Lämpöä maasta

Maaperään varastoitunutta lämpöenergiaa voidaan käyttää rakennusten ja käyttöveden lämmittämiseen. Sähkökäyttöisen lämpöpumpun avulla yhtä käytettyä kilowattituntia kohden saadaan kahdesta kolmeen kilowattituntia ilmaista energiaa.

Maaperään varastoituu auringosta peräisin olevaa lämpöenergiaa, joka voidaan maan pintakerroksista kerätä talteen ja käyttää lämmitystarkoituksiin. Auringon säteilyn tuottama maalämpö ulottuu Suomessa keskimäärin 10 metrin syvyyteen. Syvällä kalliossa on puolestaan geotermistä lämpöenergiaa eli kalliolämpöä, jota voi hyödyntää porakaivon kautta.

Energian talteenotto tapahtuu lämpöpumpun avulla. Sen toimintaperiaate on yksinkertainen: etanoli-vesiliuosta sisältävän putkiston avulla maaperän tai kallion luovuttama lämpöenergia nostetaan kompressorin avulla korkeampaan lämpötilaan ja siirretään käytettäväksi asunnon ja käyttöveden lämmitykseen. Lämpötilaerot eivät ole suuret, mutta muutamankin asteen ero riittää lämpöpumpulle.

Tuotetun lämpöenergian ja kulutetun sähkön suhde on laitteistosta riippuen 2,0–4 kW, eli yksi ostettu kilowatti sähköä tuottaa noin kolme kilowattia lämmitystehoa.

Lämpöä kerätään vaaka- tai pystyputkistolla

Maaperään vaakasuoraan asennettava putkisto on yleinen ratkaisu pientaloissa, sillä se on helppo asentaa uudisrakentamisen yhteydessä. Putkisto asennetaan routarajan alapuolelle, joten se ei haittaa puutarhanhoitoa tai tontin istutuksia. Soraharjuja lukuun ottamatta lähes kaikki maalajit soveltuvat vaakaputkistolle. Maaperän kosteuspitoisuus ja lämmönjohtavuus ovat merkittäviä tekijöitä putkiston laajuutta mitoitettaessa.

Kallioperään lämmönkeruuputkisto asennetaan pystysuoraan porattuun porareikään, jota kutsutaan lämpökaivoksi. Kalliolämmön kantajana toimii vesi, jota kalliomassa lämmittää kaivoreiässä. Kaivo porataan yleensä 100–200 metrin syvyyteen.

Lämpökaivo on nykyisin yleinen etenkin suurissa rakennuskohteissa, kuten ostoskeskuksissa, liiketaloissa ja sairaaloissa. Kalliolämmitysjärjestelmällä voidaan hoitaa sekä lämmitys- että viilennystarvetta, jolloin sen hyötysuhde paranee.

GTK:n erikoisalana järjestelmien testaus

GTK selvittää parhaillaan yhteistyössä alan yritysten sekä Valtion teknillisen tutkimuskeskuksen, Teknillisen korkeakoulun ja Turun kauppakorkeakoulun kanssa maa- ja kalliolämpötekniikan edellytyksiä Suomessa. GTK:n erityisalaa ovat kalliolämpöjärjestelmien optimointi- ja rasitustestit.

Lämmön lähteen eli energiakentän tuntemus ja asiantunteva mallinnus on lämpöjärjestelmien suunnittelun perusta. Suurissa rakennuskohteissa on syytä selvittää perusteellisesti paikalliset olosuhteet, kuten kallioperän rikkonaisuus ja sen lämmönjohtavuus sekä pohjavesiolosuhteet; sen sijaan pientalojen lämmitysjärjestelmien suunnittelussa voidaan hyödyntää tilastotietoja aiemmista hankkeista.

TEKSTI: Susanna Heikkinen
PIIRROS: GTK

Lue lisää: Energia -tutkimuksesta

Lisätietoja: Jarmo Kallio, GTK

Johtava tutkija Jarmo Kallio johtaa GTK:n Energia-tutkimusohjelmaa. Hänen asemapaikkansa on Länsi-Suomen yksikkö Kokkolassa.