Maalämpöjärjestelmän toiminta

Miten maalämpö toimii?

Kun aurinko paistaa, maa imee itseensä lämpöä, ja pintaa lähellä oleva maakerros lämpenee. Lämpö säilyy maamassassa pitkään, ja tätä energiaa voi käyttää rakennusten lämmittämiseen. Lämpö otetaan talteen lämpöpumpun avulla.

Prosessi muistuttaa jääkaapin toimintaa, mutta nyt lämpö haetaan maasta ja luovutetaan taloon. Maalämpöjärjestelmässä on yhden yksinkertaisen, jäähdytysnetettä sisältävän keruupiirin sijaan kolme erillistä piiriä, joissa jokaisessa on omat nesteet.

Maalämpölaitteiston avulla lämmityskuluissa voidaan yleensä säästää 50-60 % verrattuna esimerkiksi öljykattilaan. Sijoituksen saa yleensä tienattua takaisin noin 10 vuodessa. Laitteisto käyttää sähköä pumpun ja kompressorin käymiseen, mutta jokaista käytettyä virtakilowattia vastaan saa 3-3,5 kW lämpöä, ja CO2-päästöt pienenevät 50-75 %.

Napsauta alla olevan kuvan numeroita ja katso, miten maalämpöjärjestelmä toimii.

1. Keruusäiliö kerää energian lämpimään veteen, jotta sitä on tarjolla, kun sille tulee talossa käyttöä. Lämmitetty vesi virtaa säiliöön ylhäällä olevasta putkesta, ja vastakkaisella puolella oleva putki johtaa lämpimän veden säiliöstä pattereihin tai lämminvesivaraajaan tarpeen mukaan. Takaisinvirtaus tapahtuu säiliön alaosassa olevan putken kautta.
2. Höyrystin on järjestelmän lämmönsiirrin. Täällä lämmönkeruuneste kohtaa lämpöpumpun kylmäaineen ja luovuttaa sille lämpönsä. Kylmäaine höyrystyy ja höyrystymisprosessissa nesteestä vapautuu energiaa. Nesteen lämpötila putoaa noin 0-asteesta -3:een asteeseen.
3. Pumppu kierrättää lämmönkeruunestettä putkistossa ja siirtää sen seuraavaan piiriin.
4. Lämmönkeruuneste on ke-uuputkissa kiertävää liuosta. Vesiliuos sisältää noin 30 % puhdasta spriitä, joka estää nesteen jäätymisen.
5. Lauhdutin on lämmönvaihdin, joka koostuu putkirivistöstä ja kalvoista, joiden läpi lämmin kaasu kulkee. Sen ulkopuolella kiertää asunnon lämmitysjärjestelmän vesi. Vesi lämpenee samalla kun kaasu jäähtyy, kondensoituu ja muuttuu jälleen matalapaineiseksi nesteeksi kuljettuaan paisuntaventtiilin läpi.
6. Kompressori on muotoiltu ikään kuin metalliseksi kairaksi, joka kiertyy toisen kairan sisään. Kaasu työntyy kierremäisen kairan keskiötä kohti liikkeen avulla. Kaasu puristuu kokoon ja 17 barin paineessa lämpötila nousee 10 0 asteeseen.
7. Lämpöpumpun kylmäaineella on hyvin alhainen kiehumapiste. Kun aine kohtaa maalämpöisen liuoksen, se höyrystyy no-peasti, myös silloin, kun maaperän lämpötila on alle jäätymispisteen. Kaasuksi höyrystyessään neste imee lämpöenergiaa tehokkaasti.
8. Paisuntaventtiili sallii kylmäaineen laajentua normaaliin yhden barin paineeseen. Tämän jälkeen sen lämpötila laskee oimakkaasti, noin 50-asteisesta -10 asteeseen. Lämpötilan laskun takia aine on nyt niin kylmää, että se voi taas kerätä energiaa putkiston liuoksesta ja ohjata sen järjestelmään.
9. Keruuputken halkaisija on noin 40 mm. Putkisto voidaan kaivaa maahan noin metrin syvyyteen ja asentaa noin metrin putkivälein. Lämpö voidaan kerätä myös maahan poratusta lämpökaivosta. Noin 300–500 m2:n piha-alue riittää yleensä omakotitalon lämmittämiseen.

1. Keruupiiri: Jäähtynyt neste lämmitetään

Maalämpö voidaan kerätä maahan poratusta lämpökaivosta tai 200- 600 m pitkällä keruuputkistolla joko pihaalueelta (kuten kuvassa) tai vaikka vesistön pohjasta. Putkistossa on jäätymiseltä suojattua liuosta, keruunestettä, joka lämmitetään maaperän lämpötilaan.

2. Keruupiiri: Kylmäaine puristetaan yhteen

Pumppu kuljettaa nesteen talon lämmönsiirtimeen (höyrystimeen), jolloin energia siirtyy seuraavaan piiriin. Tässä piirissä se kohtaa kylmäaineen, jonka kiehumispiste on -10° C. Koska nesteen lämpötila on tätä korkeampi, kylmäaine höyrystyy. Kun kylmäaine höyrystyy, se imee nesteestä energian ja neste palaa takaisin keruuputkistoon. Höyrystynyt kylmäaine on nyt kaasumaista, ja se ohjataan edelleen lauhduttimeen. Kun kaasun paine kasvaa voimakkaasti, sen lämpötila nousee noin 100 asteeseen.

3. Keruupiiri: Lämmitetty vesi ohjataan pattereihin

Lämmin kaasu ohjataan tämän jälkeen lämmönvaihtimeen nk. lauhduttimeen. Täällä kaasu luovuttaa lämmön veteen järjestelmän kolmannessa keruupiirissä. Sieltä lämpö ohjataan edelleen pattereihin tai lattialämmitysjärjestelmään lämminvesivaraajan säiliön kautta, joka takaa tasaisen lämmön.

Kun laite luovuttaa lämpöä ja lämpenee noin 50 asteeseen, kaasu tiivistyy ja muuttuu jälleen nestemäiseksi kylmäaineeksi, sillä se on edelleen paineen alla. Kuten höyrystimessäkin, energiaa kehittyy hyvin nopeasti, kun aine muuttaa muotoaan.

Nyt kylmäaine voi taas kerätä energiaa kylmemmästä liuoksesta. Se siirtää liuoksen paisuntaventtiiliin, jonka paine putoaa jälleen yhteen bariin, jolloin lämpötila laskee alle -10 asteen. Aine on yhä nestemäisessä muodossa ja valmis uuteen kiertoon.

Maalämpöjärjestelmä on tarkastettava vuosittain, sen suodatti-met on puhdistettava ja järjestelmään mahdollisesti lisättävä liuosta.

LUE LISÄÄ: Löydä taloosi edullisin lämmönlähde