Lämmitys

Miten maalämpö toimii?

  • Teksti: Johannes Isohookana
  • 2021-12-10

Maalämpö yleistyy taloyhtiöiden lämmitysmuotona, mutta miten se oikeastaan toimii? Lue artikkelista, mitä maalämpö on ja mikä on sen toimintaperiaate.

Maalämpö eli geoenergia on maa- ja kallioperän pintaosiin varastoitunutta lämpöä. Valtaosa tästä energiasta on peräisin auringon säteilystä ja osa maapallon sisältä kumpuavasta lämmöstä.

Maalämpöä voidaan kerätä kahdella eri tekniikalla

Kallioperään porattavat maalämpökaivot ja niiden sisällä kulkevat pystysuorat lämmönkeruupiirit

Tiheästi asutuissa kaupungeissa käytetään tyypillisesti maalämpökaivoja, jotka vievät vähän tilaa ja joiden kautta saadaan käyttöön suhteellisen korkeita, noin kymmenen asteen lämpötiloja.

Maalämpökaivo, viralliselta nimeltään energiakaivo, on kallioperään pystysuoraan tai viistoon 200–400 metrin syvyyteen porattu porakaivo, jonka sisään asennetaan U-mallinen lämmönkeruuputkisto. Putkiston sisällä kiertää lämmönsiirtoneste, joka sitoo itseensä lämpöenergiaa sitä ympäröivästä maa- ja kallioperästä.

Energiakaivon yläosaan asennetaan terässuojaputki, jonka tulee ulottua vähintään kaksi metriä kiinteään kallioainekseen. Energiakaivon yläosa suojataan suojahatulla ja lopulta koko energiakaivo jää maanpinnan alle piiloon suojakaivon turvaan.

Energiakaivoja tarvitaan taloyhtiön lämmitykseen energiantarpeesta riippuen muutamasta kymmeniin. Esimerkiksi 80 huoneiston uudiskohde, jossa lämmitysenergiantarve on noin 500 MWh vuodessa vaatii 13 kappaletta 300 metrin syvyisiä kaivoja. Yhdeksän huoneiston vanhempaan rivitaloon, jossa on runsaasti allastiloja ja lämmitysenergiantarve 245 MWh vuodessa, tarvitaan 6 kappaletta 300 metrin syvyistä kaivoa.

Maaperään eli maan pintakerrokseen asennettava vaakasuuntainen lämmönkeruupiiri

Maaperään asennettavia vaakasuuntaisia lämmönkeruupiirejä käytetään alueilla, joilla on käytettävissä runsaasti maapinta-alaa tai joissa maakerroksen paksuus on erittäin suuri. Vaakasuuntaisten lämmönkeruupiirien asentaminen on vähentynyt viime vuosina, ja nykyään niitä asennetaan lähinnä vain kohteisiin, joihin energiakaivoja ei kannata porata.

Paksu maakerros johtaa usein vaakasuuntaisen lämmönkeruupiirin valintaan, sillä suuri etäisyys energiakaivon yläosaan ja kallioaineksen välillä aiheuttaa energiakaivoihin tarvittavien terässuojaputkien kustannusten kasvamiseen liian suuriksi.

Maaperän pintakerrosten lämpötila vaihtelee vuodenajan ja kunkin paikkakunnan keskilämpötilan mukaan. Esimerkiksi Helsingissä maaperän pintalämpötila on keskimäärin 6,8 celsiusastetta, kun Suomessa yleisesti keskilämpötilat vaihtelevat 0,5–7,6 celsiusasteen välillä.

Seuraavaksi kuvaamme maalämpöjärjestelmän toimintaperiaatteen tapauksessa, jossa hyödynnetään energiakaivoja.

Maalämmön toimintaperiaate

  1. Pohjavesi tai maalämpökaivoon tuotu täyteaine mahdollistaa lämpöenergian siirtymisen kallioperästä lämmönkeruuputkistoon.
  2. Lämmönkeruuputkistossa kiertävä lämmönsiirtoneste sitoo itseensä pohjaveteen tai täyteaineeseen sitoutunutta lämpöenergiaa, ja putkistossa kiertävä neste lämpenee muutamalla asteella. Talviaikaan lämmönkeruunesteen menolämpötila voi olla noin 0 celsiusastetta ja paluulämpötila puolestaan 3 celsiusastetta. Lämmönsiirtoneste sisältää etanolia, joten se ei pääse jäätymään, vaikka sen lämpötila menisikin pakkasen puolelle.
  3. Jokaiselta energiakaivolta on vaakaputkisto kokoomakaivolle, jossa energiakaivojen lämmönsiirtonesteet yhdistetään ja johdetaan runkolinjastoon. Runkolinjasto puolestaan yhdistää kokoomakaivot toisiinsa ja toisessa päässä putkisto tuodaan kiinteistön sisään tekniseen tilaan, tyypillisesti lämmönjakohuoneeseen.
  4. Teknisessä tilassa sähköllä toimiva lämpöpumppu hyödyntää lämmönkeruunesteeseen varastoituneen lämpöenergian ja tuottaa kuumaa vettä. Tarkemmin sanottuna lämpöpumpun kylmäaineprosessissa kompressori siirtää energiakaivoista tulevan lämmönsiirtonesteen lämpöenergiaa toisiopiiriin korkeamassa lämpötilatasossa.
  5. Lämpöpumpun tuottamaa kuumaa vettä varastoidaan, ns. puskuroidaan, lämpöeristettyihin varaajiin, joista sitä hyödynnetään kiinteistön lämmitysverkoston ja käyttöveden lämmittämiseen.

Maalämpökaivoja voidaan hyödyntää myös taloyhtiön viilennykseen

Kallioperän matalia lämpötilatasoja voidaan hyödyntää myös taloyhtiön viilennykseen. Samalla kesäajan ylijäämälämpöenergia saadaan varastoitua takaisin energiakaivoihin myöhempää käyttöä varten.

Viilennys voidaan toteuttaa rakennukseen joko huoneistokohtaisilla puhallinkonvektoreilla, tuloilman viilennyksellä tai lattialämmityspiirin kautta. Kaikki vaihtoehdot poistavat lämpöenergiaa rakennuksesta ja varastoi sen lämmönkeruunesteeseen. Lämmönkeruunesteen varastoitunut lämpö johdetaan energiakaivoihin, jolloin lämpöenergia purkautuu kallioperään lämmityskauden tarpeita odottamaan.

Viilennys kannattaakin huomioida ja toteuttaa maalämpöjärjestelmän hankintavaiheessa, sillä sen käyttöönotolla voidaan vähentää tarvittavien energiakaivojen määrää.

Sopiiko maalämpö omaan taloyhtiööni?

Maalämmön soveltuvuus kiinteistön lämmitys- sekä jäähdytyslähteeksi kannattaa selvittää asiantuntijan avustuksella. Esimerkiksi Helen tekee laajan ​kartoituksen maksutta. Tärkeimpiä kriteereitä​ ovat tontin riittävä koko, kiinteistön lämmitysenergiantarve, maantieteellinen sijainti ​ja kallioperän lämpötekniset ominaisuudet.

Lue lisää Helenin maalämpöratkaisuista

Avainsanat

maalämpö