Energiapaalut Geoenergian hyödyntäminen perustuspaalujen kautta rakennusten lämmitykseen ja viilennykseen Hannu Vesamäki, Tuoteryhmäpäällikkö Geoener-seminaari 1.12.2010 15.12.2010
Teräspaalut energian keräyksessä Teräspaaluihin integroiduilla lämmönkeräimillä voidaan hyödyntää maalämpöä/kylmää Uusi toiminto teräspaaluille Vältetään ylimääräinen työvaihe lämpökaivojen poraamisessa paalutettavissa kohteissa Erityisen tehokas systeemi kohteissa joissa lämmitys- ja viilennystarve Edistää uusiutuvien energianlähteiden käyttöä 2 15.12.2010 www.ruukki.com
Teräspaalut energian keräyksessä Yleensä yksi keräin/ paaluryhmä (# 5-7m) Keräimet soveltuvat useimpiin Ruukin teräspaalukokoihin ( 140mm) Lyöntipaalut Porapaalut Hybridiratkaisussa voidaan paalun alapäästä jatkaa kallioreiän poraamista kuten tavallisessa lämpökaivossa Keräintyypit U-putki Koaksaaliputki 3 15.12.2010 www.ruukki.com
TRT-mittaukset, GTK 15.12.2010
GTK:n TRT-mittaukset, Suurpelto 2 energiapaalua mittauksia varten 1) vesitäytteinen paalu 2) vesi-sementtiseoksella täytetty paalu Paalujen halkaisija 140 mm, syvyys ~ 25 m, U-putkisto 1) mittaus 2/2010, n. 7 vrk 2) mittaus 2/2010, n. 4,5 vrk TRT-mittausten yhteydessä mitattiin paalujen lämpötilaprofiilit. Kuva: J. Piispanen, GTK 5 15.12.2010
GTK:n TRT-mittaukset, Hämeenlinna 2 energiapaalua mittauksia varten 1) Paalu U-putkella 2) Paalu koaksiaaliputkella Paalujen halkaisija 170 mm, syvyys noin 20 m Täytteenä juotosbetoni 1) mittaus 4/2010, 5 vrk 2) mittaus 5/2010, 7,5 vrk TRT-mittausten yhteydessä mitattiin paalun lämpötilaprofiili. Kuva: M. Pelkkala, GTK 6 15.12.2010
TRT-mittausten tulokset Suurpelto, vesitäyte Suurpelto, vesi-sementtitäyte Hämeenlinna, U-putki Hämeenlinna, koaksiaali Lämmönjohtavuus [W/(m*K)] Lämpövastus [K/(W/m)] 1,5 1,1 1,8 1,8 0,09 0,06 0,11 0,08 Mitatut lämmönjohtavuusarvot vastaavat erilaisten savien lämmönjohtavuuksia [0,4 2,2 W/(m*K)]. Irtomaan lämmönjohtavuus riippuu voimakkaasti vesipitoisuudesta, mineraalikoostumuksesta ja raekoosta. Tyypillisen energiakaivon lämpövastus on luokkaa 0,10 K/(W/m) Energiapaalun lämpövastusta pienentää täytteen hyvä lämmönjohtokyky. Mallinnusten mukaan erityisesti lämmönjohtavuuden vaikutus paalukentän kokoon on huomattava. 7 15.12.2010
Pitkäaikaismittaukset, Ruukki 15.12.2010
Testiasema, Hämeenlinna Pitkäaikaismittaus aloitettu 11/2010 5 kpl 20 m paalua, eri paaluja keräinkombinaatioita Yhdistetty maalämpöpumppuun Mittaustulokset erikseen kullekin paalulle Tuloksena tehot ja energiamäärät 9 15.12.2010
Esimerkkitapauksia 15.12.2010
Toimistorakennus 1 8-kerrosta, 6900m 2 Pohjan pinta-ala n. 860m 2 49 energiapaalua, pituus 15m Hybridiratkaisussa lisäksi 4 x 200m porakaivoa Rakennuksen energiatehokkuus hyvä Vuoden 2010 lämmöneristystaso Hyvä lämmöntalteenotto Tehokas aurinkosuojaus Energiantarve Lämmitys = 42,6 kwh/m 2,a Jäähdytys = 7,3 kwh/m 2,a 11 15.12.2010 www.ruukki.com
Toimistorakennus 1, tulokset Pelkät energiapaalut 49 x 15m Maalämpöjärjestelmällä 37% lämmitysenergiatarpeesta (ilmaisenergiana maasta 23% 100% jäähdytysenergiatarpeesta (ilmaisenergiana maasta 83%) 12 15.12.2010 www.ruukki.com
Toimistorakennus 1, tulokset Energiapaalut 49 x 15m + porakaivot 4 x 200m Maalämpöjärjestelmällä 83% lämmitysenergiatarpeesta (ilmaisenergiana 59%) 100% jäähdytysenergiatarpeesta (ilmaisenergiana 84%) 13 15.12.2010 www.ruukki.com
Toimistorakennus 1, poraus- ja putkituskustannukset 7 perinteistä porakaivoa 49 energiapaalua, joista 4 hybridiä 7 hybridipaalua Suojaputki + maaporaus 5 670 0 0 Kallioporaus 35 000 20 000 35 000 Putkitukset 14 000 18 800 14 000 Yhteensä 54 670 38 800 49 000 Maaporaus = 35 /m Suojaputki = 19 /m Kallioporaus = 25 /m Putkitus: -energiapaalu 240 / 15 m -lämpökaivo ja hybridikaivo 2 000 / kpl 14 15.12.2010 www.ruukki.com
Toimistorakennus 2 6 kerrosta, 5976m 2 Rakennuksen energiatehokkuus hyvä Vuoden 2010 lämmöneristystaso Tehokas lämmöntalteenotto Lämmitysenergia 36,5 kwh/m 2,a Jäähdytysenergia 21,5 kwh/m 2,a 55 energiapaalua, syvyys 29m 15 15.12.2010 www.ruukki.com
Toimistorakennus 2, tulokset Lämmitysenergia 100 % lämmitysergiantarpeesta Ilmaisenergiana 60-70 % koko lämmöntarpeesta riippuen lämpöpumpun lämpökertoimesta Jäähdytysenergia Lähes 100 % jäähdytystarpeesta Ilmaisenergiana 90-95 % vapaakierrolla 16 15.12.2010 www.ruukki.com
Toimistorakennus 2, Elinkaarikustannuslaskenta ja elinkaarianalyysi, VTT 1. Energiapaalut a. lisälämmitys kaukolämmöllä (Case 1a) b. lisälämmitys sähköllä (Case 1b) 2. Lämpökaivot a. lisälämmitys kaukolämmöllä (Case 2a) b. lisälämmitys sähköllä (Case 2b) 3. Kaukolämpö ja kompressorijäähdytys (Case 3) 17 15.12.2010 www.ruukki.com
Toimistorakennus 2, Elinkaarikustannukset Lähde: TUTKIMUSRAPORTTI VTT-R-09403-10 18 15.12.2010 www.ruukki.com
Toimistorakennus 2, Hiilijalanjälki Lähde: TUTKIMUSRAPORTTI VTT-R-09403-10 19 15.12.2010 www.ruukki.com
Energiapaalujärjestelmän alustava suunnittelu Tarvittavat lähtötiedot: Rakennuksen energiaprofiili (kuukausitason lämmitys-/viilennysenergian tarve) Rakennuksen geometria Pohjaolosuhteet Maaperän ominaisuudet 20 15.12.2010 www.ruukki.com
Energiapaalujen tulevaisuus Mahdollisuudet Matala- / nollaenergiatalot Tekniikan kehittyminen Kokemusten karttuminen ja liiketomintamallin kehittyminen Haasteet Kilpailu muiden ratkaisujen kanssa Kokonaisuuden hallinta Suunnittelun epävarmuustekijät 21 15.12.2010 www.ruukki.com
22 15.12.2010 www.ruukki.com