YLEISTIETOUTTA MAALÄMMÖSTÄ

[tomppeli]

 TÄMÄ AIHE EI OLE TARKOITETTU KESKUSTELUILLE, VAIN TIETOPAKETIKSI.
                 Varsinaista asiaa on vaikea löytää, jos aiheessa aletaan keskustella.
                                    Kirjoitelkaa tänne tiivistettyä tietoutta!
                                       Aiheelle on oma keskustelupalsta.
                                                             * * *

Lämpöpumppu toimii jääkaapin periaatteella.
Jos asennat ovettoman jääkaapin ikkuna-aukkoon, toimii se lämpöpumppuna.
Jos kaapin takaosa on rakennuksen ulkopuolella, jäähdyttää kaappi käydessään huonetta.
Jos käännät kaapin toisinpäin, kaapin takaosa huoneen puolella lämmittää huonetta.
Tämä yksinkertainen lämpöpumppu voi siis joko jäähdyttää tai lämmittää huonetta.
Riippuu vaan siitä kummin päin oveton kaappi on ikkuna-aukossa.
Kaappi vain siirtää lämpöä sisältä ulos, tai päinvastoin.
Jääkaappi tarvitsee toimiakseen ostosähköä sähkölaitokselta. Samoin tarvitsevat lämpöpumputkin.
Ostosähkö muuttuu lopulta maalämpöpumpussa lämpöenergiaksi. Sekin lämpö menee talon lämmittämiseen.
Ostosähköstä muodostuu lämpöpumpun käyttökustannukset.

Lämmön keruu voi tapahtua:
- Ulkoilmasta
- Ilmanvaihtokoneen poistoilmasta
- Pellosta vaakakeruupiirillä. Maahan upotetaan yksi tai suuremman tehontarpeen vaatiessa useampia 200 – 400 metrin mittaisia vesi / alkoholi -liuoksella täytettyjä keruuputkilenkkejä.
- Porakaivosta. Porakaivoon upotetaan vesi / alkoholi -seoksella täytetty U -kirjaimen muotoinen keruuputkilenkki.

Erilaisia lämpöpumppuja.
- ILP = ILMALÄMPÖPUMPPU. Lämmittäessään ottaa lämpöä ulkoilmasta, tai jäädyttäessään ottaa lämpöä sisäilmasta ja siirtää sen ulkoilmaan.
- PILP = POISTOILMALÄMPÖPUMPPU. Ottaa ilmanvaihtokoneessa poistuvan lämpöenergian talteen ja palauttaa sen takaisin asuntoon ja lämmittää tavallisesti myös lämmintä käyttövettä.
- VILP (= VesiILPO) Ottaa lämpöä ulkoilmasta ja siirtää sen varaajatankkiin. Tankin lämmöllä lämmitetään talo ja lämmin käyttövesi.
- MLP = MAALÄMPÖPUMPPU. Ottaa lämpöä joko porakaivosta tai peltoon upotetusta keruuputkistosta, jossa kiertää jäätymisen kestävä vesi / alkoholi -liuos.

Lämpöpumpun lämmitysteho = antoteho mitoitetaan rakennuksen lämmitystarpeen mukaan joko osatehoiseksi tai täystehoiseksi.

Osatehomitoitettu lämpöpumppu jaksaa lämmittää taloa kohtuullisilla pakkassäillä. Kovimmilla pakkassäillä pumpun sisään rakennetut lämmitysvastukset tuottavat kovimmilla pakkasilla tarvittavan lisälämmön.

Täystehoiseksi mitoitettu lämpöpumppu on riittävän isotehoinen pitämään talo lämpöisenä kovillakin pakkasilla ilman sähkövastuksilla lämmittämistä.

Lämpökaivon syvyyden tai maakeruupiirin pituuden määrää rakennuksen vuotuinen lämmitystarve.
Vuotuinen lämmitystarve - Sähköverkosta ostettu energia = Kaivosta otettava energia
Kaivosta otettava energia mitoittaa lämpökaivon, ei se pumpun kW -teho.
Jos hankitaan osatehoinen pumppu, nousee ostoenergian määrä ja se puolestaan vähentää kaivon syvyyttä ihan vähän, mutta se nostaa käyttökustannuksia.

Lämpökaivon aktiivisyvyys on se kaivon osuus, jossa keruuputkisto on aina veden ympäröimänä.
Kaivon yläosaan jäävä vedetön osuus ei ole aktiivisyvyyttä, eikä siitä osuudesta saada mitään lämpöä.

Lämpökaivon syvyys riippuu kallioperän lämpötilasta ja kiviaineksen laadusta.
Lapissa kallioperän lämpötila on noin 3 - 4 astetta ja eteläisessä Suomessa noin 6 -7 astetta.
Siksi Lapissa tarvitaan noin 2 kertaa syvempiä lämpökaivoja, kuin Eteläsuomessa.

Lämpöpumpun hyötysuhde COP on pumpun hyvyydestä kertova luku. COP = pumpun energiatehokkuutta kuvaava luku.
Pumpun kuluttama ostosähkö muuttuu kompressorissa ja kiertopumpuissa lopulta lämpöenergiaksi. Sekin lämpö menee talon lämmittämiseen.
COP saadaan laskemalla:
COP = Pumpulta saatava lämpöenergia / Pumpun kuluttama ostosähköenergia
COP -luku on yleensä noin 2,5 ... 5 COP.

[tomppeli]

B0W35  ...  B0W45  ...  B0W50  ...  B0W55  Mitä nämä ovat.?  ( = B0 / W35 )

B0W35 kertoo maalämpöpumpun ominaisuuksista tietyissä olosuhteissa.

B0W35 .... B0W55 (B0, B nolla ja  W 35),
B0  -kertoo pumpulle tulevan maakiertonesteen lämpötilan Celsius asteina, tässä 0 Celsius -astetta  ja
W35  -kertoo pumpulta lämmönjakoverkkoon lähtevän kiertoveden lämpötilan, tässä +35 C -astetta, lattialämmitykselle sopiva arvo.

B0W50 =  B0 / W50 :
B = Brine / pumpulle tulevan maanesteen lämpötila = 0 C  ja  W = Wasser / water / lähtevä kiertovesi = 50 C -astetta  =  B0W50

Lattialämmitykselle riittää vähän alempi lähtevän kiertoveden lämpötila.
Pumpun lämmitysteho lattialämmitykselle katsotaan siis kohdasta B0W35.

Patterilämmityksellä pumpulta pattereille lähtevän kiertoveden lämpötilaksi vaaditaan tavallisesti noin +50 ... +55C, monesti enemmänkin.
Pumpun lämmitysteho patterilämmitykselle katsotaan siis kohdasta B0W50, tai vielä mieluummin kohdasta B0W55, jos sellainen on ilmoitettu.
Maalämpöpumppu ei pysty yli +55C kiertoveden lämpötiloihin.

Lämpöpumpun lämmitysteho riippuu siitä, kuinka lämmintä vettä se joutuu tekemään..
Lämmitysteho on aina suurempi B0W35 olosuhteissa. Jollain pumpulla se voi olla esimerkiksi 10 kW.
Samalle pumpulle on ilmoitettu myöskin lämmitysteho B0W50 olosuhteissa ja nyt se onkin vain 9 kW.
Mitä kuumempaa kiertovettä pumppu joutuu tekemään, sitä pienemmäksi muuttuu pumpun lämmitysteho.

Maalämpöpumpun COP, hyötysuhde laskee, jos pumppu joutuu tekemään kuumempaa vettä.
COP -arvo on aina korkeampi B0W35 olosuhteissa (= lattialämmitys), kuin B0W50 olosuhteissa (= patterilämmitys).
COP on tavallisesti B0W35 olosuhteissa noin 5 COP ja B0W50 olosuhteissa noin 3 COP.

Jos talossa on sekä patteri, että lattialämmitystä,
pitää pumpun suoritusarvot etsiä patterilämmityksen mukaan kohdasta B0W50 (tai B0W55, jos sellainen on).
Jotkut laitevalmistajat ilmoittavat B0W45 -arvon. Se antaa vähän liian hyvän tehon ja COP -arvon patterilämmitykselle!

[tomppeli]

Lämmityksen mitoituslaskelma.

Lainaan tähän hyvän tiivistyksen foorumilta:

Pääsääntö mitoituksessa on:
- Kaivo mitoitetaan talon vuotuisen energiatarpeen mukaan.
- Pumppu (antoteho) mitoitetaan talon maksimi tehontarpeen mukaan.

ATS

Tällaisia lähtötietoja tarvittaisiin mitoituksen tekemiseen:
- Rakennuskohteen sijainti Suomen kartalla, paikkakunta tai postinumero? Tieto tarvitaan mitoituksen laskemiseen.
- Jos tiedossa, rakennuksen aikaisempi lämmitysöljyn, lämmityssähkön, polttopuun tms. vuosikulutus? Tämä tieto on varsin hyödyllinen.
- Rakentamisvuosi?
- Rakennuksen ulkomitat ja ulkoseinän paksuus?
- Kerrosten lukumäärä (kellari, alakerta, yläkerta) ja huonekorkeudet kerroksittain?
- Lämpimien tilojen neliömäärät kerroksittain (suunnilleen)? Onko tiedossa lämmitettävät kuutiot?
- Ulkoseinien lämpöeristeen laatu ja paksuus?
- Yläpohjan lämpöeristeen laatu ja paksuus?
- Millaiset ikkunat (2– vai 3 lasiset)? Onko ikkunoiden ala huomattavasti normaalia suurempi tai pienempi? Ovien määrä, laatu.
- Onko muita lämmitettäviä tiloja, esim. autotalli? Onko rakennusten välillä lämmönsiirtokanaali ja kuinka pitkä?
- Tilojen lämpötilat? (Esim. puolilämmin autotalli, jossa +12C lämpö.)

Mitä tarkemmat ja perusteellisemmat lähtötiedot, sitä tarkempaan lopputulokseen päästään!

Jos haluat itse tehdä laskelman TÄÄLTÄ  saat ilmaisen laskentapohjan ja
TÄÄLTÄ saat siihen ohjeen.

[tomppeli]

Omakotitalon maalämpöpumpun maakiertopumppu on yleensä mitoitettu enintään 400 metristä keruuputkea silmällä pitäen.

Tulee kuitenkin tilanteita, jossa tarvitaan pitempi keruuputki, esimerkiksi silloin, kun yksi 200 metrinen lämpökaivo ei ole riittävä.
Silloin kannattaa laittaa lämpökaivoon kolmi- tai jopa 4 -putkinen keräinputkisto.

- Jos pumpun kierrätysteho on maksimissaan 400 metriä, riittää se enintään 200 metriseen kaivoon.
- Kun laitetaan 3 -putkinen keräin, riittää saman pumpun teho noin 265 metriä syvään kaivoon.
- Kun laitetaan 4 -putkinen keräin, riittää saman pumpun teho noin 400 metriä syvään kaivoon.

Saatetaan ehdottaa lisäpumpun asentamista.
Parempi olisi muuttaa keruuputkistoa.
Tällöin ei myöskään sähkön kulutus lisäänny lisäpumpun takia ja tulee säästöäkin.

Aina kannattaa laittaa yksi syvä kaivo kahden matalamman tilalle.
Silloin tulee vain yksi kallis ja huonosti lämpöä tuottava maaporaus osuus kahden asemasta.
Lisäksi kallioperän lämpötila nousee 1 - 2 astetta sataa metriä kohden syvemmälle mentäessä.
- 200 metrisen kaivon pohjalla on noin 2 - 4 astetta lämpöisempää, kuin 20 metrin syvyydessä.
- 300 metrisen kaivon pohjalla voi olla 5 - 6 astetta lämpöisempää, kuin 20 metrin syvyydessä.
Syvemmältä saadaan enemmän lämpötehoa.
Tämän päivän poraustekniikalla voidaan porata syvempiä kaivoja.
Keskustele asiasta porausfirman kanssa.

[tomppeli]

Säästänkö, jos valitsen hiukan liian pienitehoisen lämpöpumpun?

Isompitehoinen lämpöpumppu kuluttaa enemmän sähköäkin. niinhän se onkin, mutta...
Isompi ottaa kyllä sähköverkosta kompressorin käynnin aikana enemmän tehoa sähköverkosta.
Mutta, sen isompitehoisen ei tarvitse käydä yhtä pitkään, kuin sen pienempitehoisen.
Tuottaahan se isompitehoinen enemmän lämpötehoakin, josta johtuen sen tarvitsee käydä vähemmän aikaa, kuin sen pienempitehoisen pumpun.
Lopputulos on, että molemmat pumput, niin se isompitehoinen, kuin se toinen pienempitehoinen tarvitsevat suunnilleen saman verran verkkosähköä, tuottaakseen esimerkiksi yhden päivän lämmitystarpeen.

Otetaan pieni esimerkki.
Pumppu A on pienempitehoinen. Antoteho on 9 kW, hyötysuhde, COP = 3, jolloin pumpun sähköverkosta ottama teho  = 9 kW / 3 = 3 kW.
Pumppu B on isompitehoinen. Antoteho on 12 kW, tämänkin hyötysuhde COP = 3, jolloin pumpun sähköverkosta ottama teho  = 12 kW / 3 = 4 kW.
Isompitehoinen ottaa selvästi enemmän tehoa sähköverkosta, mutta, mutta...

Talo, johon lämmitystä suunnitellaan tarvitsee se kylmähkönä vuorokautena lämpötehoa 216 kWh.
Pienempi pumppu A tarvitsee käydä sen tuottaakseen 216 kWh / 9 kW = 24 h sen verkosta ottama sähköteho on 24 h * 3 kW = 72 kWh.
Isompi pumppu B tarvitsee käydä sen tuottaakseen 216 kWh / 12 kW = 18 h sen verkosta ottama sähköteho on 18 h * 4 kW = 72 kWh.
Molemmat tarvitsivat ihan yhtä paljon apua sähköyhtiöltä yhden talon yhden pakkasvuorokauden lämmitystarpeeseen.

Mutta, entäs sitten, kun tuli vieläkin kylmempi pakkaspäivä, jolloin saman talon lämmitysenergian tarve onkin jo 276 kWh lämpötehoa päivässä.

Isompi pumppu B tarvitsee käydä sen tuottaakseen 276 kWh / 12 kW = 23 h sen verkosta ottama sähköteho on 23 h * 4 kW = 92 kWh.
Pienempi pumppu A tarvitsee käydä sen tuottaakseen 276 kWh / 9 kW = 30,7 h. Nyt tuli ongelma. Vuorokaudessa on vain 24 h.
Pumpun teho ei riitä näin kylmälle.
Pienempi pumppu A pystyy tuottamaan vuorokaudessa enintään 24 h * 9 kW = 216 kWh. Jää puuttumaan 276 kWh - 216 kWh = 60 kWh lämpöä,
joka joudutaan tuottamaan sähkövastuksilla.
Nyt saadaankin pienemmän lämpöpumppu A :n vuorokaudessa tarvitsemaksi sähköyhtiöltä otettavaksi tehoksi
24 h * 3 kW = 72 kWh + tuo vastusten tarvitsema sähköteho, 60 kWh = 132 kWh.
Pienempi pumppu A kuluttikin nyt 132 kWh - 92 kWh = 40 kWh enemmän sähkötehoa sähköyhtiöltä yhden vuorokauden aikana!

Päätelmä: Isompi pumppu ei tarvitse enemmän sähköä sähköyhtiöltä, kuin pienempi.
Se onkin päinvastoin. Alitehoinen, se pienempi ottaakin enemmän ostosähköä!
Pienemmän pumpun hankintahinta on kuitenkin alempi, kuin isomman.
Useinkin se ero ei kuitenkaan ole kovin suuri.
Ei kannata hankkia liian pienitehoista lämmityslaitetta.!

[tomppeli]

Osatehoinen vai täystehoinen maalämpöpumppu?

Mitä nämä nimitykset tarkoittavat?
Ennen sen selvittämistä otetaan mukaan vielä yksi nimitys lisää, optimitehoiseksi mitoitettu lämmityslaite.
Optimitehoinen on sellainen, jonka antama lämmitysteho on juuri se, jonka tarkka mitoituslaskelma antaa talon lämmityslaitteen kooksi.
Jos mitoituslaskelma antaa kovimmilla pakkasilla tarvittavaksi lämmitystehoksi 8,2 kW, on optimitehoinen lämmityslaite juuri tuon tehoinen.

Jos valitaan tuota optimitehoa pienempitehoinen lämmityslaite, on valittu osatehoinen laite.
Jos tuohon optimiteholuokkaan valitaankin 7 kW -tehoinen lämmityslaite, on se osatehoinen. Sekin on tuohon esimerkkilaskelmaan vielä jollain tapaa käyttökelpoinen koko. Sen lämpöpumpun teho ei kuitenkaan riitä kovilla pakkasilla ja osatehoisena laitteena se joutuu ottamaan sähkövastuksilla tapahtuvan lisälämmityksen käyttöön kovilla pakkasilla.

Jos valitaankin selkeästi optimitehoa suurempitehoinen lämmityslaite, nimitetään sitä ylitehoiseksi.
10 kW -tehoinen lämpöpumppu on jonkin verran ylitehoinen, mutta ihan käyttökelpoinen, jos optimikoko olisi 8,2 kW. 20 kW -tehoinen on sitten jo ihan turhan paljon ylitehoinen.

Mikä sitten kannattaa valita, optimitehoinen, ylitehoinen, vai osatehoinen?

Oikea valinta on optimitehoinen.
Mutta kuka tietää vuorenvarmasti varsinkin olemassa olevan rakennuksen tarkan lämmitystarpeen ja optimitehon?
Jos taloa on lämmitetty kaukolämmöllä, tai sähkölämmityksellä, on niiden kulutustiedoista saatavissa lämmitystarve ja tuo optimiteho.
Jos on olemassa tarkka tieto lämmitysöljyn vuosikulutuksesta, mielellään useamman vuoden ajalta, voidaan senkin perusteella määrittää lämmitystarve ja optimitehoisen lämmityslaitteen koko.
Joskus ei ole olemassa mitään tarkkaa tietoa aikaisemmasta lämmitysenergian vuosikulutuksesta. Silloin on tehtävä lämmitystarvelaskelma. Sen voi luotettavasti tehdä joku rakennus- tai LVI -alan suunnittelija.

Osatehoinen on jonkun mielestä paras valinta ja hän perustelee sitä sillä, että hän voi ostaa hiukan pienitehoisemman lämmityslaitteen vähän halvemmalla ja lämmön keruupiirinkin koossa voi vielä säästää vähän lisää. Osatehoisen ainoa etuus on oikeastaan vain tuo vähän alempi hankintahinta. Maalämpökauppiaat tarjoavat ja myöskin suosittelevat osatehoiseksi mitoitettua järjestelmää siksi, että näin saadaan tarjouksen loppusumma pienemmäksi ja sen perusteella asiakas valitsee tuon vajaatehoisen lämmityslaitetarjouksen.
Osatehoinen joutuu kuitenkin käyttämään sähkövastuksia apulämmittiminä ja se puolestaan huonontaa maalämmityksen vuotuista hyötysuhdetta, SCOP hyvinkin reippaasti. On melko epäekologista valita ensin maalämmitys siksi, että haluaa vähentää uusiutumattomien luonnonvarojen kulutusta maalämmöllä, mutta sitten käyttääkin ostosähköä kovimpien pakkasten aikana, jolloin sähköä tuotetaan kallista öljyä kuluttavilla varavoimalaitoksilla.
Tulevaisuudessa sähkön hinta tulee olemaan enemmän sidoksissa pörssisähkön hintaan. Siksi olisi järkevää ohjelmoida lämmityslaite kehittämään talon tarvitsema lämpöenergia siihen aikaan vuorokaudesta, kun sähkön hinta on alimmillaan. Jos olet hankkinut osatehoisen lämpöpumpun, ei sinulla ole tuota mahdollisuutta, koska pumppu joutuukin käymään liian pienen lämmitystehonsa takia lähes vuorokauden ympäri. Pumppu ei voi siis levätä silloin, kun pörssihinta on korkeimmillaan.

Kohtuullisesti ylitehoisen lämmityslaitteen hankintahinta on vähän korkeampi, mutta se puolestaan soveltuu hyvin pörssisähkön hinnalla pelaamiseen ja sillä tavalla käyttökuluissa säästämiseen. Ylitehoisen lämmityslaitteen yhteyteen tarvitaan riittävän suuri lämmityksen kiertoveden varaaja varastoimaan lämpöä pumpun huiliajan aikaiseen lämmitystarpeeseen. Lämpövaraajan koko pitäisi olla vähintään noin 50 litraa / lämmityslaitteen teho kilowatteina.
Siis: kW teho x 50 litraa = lämpövaraajan vähimmäiskoko.
Parhaimmillaankin 50 litran vesivarastosta voidaan ottaa vain noin 1 kWh energiaa talon lämmitykseen. Suurissa lämpölaitoksissa näin suuret lämpövaraajakoot eivät ole mahdollisia.