilidioksidipäästöt ovat noin 165 grammaa kilometriltä. Maalämmön päästöt samassa kiinteistössä vastaavat noin 8330 ajokilometriä vuodessa.

Öljylämmitteisessä talossa kattilan hyötysuhteesta riippuen päästöt ovat edellä laskettuun sähkölämmitteiseen taloon verrattuna vielä noin 60 prosenttia suuremmat. Tällöin hiilidioksidipäästöjä kertyy arviolta 6500 kiloa vuodessa. Autolla ajettuna tämä vastaa lähes 40 000 ajokilometriä vuodessa.

Maalämpö voi vähentää lämmityksen aiheuttamia haitallisia hiilidioksidipäästöjä jopa 75-80 prosenttia. Normaalikokoisessa omakotitalossa tämä vastaa yli 30 000 kilometrin vuotuista autolla ajoa. Millä muulla yksittäisellä teolla omakotitalous voi säästää ympäristöä yhtä tehokkaasti!