1. Lämmöntuotanto ja lämmönjako...2 1.1. Radiaattorilämmitys...2 1.1.1. Radiaattorilämmityksen suunnittelu...2 1.2. Vesikiertoinen lattialämmitys...5 1.2.1. Vesikiertoisen lattialämmityksen suunnittelu...5 1.3. Ilmalämmitys...6 1.3.1. Ilmalämmityksen suunnittelu...7 1.4. Tekninen tila...8 2. Käyttövesi...9 2.1. Kulutuksen vaihtelu...9 2.2. Käyttöveden lämmityksen tehontarve...9 2.3. Lämpimän käyttöveden lämmityksen mitoitusteho ja energian kulutus...10 2.4. Varaajan valinta...11 3. Ilmanvaihto...11 3.1. Ilmanvaihtojärjestelmän energiatehokkuus...12 4. Uima-altaan lämmitys...12 5. Tontti ja maaperä...13 5.1. Vaakaputkisto...13 5.2. Lämpökaivo...16 5.3. Vesistö...18 6. Järjestelmän käyttöönotto...19
Lämpöpumppujärjestelmän suunnittelu 2 1. Lämmöntuotanto ja lämmönjako 1.1. Radiaattorilämmitys Radiaattorilämmitys on Suomessa yksi yleisimmistä vesikiertoisista lämmönjakojärjestelmistä. Radiaattorilämmitys koostuu lämmöntuotantolaitteistosta, putkistosta ja radiaattoreista. Radiaattorilämmityksen suunnittelussa on oleellista lämmönjakojärjestelmän lämpötilaohjelma, eli radiaattoreille menevän ja niiltä palaavan veden lämpötilat. Yleisesti pyritään siihen, että lämmönjakojärjestelmän lämpötilat olisivat mahdollisimman alhaiset. 1.1.1. Radiaattorilämmityksen suunnittelu Radiaattorilämmityksen suunnittelun päävaiheet ovat: Tilakohtaisen lämmitystehon tarpeen laskenta Radiaattoreiden valinta Lämpötilaohjelman valinta Radiaattorin valinta Termostaattisen patteriventtiilin esisäätöarvon laskenta Putkiston mitoitus Virtaamien laskenta lämpötilaohjelman ja tehon perusteella Putkiston mitoitus, eli putkidimensioiden valinta Verkoston tasapainotus linjasäätöventtiilien avulla Lämmitystehon tarve lasketaan Suomen Rakentamismääräyskokoelman mukaisesti. Ajantasainen tieto on saatavissa sähköisessä muodossa osoitteesta http://www.vyh.fi/raken/rakmk/index.htm.
Lämpöpumppujärjestelmän suunnittelu 3 Radiaattoreiden valinnassa tulee huomioida lämpötilaohjelman vaikutus tarvittavaan lämmönsiirtopinta-alaan. Käytännössä tämä tarkoittaa sitä, että lämmöntuotanto laitteiston vaihtaminen voi aiheuttaa tarpeen radiaattoreiden uusimiselle. Esimerkki: Vanhan kattilalaitoksen tullessa vaihtoikään päädytään ratkaisuun, jossa putkisto ja radiaattorit jätetään paikalleen ja lämmöntuotantoa varten hankitaan maalämpöpumppu. Vanhan radiaattorilämmityksen lämpötilaohjelma on 80/60. Maalämpöpumpulla lämpötilaohjelma on 55/45. Tilan lämmitystehon tarve 1000 W. Radiaattorimitoituksessa käytetään ylilämpötilaa mitoituksessa, joten aluksi tarkastellaan ylilämpötilan eroja eri lämpötilaohjelmilla. Vanhan järjestelmän ylilämpötila: ( 80 + 60) t vanha = 20 = 50K 2 Uuden järjestelmän ylilämpötila: ( 55 + 45) t uusi = 20 = 30K 2 Kuten yllä olevista laskelmista voidaan nähdä ylilämpötilassa on 20 Kelvinin ero, joten on selvää että saman tehon siirtämiseen tarvitaan suurempi pintaala.
Lämpöpumppujärjestelmän suunnittelu 4 Minkä kokoinen radiaattori tulee valita 80/60 taulukosta, jotta lämmitysteho olisi 1000 W myös lämpötilaohjelmalla 55/45? Φ Φ rad rad t = t vanha uusi 1,3 50 1, 3 = *1000W 30 1943W Kaavassa oleva 1,3 on lämmönluovutus eksponentti. Laskelma osoittaa selkeästi, että lämpötilaohjelman muutos lähes kaksinkertaistaa tarvittavan lämmönsiirtopinta-alan. Radiaattoreiden tehon riittävyyden tarkastelu on tehtävä jokaiselle radiaattorille, jotta saadaan varmuus lämmitystehon riittävyydestä. Uusien järjestelmien suunnittelu on huomattavasti helpompaa, sillä radiaattorit voidaan valita suoraan valitulle lämpötilaohjelmalle. Lämpötilaohjelman muutos vaikuttaa myös putkiston virtaamiin, joten putkistomitoituksen tarkastaminen ja vähintäänkin tasapainotus on aina välttämätöntä. Esimerkki: Rakennuksen lämmitystehon tarve on 12 kw, jolloin vanhalla lämpötilaohjelmalla lämmönjakojärjestelmän tilavuusvirta on: 12kW 3 q v = = 0,14dm / s 1* 4,2* ( 80 60) Uudella lämpötilaohjelmalla tilavuusvirta on: 12kW 3 q v 2 = = 0,29dm / s 1* 4,2* ( 55 45)
Lämpöpumppujärjestelmän suunnittelu 5 Virtaama vaikuttaa putkiston painehäviöön. Virtaamalla 0,14 dm³/s ja putkikoon ollessa DN 25 kitkapainehäviö on noin 35 Pa/m. Virtaaman ollessa 0,29 dm³/s samalla putkikoolla kitkapainehäviö on jo noin120 Pa/m. 1.2. Vesikiertoinen lattialämmitys Vesikiertoinen lattialämmitys on yleinen lämmönjakojärjestelmä uusissa rakennuksissa. Vesikiertoinen lattialämmitys koostuu lämmöntuotantolaitteistosta, jakotukista ja lattiarakenteen sisään sijoitetusta putkikierukasta. Vesikiertoisen lattialämmityksen etuja ovat mm. kiertoveden matala lämpötila (35-40 C) ja ikkunoiden alta pois jäävät radiaattorit. Kiertoveden matala lämpötilataso on seurausta suuresta lämmönsiirtopinta-alasta. Oikein suunnitellun ja toteutetun lattialämmityksen avulla lattian pintalämpötila on 23-24 C. Lattian pintalämpötilan yläraja on 27 C. 1.2.1. Vesikiertoisen lattialämmityksen suunnittelu Vesikiertoisen lattialämmityksen suunnittelu perustuu tilakohtaiseen lämmitystehon tarpeen laskentaan. Lämmitystehon tarve lasketaan Suomen Rakentamismääräyskokoelman mukaisesti. Ajantasainen tieto on saatavissa sähköisessä muodossa osoitteesta http://www.vyh.fi/raken/rakmk/index.htm. Lattialämmityksen toiminta perustuu lattiarakenteen lämmönjöhtavuuteen ja sen vuoksi erilaisten lattiarakenteiden vaikutus tarvittavaan menoveden lämpötilaan tulee huomioida suunnittelussa. Yksityiskohtaiset suunnitteluohjeet erilaisista lattiarakenteista on saatavissa lattialämmitysjärjestelmien valmistajilta.
Lämpöpumppujärjestelmän suunnittelu 6 Lattialämmityksen suunnittelussa on muutamia perusperiaatteita, joita tulisi aina noudattaa. Jokaiselle huoneelle tulee olla oma piirinsä. Jakotukit tulee sijoittaa siten, että syöttöjohdot eri tiloihin ovat mahdollisimman lyhyet. Piirin tuloputki asennetaan ulkoseinälle tiheämmällä asennusvälillä. Toimivan lopputuloksen saavuttamiseksi on syytä aina olla yhteydessä vesikiertoisia lattialämmitysjärjestelmiä valmistaviin yrityksiin. 1.3. Ilmalämmitys Ilmalämmityksessä ilmanvaihto- ja lämmitysjärjestelmät on yhdistetty samaan kokonaisuuteen. Ilmanvaihto- ja lämmitysjärjestelmän yhdistäminen tuo etuja, mutta asettaa myös rajoitteita järjestelmän suunnitteluun ja tototeutukseen. Ilmalämmityksessä lämpö siirretään huonetiloihin lämmitetyn ilman avulla. Merkittävä osa ilmasta kierrätetään takaisin ilmalämmityskojeelle ja ainoastaan osa ilmasta ohjataan poistoilmana ulos. Ilman kierrätys rajoittaa ilmalämmitysjärjestelmän käyttöä suuremmissa kohteissa. Ilmalämmityksen tärkeimpiä ominaisuuksia ovat: Ilmalämmitysjärjestelmän avulla voidaan siirtää rakennuksen sisäisiä ja ulkoisia kuormia tilasta toiseen. Ilmalämmitysjärjestelmään voidaan helposti lisätä jäähdytys ja kostutus. Ilmalämmityspatteriin voidaan lisätä runsaasti lämmönsiirtopintaa, jolloin lämmitysjärjestelmänä voidaan käyttää matalalämpötila järjestelmää.
Lämpöpumppujärjestelmän suunnittelu 7 1.3.1. Ilmalämmityksen suunnittelu Ilmalämmitysjärjestelmän mitoituksessa tulee huomioida sekä riittävät ilmamäärät että riittävä lämmitysteho. Ilmamäärät määräytyvät poistoilmavirtojen mukaan. Poistoilmavirta määräytyy tilan käyttötarkoituksen mukaan, kuitenkin siten että huoneiston ilman vaihtuvuuden on oltava vähintään 0,5 m³/h huoneiston ilmakuutiometriä kohden. Ilmalämmityksen peruslähtökohta on se, että poistoilmavirtaa vastaava ulkoilma virta on tuotava tilaan. Huonekohtainen tuloilmavirta määräytyy lämmitystehon tarpeen perusteella kaavasta jossa q v Φ = ρ i *δ ( t t ) i Φ = huoneen lämmöntarve mitoitustilanteessa ρi = tuloilman tiheys (lämpötilan vaikutus tulee huomioida) t s = sisäilma lämpötila t t = tuloilman lämpötila δi = tuloilman tiheys t s Tuloilman lämpötila voi olla jopa 45-50 C. Järjestelmää suunniteltaessa tulee huomioda se, että tuloilman alhainen lämpötila mahdollistaa matalammassa lämpötilassa olevien lämmönlähteiden käytön. Tuloilman lämpötilan alememinen puolestaan kasvattaa tuloilmavirtaa. Ilmalämmitykseen kuuluu myös palautusilman käyttö. Palautusilmavirta muodostuu huonekohtaisten tuloilmavirtojen ja poistoilmavirtojen erotuksena. Palautusilma jaettuna huonetilavuudella antaa nimellisen ilmanvaihtokertoimen, joka on tyypillisesti 1-3 l/h.
Lämpöpumppujärjestelmän suunnittelu 8 Ilmalämmityksen suunnittelussa erityistä huomioita tulee kiinnittää laitteiden melutasoon. Minkään yksittäisen laitteen melutaso ei saa ylittää 25-30 db(a). Kanavat ja niiden eristykset vaativat oman tilansa, joka tulee huomioda jo suunnittelussa. Ilmalämmityksessä käytetään siirtoilmaa, joten ovirakojen tai siirtoilmaventtiilien käyttäminen on välttämätöntä. Siirtoilmaventtiilit tulee voida varustaa äänen vaimennuksella. Kanavoinnin ja ilmavirtojen tasapainottamisen kannalta ilmastointikoneen tulisi olla niin keskellä rakennusta kuin mahdollista. Koneen melutason takia sijoituspaikka ei kuitenkaan voi olla asuintiloissa vaan se täytyy sijoittaa tekniseen tilaan. Koneen ääneneritykseen tulee kiinnittää erityistä huomiota. Kanavointi voidaan toteuttaa joko ylä- tai alajakoisena. Alajakoinen järjestelmä mahdollistaa tuloilmalaitteiden asentamisen ilmanjaon kannalta edullisesti ulkoseinille ikkunoiden alle. Yläjakoinen ilmanjako voi aiheuttaa suuren lämpötilaeron huoneen ylä- ja alaosan välillä. Alajakoisessa järjestelmässä kanavien suojaamiseen maaperän kosteudelta tulee kiinnittää huomioita. 1.4. Tekninen tila Saneeraus kohteissa on syytä huomioida vanhan kattilalaitoksen vaikutus teknisen tilan ilmanvaihtoon ja lämmitykseen. Yleensä vanhoissa rakennuksissa teknisessä tilassa ei ole lämmitystä eikä poistoilmanvaihtoa, koska lämmityskattilan lämpöhäviöt lämmittävät tilaa riittävästi ja kattila itsessään toimii erittäin tehokkaana poistopuhaltimena. Jos em. asioita ei ei huomoida jo saneerauksen suunnitelussa on hyvin todennäköistä, että jonkinlaisia ongelmia on odotettavissa.
Lämpöpumppujärjestelmän suunnittelu 9 2. Käyttövesi 2.1. Kulutuksen vaihtelu Lämpimän veden kulutukselle on tyypillistä suuret kulutusvaihtelut, jotka ovat seurausta mm. vesikalusteiden kunnosta, kulutuksen seurannasta sekä kulutustottumuksista. Lämpimän veden kulutuksen suuret vaihtelut vaikuttavat niin järjestelmien mitoitukseen kuin varastointitarpeeseenkin. Lämpimän veden kulutuksen suhteellinen vaihtelu on sitä suurempi mitä pienemmästä rakennuksesta on kyse. Rakennusten lämpimän veden kulutus vaihtelee voimakkaasti tunneittain ja päivittäin. Yleensä kulutus on suurimmillaan arkisin klo 7 9 sekä klo 17 20. Suuremmissa rakennuksissa vesipisteiden käytön eriaikasuus tasaa kokonaiskulutusta. 2.2. Käyttöveden lämmityksen tehontarve Käyttöveden lämmityksen tehontarpeeseen vaikuttaa merkittävästi se miten lämmin vesi tuotetaan. Yleisimmät lämmitysjärjestelmät ovat kaukolämpö, lämmityskattila lämminvesi kierukalla tai sähköinen lämminvesivaraaja. Myös maalämpö- ja poistoilmalämpöpumpuilla voidaan tuottaa lämmintä käyttövettä riittävästi. Maalämpö- ja poistoilmalämpöpumput ovat varaajallisia, joten niiden latausteho on pienempi kuin mitoitusvirtaamaa vastaava lämpöteho. Vaadittava latausteho riippuu lämminvesivaraajan tilavuudesta ja lämpötilasta.
Lämpöpumppujärjestelmän suunnittelu 10 2.3. Lämpimän käyttöveden lämmityksen mitoitusteho ja energian kulutus Käyttöveden lämmitykseen tarvittava teho määritetään seuraavasti. Mitoitusvirtaaman määritys Suomen rakentamismääräyskokoelman osan D5 mukaisesti. jossa Φ LV ρv Φ = ρ * C * V * LV v pv lvmit ( T T ) Lämpimän käyttöveden mitoitusteho, [kw] Veden tiheys, [kg/m³] C ρv Veden ominaislämpö, [4,18 kj/kg K] V lvmit T lv T kv Mitoitusvirtaama, [m³/s] Lämpimän veden lämpötila, [ C] Kylmän veden lämpötila, [ C] lv kv Vaihtoehtoisesti lämpimän käyttöveden energian kulutus voidaan määrittää taulukon avulla. Jos käyttövesiverkostossa on kiertojohto, kerrotaan taulukon arvot 1,5:llä. Taulukko 1. Lämpimän käyttöveden energiantarpeen talotyyppikohtaisia normaaliarvoja. Rakennustyyppi Q lv, kwh / r - m³, kk Pientalo 0,4 Asuinkerrostalo 0,6 Toimistorakennus 0,1 Koulu 0,1
Lämpöpumppujärjestelmän suunnittelu 11 2.4. Varaajan valinta Markkinoilla on sekä varaajalla varustettuja, että varaajattomia lämpöpumppuja. Varaajalla varustetut lämpöpumput ovat sinänsä helpompi vaihtoehto, mutta usein tilan aiheuttamien rajoitteiden tai muiden syiden johdosta on järkevää hankkia erillinen varaaja. Erillinen varaaja voidaan valita ja mitoittaa siten, että sillä varastoidaan energiaa sekä lämmitykseen että lämpimään käyttöveteen. Toinen mahdollisuus on se, että lämmitykselle ja lämpimälle käyttövedelle valitaan omat varaajansa. Varaajan mitoituksessa on syytä hyödyntää sekä lämpöpumppuja myyvien että varaajia valmistavien yritysten erikoisosaaminen. 3. Ilmanvaihto Rakennusten sisäilmastoa ja ilmanvaihtoa koskevat määräykset ja ohjeet uusiutuvat vuoden 2003 aikana, joten näissä suunnitteluohjeissa käsitellään suunnittekua uusien ohjeiden pohjalta. Rakennusten sisäilmastoa ja ilmanvaihtoa koskevat määräykset ja ohjeet ovat Suomen rakentamismääräyskokoelman osassa D2, joka on saatavissa osoitteesta http://www.vyh.fi/raken/rakmk/index.htm. Suomen rakentamismääräyskokoelman osan D2 määräykset koskevat uusien rakennusten sisäilmastoa ja ilmanvaihtoa sekä ympärivuotiseen käyttöön tarkoitettuja loma-asuntoja.
Lämpöpumppujärjestelmän suunnittelu 12 3.1. Ilmanvaihtojärjestelmän energiatehokkuus Lämpöpumppujärjestelmien osalta merkittävää on se, että D2 mukaan rakennuksen poistoilmasta on otettava lämpöä talteen lämpömäärä, joka vastaa 30 % ilmanvaihdon lämmityksen tarvitsemasta lämpömäärästä. Lämmöntalteen oton tehokkuuden vaatimus voidaan saavuttaa poistoilmalämpöpumpulla. 4. Uima-altaan lämmitys Uima-altaan lämmitys voidaan toteuttaa lämmönvaihtimella, joka asennetaan altaan vesikiertoon suodattimen jälkeen. Paras hyötysuhde saavutetaan vastavirtaus lämmönvaihtimella. Lämpöpumpulta lämmönvaihtimelle tulevaan putkeen tulee asentaa magneettiventtiili, jonka toimintaa ohjataan termostaatilla. Termostaatti asennetaan ennen lämmönvaihdinta allasveden kiertoon. Magneettiventtiilin toimintaa ohjataan siten, että sen avautuminen on sallittu vain suodatuksen ollessa toiminnassa. Uima-altaan lämmityksen tehontarpeen määrityksessä voidaan käyttää nyrkkisääntönä sitä, että 1 m 2 altaan vesipinta-alasta vaatii noin 300 W lämmitystehon. 8
Lämpöpumppujärjestelmän suunnittelu 13 5. Tontti ja maaperä 5.1. Vaakaputkisto Vaakaputkistolla tarkoitaan tontin pintakerrokseen asennettavaa lämmönkeruuputkistoa, jolla kerätään lämpöenergiaa maalämpöpumppulämmitykseen. Vaakaputkiston suunnittelussa tärkeimpiä tekijöitä ovat maalaji sekä riittävän suuri pinta-ala. Vaakaputkisto asennetaan 1-1,2 metrin syvyyteen maanpinnasta. Vaakasuunnassa lämmönkeruuputkien etäisyys tulee olla vähintään 1,5 metriä. Putkisto tulee eristää vähintään 1,5 metrin etäisyydelle rakennuksen ulkoseinästä. Eristämätöntä putkea ei tule asentaa 2 metriä lähemmäksi rakennuksen perustuksia. Mahdolliset vesi- ja viemärilinjojen ohitukset on syytä eristää. Vaakaputkiston asennuksen yhteydessä kaivannon pohja tasataan ja kaikki suuret kivet tulee poistaa, jotta putkistovaurioilta vältytään. Kaivannon täytön yhteydessä lämmönkeruuputkiston merkitseminen muovinauhalla on hyvä tapa. Min 1,5 m Merkkinauha 1-1,2 m lämmönkeruuputki Kuvio 1. Vaakaputkiston asennuksen periaatekuva.
Lämpöpumppujärjestelmän suunnittelu 14 Vaakaputkiston lämmönkeruu peurstuu maaperän jäätymislämmön hyödyntämiseen. Maaperän ominaislämpökapasiteetti vaihtelee 0,2-1,2 kwh/m³ riippuen maalajista ja sen kosteudesta. Maalajien lämmön johtavuus puolestaan vaihtelee 0,5-3,25 W/m C maalajista ja sen kosteudesta riippuen. Maalajin jäänmuodostuslämpömäärä puolestaan voi olla jopa 90 kwh/m³. Taulukko 2. Maalajien jäänmuodostuslämpömäärä kwh/m³ Maalaji Maksimi, kwh/m³ Minimi, kwh/m³ Savi 70 55 Kuiva savi 45 30 Savinen siltti 55 45 Siltti 55 25 Hiekka 45 10 Moreeni 40 10 Turve 90 18 Taulukossa 2 on eri maalajien jäänmuodostuslämpömäärien maksimi ja minimi arvoja. Esimerkki vaakaputkiston mitoituksesta: Rakennuksen lämpöenergian tarve 20 000 kwh/a Lämmöntuotto maalämpöpumpulla, jonka COP = 3 Maaperä savea
Lämpöpumppujärjestelmän suunnittelu 15 Vaakaputkistolla kerättävä lämpömäärä voidaan laskea kaavalla: Q maa = 20000 kwh/ a *0,67 = 13400kWh/ a (1) kaavassa 1 arvo 0,67 saadaan liitteenä olevasta taulukosta, jossa on lämpökertoimen vaikutus lämpöpumpun energiaoksuuksiin. Vaakaputkiston pituus voidaan laskea kaavalla: 13400 MaaL = 245 metriä (2) 55 Kaavassa 2 arvot tulevat kaavasta 1 ja taulukosta 1. Vaakaputkiston pituuden määrittämisessä on aina syytä käyttää apuna laitevalmistajien asiantuntemusta. Jos vaakaputkiston pituus ylittää 400 metriä, tulee putket asentaa kahtena rinnakkaisena putkilenkkinä virtausvastusten pienentämiseksi. Putkilenkkien häviöiden tulee olla yhtäsuuret.
Lämpöpumppujärjestelmän suunnittelu 16 5.2. Lämpökaivo Lämpökaivolla tarkoitetaan kallioon porattavaa porakaivoa, jota käytetään lämpöpumpun lämmönlähteenä. Lämpökaivon toteutuksesessa tulee noudattaa PoraTek Ry:n normilämpökaivon vaatimuksia. Lämpökaivon käyttö lämmönlähteenä perustuu pohjaveden ja peruskallion käyttöön lämmönsiirtoon. Lämpökaivo tulee mitoittaa siten, että jäätymistä ei tapahdu. Lämpökaivosta saatava energian määrä riippuu kaivon veden tuotosta, eli siitä kuinka runsaasti vesi siirtää lämpöenergiaa peruskalliosta. Lämpökaivosta saatava energian määrä on vähintään kaksinkertainen vaakaputkistoon verrattaessa. Suunnitteluvaiheessa ei kuitenkaan voida laskea lämpökaivon tarkkaa syvyyttä, sillä veden tuoton arviointi on käytännössä mahdotonta. Lämpökaivon todellinen syvyys selviää vasta porauksen ja koepummpauksen avulla. Lämpökaivon syvyyttä voidaan kuitenkin arvioida suunnittelun aikana. Lämpökaivon syvyyden arviointi on välttämätöntä kustannusten arvioinnin vuoksi. Esimerkki lämpökaivon mitoituksesta: Rakennuksen lämpöenergian tarve 20 000 kwh/a Lämmöntuotto maalämpöpumpulla, jonka COP = 3 Lämmönlähteenä lämpökaivo
Lämpöpumppujärjestelmän suunnittelu 17 Lämpökaivosta kerättävä lämpömäärä voidaan laskea kaavalla: Q maa = 20000 kwh/ a *0,67 = 13400kWh/ a (3) kaavassa 3 arvo 0,67 saadaan liitteenä olevasta taulukosta, jossa on lämpökertoimen vaikutus lämpöpumpun energiaoksuuksiin. Lämpökaivon aktiivinen syvyys voidaan laskea kaavalla: 13400 KaivoS = *0,5 134 metriä (4) 50 Kaavassa 4 lämpökaivosta saatavan lämpöenergian määrän on arvioitu olevan 50 kwh/m. Suunnittelussa on syytä olettaa lämpökaivon olevan ns. kuivakaivo, jolloin siitä saatava lämpöenergian määrä on alhaisempi kuin ns. märästä kaivosta saatavissa oleva energian määrä. Lämpökaivon aktiivisella syvyydellä tarkoitetaan kaivon sitä pituutta, joka on kaikkina vuodenaikoina veden peitossa. Lämpökaivon syvyyden ylittäessä 200 metriä tarvitaan kaksi tai useampia kaivoja. Kaivojen keskinäinen etäisyys tulee olla vähintään 10 metriä, mutta suositeltavampaa on 15 metrin etäisyys. Suunnitteluvaiheessa tehty oletus kuivasta lämpökaivosta ei myöskään tuo ikäviä yllätyksiä asiakkaalle toteutusvaiheessa. Lämpökaivon mitoituksessa voidaan myös hyödyntää erilaisia putkitus yhdistelmiä. Lämpökaivon mitoituksessa on aina syytä käyttää laitevalmistajan asiantuntemusta parhaan lopputuloksen saavuttamiseksi.
Lämpöpumppujärjestelmän suunnittelu 18 5.3. Vesistö Vesistöjä voidaan käyttää maalämpöpumpun lämmönlähteenä kahdella tavalla. Ensimmäinen tapa on periaatteeltaan vastaava kuin vaakaputkiston käyttäminen. Toinen mahdollinen tapa on vesistön veden pumppaaminen suoraan höyrystimeen. Veden pumppaaminen höyrystimeen vaatii järjestelmän tarkkaa seurantaa jäätymisen välttämiseksi, joten tämä menetelmä ei ole kovin yleinen. Vesistön käyttö lämmönlähteenä asettaa erityiset vaatimukset lämmönkeruuputkiston asennukselle. Lämmönkeruuputken ympärille muodostuu jäätä, joten putkisto on ankkuroitava vesistön pohjaan riittävillä painoilla. Ilman riittäviä painoja on olemassa riski, että putkisto irtoaa pohjasta, jolloin putkivaurin riski on ilmeinen. Lisäksi rannan läheisyydessä putkisto tulee kaivaa pohjaan, jotteivät jäät vie sitä mennessään. Lämmönlähteenä vesistö on ylivoimainen verrattuna muihin maalämpöpumpun lämmönlähteisiin, lämmönkeruuputkella saatava tehon on 2-3 kertainen vaakaputkistoon verrattuna, eli noin 40-50 W/m. Veden teoreettinen jäätymisenergia on 100 kwh/m³, joten vesistöön asennetun lämmönkeruuputken energian tuotoksi voidaan arvioida 70-80 kwh/m. Esimerkki vesisöön asennetun lämmönkeruuputken pituuden laskennasta, kun vesistöstä otetaan energiaa 13 400 kwh/a: 13400 VesiL = 191metriä (5) 70 Myös vesistöön asennettaessa putkilenkin enimmäispituus on 400 metriä. Jos putkipituus on yli 400 metriä tulee putkisto jakaa kahteen yhtäpitkään rinnakkaiseen lenkkiin.
Lämpöpumppujärjestelmän suunnittelu 19 6. Järjestelmän käyttöönotto Lämpöpumppujärjestelmän käyttöönottoon liittyvät toimenpiteet ja niiden dokumentointi on käsitelty omassa liitteessään.
Lämpöpumppujärjestelmän suunnittelu LIITTEET 1 Taulukko 3. Lämpöpumpun lämpökertoimen vaikutus energiaosuuksiin. Lämpökerroin Sähköenergiaa Ilmaisenergiaa 4,0 25 % 75 % 3,9 26 % 74 % 3,8 26 % 74 % 3,7 27 % 73 % 3,6 28 % 72 % 3,5 29 % 71 % 3,4 29 % 71 % 3,3 30 % 70 % 3,2 31 % 69 % 3,1 32 % 68 % 3,0 33 % 67 % 2,9 34 % 66 % 2,8 36 % 64 % 2,7 37 % 63 % 2,6 38 % 62 % 2,5 40 % 60 % 2,4 42 % 58 % 2,3 43 % 57 % 2,2 45 % 55 % 2,1 48 % 52 % 2,0 50 % 50 %
Lämpöpumppujärjestelmän suunnittelu LIITTEET 2
Lämpöpumppujärjestelmän suunnittelu LIITTEET 3
Lämpöpumppujärjestelmän suunnittelu LIITTEET 4