Maalämpöpumput suurissa kiinteistöissä mitoitus, soveltuvuus, toiminta Finlandia-talo Sami Seuna Motiva Oy

Transkriptio

1 Maalämpöpumput suurissa kiinteistöissä mitoitus, soveltuvuus, toiminta Finlandia-talo Sami Seuna Motiva Oy

2 Lämpöpumpun toimintaperiaate Höyry puristetaan kompressorilla korkeampaan paineeseen Höyry jäähtyy ja nesteytyy lauhduttimessa Nestemäinen kylmäaine lämpenee ja höyrystyy höyrystimessä 2

3 Lämmönjakoverkon vaikutus lämpöpumpun hyötysuhteeseen Patteriverkon maksimilämpötila menovedellä yleensä astetta Patteriverkon osalta menoveden ja virtauksien tarkka säätö vaikuttaa oleellisesti Lattialämmityksen maksimilämpötila menovedellä yleensä astetta Oikea virtausmäärä ja patterien tasapainotus tärkeää maalämmön lämpökertoimen kannalta Lämpimän käyttöveden vaikutus vrs. lämpökerroin 3

4 Numeerisia esimerkkejä LP-mitoituksesta 87,5% tehoaste = noin 99,8% vuotuisesta energiasta 50% tehoaste = noin 87% vuotuisesta energiasta 25% tehoaste = noin 58% vuotuisesta energiasta Erään kompressorin hyötysuhteita: -5/+55 (lämpötilaero 60 astetta) COP 2,6-5/+35 (lämpötilaero 40 astetta) COP 4,0 +15/+35 (lämpötilaero 20 astetta) COP 6,0 Maalämpöpumpun tyypillinen vuosilämpökerroin, uusi maalämpöjärjestelmä, sisältää käyttövesituotannon: Lattialämmitystä käyttäen vuotuinen COP yleensä välillä noin 3,0 3,5 Patterilämmitystä käyttäen vuotuinen COP yleensä välillä noin 2,5..3,1 4

5 Lämpökertoimen riippuvuus parametreista Lähde: Ruotsin Lämpöpumppuyhdistys 5

6 Lämpöpumput uudisrakennuksissa Vuonna 2012 lämpöpumppu helpottaa täyttämään uudispientalon rakennusmääräyksien vaatimukset (primäärienergiakerroin) Käyttöveden lämmitys suurempi merkitykseltään kuin tilojen lämmitys uudistaloissa vuonna 2020? Mahdollisuus kytkeä energiatehokas viilennys (erityisesti maalämpö) Passiivienergiatalossa vähäinen tilojen lämmitystarve mutta mahdollisuus erityisen korkeaan lämpökertoimeen 6

7 MLP Maalämpöpumppujen lämmönkeruu kalliosta kallein tapa paras vuosilämpökerroin pintamaasta (vaakaputkisto) edullisin tapa huonoin vuosilämpökerroin vesistöstä kannattavin kompromissi suurissa järjestelmissä 7

8 Lämmönkeruu kalliosta syvyys tyypillisesti m (jopa 400m) tyypillisesti D= mm teräsputkiosuus noin 3 x kalliimpaa vesivirtaukset vaikuttavat tehokkuuteen lämpökaivojen väli >15m jopa noin 50 kaivoa/ha (noin 70 pientaloa) 8

9 Kaivonporauslaite työssään Kuva Senera Oy 9

10 Lämmönkeruu pintamaasta (vaakaputkisto) maaperän laatu (vetisyys) vaikuttaa, savi paras asennusväli >1,5 m 100 metrin putki vastaa 150 m^2 aurinkopaneeleita vaatii suhteellisen paljon pinta-alaa 1 ha = max. 7000m putkea (noin 20 pientaloa) 10

11 Maalämpöpumppu pientalokäytössä Vuosilämpökerroin useimmiten 2,5..3,5 välillä Investointi yleensä noin (pientaloissa) Haasteena: Suuri investointi patteriverkon lämpötila-alue Lämpökaivon järkevä mitoitus Tontin rajoitukset keruuputkistolle 11

12 Lämmönkeruu vesistöstä meri, järvi, joki soveltuu asennussyvyys vähintään 3-5 m, betonipainoilla putki pohjaan mahdollisuus käyttää paksumpaa putkea, jolloin pienempi virtausvastus ja suurempi tehokkuus rannan läheisyys Vesialueen omistajan lupa tarvitaan 12

13 Mitkä tekijät parantavat maalämpöpumpun on kannattavuutta Vesikiertoinen lattialämmitys (Mahdollisimman pieni lämpötilaero lauhduttimen ja höyrystimen välillä) Uudiskohde (yksinkertaisempi ja halvempi toteutus) Kiinteistön suuri koko Käyttöveden tarve suhteellisen pieni Vesistön läheisyys tai laaja savirakenteinen oma maa-alue Reilusti mitoitettu lämmönkeruupiiri Tehokas lämmönsiirto (erityisesti tehokkaat lämmönsiirtimet lämpöpumpussa) Vaihtoehtoisen lämmitysmuodon korkea polttoaineen hinta Optimaallinen osatehomitoitus Toivottu takaisinmaksuaika / korkotaso / energian hinnat tulevaisuudessa? Kallio lähellä maanpintaa (jos porataan lämpökaivo) 13

14 Maalämpöpumppu suurkiinteistössä Lämpökentän vaatima tila tontilla ja kustannus toisinaan suhteellisen suuri Lämpökentän pitkät siirtolinjat ja lämpöhäviöt Lämmönjakojärjestelmän lämpötilataso? Takaisinmaksuaika yleensä lyhyempi kuin pienkohteissa Kiinteistön pääsulakkeet osatehomitoitetussa järjestelmässä? Urakka vaatii laadukkaan suunnittelun ja toteutuksen 14

15 Maalämmön järkevä mitoitus suurkohteissa Maalämmön alhainen mitoitusaste, 25-50% (tuottaen silti noin 58-87% vuotuisesta energiasta) Paras lämpöpumpun vuosihyötysuhde Paras kompressorin kestävyys Millä lisälämpö tuotetaan? Esim. sähkö, öljy, hake, pelletti, kaasu 15

16 Esimerkkisuurkohde Alapitkän Koulu Lämmitysjärjestelmän saneeraus laajennuksen yhteydessä. Maalämpöjärjestelmän teho 425KW joka tuotetaan neljällä erillisellä maalämpöpumpulla. Lähde Gebwell Oy Kuva Gebwell Oy 16

17 Uusia maalämpöinnovaatioita Maalämpöpumppu ja varaaja voidaan asentaa myös maaperän alapuolelle kiinteistön ulkopuolelle Kyseessä on juuri tähän asennustapaan suunniteltu maalämpöratkaisu Kuva ja lähde Gebwell Oy 17

18 Muita maalämpösovelluksia Lauhdevedestä (noin astetta) lämpöenergiaa lämpöpumpulle ja jälkilämmitys maalämpöpumpulla esim asteeseen Jäähdytysenergiaa tuottamalla samalla lämpöenergiaa lämpöpumpulle Jätevedestä (lisä)energiaa lämpöpumpulle Prosessiteollisuudessa hyviä esimerkkejä 18

19 Maalämpöpumpun huolto (pientaloissa) satunnainen seuranta riittää, ainakin muutaman kerran vuodessa perushuoltotarve mudanerottimen tyhjentäminen 1-3 vuoden välein lämmönkeruupiirin paineen nostaminen (noin kerran vuodessa) Lämpökaivokohteissa lämmönkeruupiirin lämpötilaa tarkkailtava ääriolosuhteissa 19

20 Lämpöpumppuoppaita julkaistu Hanki hallitusti Maalämpöpumppuopas julkaistu syksyllä 2011 Hanki hallitusti Ilma-vesilämpöpumppuopas julkaistu syksyllä 2011 Oppaita voi ostaa julkaisuna tai ladata Motivan www-sivuilta / Elvarihankkeeseen osallistuvien tahojen web-sivuilta Oppaat tuotti sähkölämmityksen tehostamishanke Elvari 20

21 21