Maa- ja ilmalämpö

 
  • Kirjoittaja(t): Kari Ojala, DI, tietokirjailija

Maalämpö on nopeasti yleistynyt uusien omakotitalojen lämmönlähteenä. Järjestelmä vaatii kalliin vesikiertoisen lämmönjakelun, mutta sähkölämmitykseen verrattuna käyttökuluista voi säästyä kaksi kolmannesta. Poisto- tai ulkoilmasta lämpöä saa kerätyksi ilmalämpöpumpulla; laitteet ovat halvemmat, mutta vastaavasti säästö pienempi.

Lämpöpumppu on melko yksinkertainen laite. Itse asiassa toimintaperiaate on sama kuin jääkaapilla, joka pumppaa lämpöä pois jääkaapin sisältä ja lämmittää ulkopuolella olevaa lauhdutinta. Yleisimmässä ratkaisussa rakennusta lämmittävä pumppu jäähdyttää maaperäätai vesistöä jalämmittää tästä saadulla energialla lämpöpatterien tai lattialämmityksen kiertovettä.  
Tällaisessa järjestelmässä teollisuusalkoholi kiertää sähkön voimalla maahan tai veteen upotetuissa putkissa. Talossa oleva jääkaappipakastimen kokoinen laite ottaa alkoholiin maasta keräytyneet lämmöt talteen ja neste palaa taas putkiinsa lämpenemään.
 
Ilmaista lisäenergiaa 
Keskikokoinen omakotitalo vaatii huipputeholtaan noin 7–8 kilowatin tehoisen maalämpöpumpun. Sellainen voi tuottaa jopa 25 000 kilowattituntia lämpöä vuodessa, kun pumpun käynnissä pitämiseen kuluu noin 7 000 kWh. Lämpöteho on siis hyvinkinkolme kertaa niin suurikuin pumppuun kulutettu energia. 
Lämpöpumppu mitoitetaan yleensä joko ns. osa- tai täystehoiseksi. Osatehoinen kattaa esim. 40–60 prosenttia omakotitalon huipputehosta ja tuottaa 80–90 prosenttia lämmön koko tarpeesta. Täystehoinen voi olla huipputeholtaan 80-prosenttinen ja kattaa koko vuoden lämmöntarpeesta 98 prosenttia. Järjestelmän mitoitus näkyy suoraan sen hinnassa.
Loput tarvittavasta lämmöstä saadaan lämpöpumppuun asennetuilla sähkövastuksilla tai esimerkiksi puulla. Käytännössä lämmitys tapahtuu huippupakkasilla enimmäkseen sähköllä, eikä etenkään osatehoinen maalämmitys siksi paljon helpota talvikuukausien valtakunnallista sähköpulaa. Mitoittamalla maalämpöjärjestelmän isommaksi (ja kalliimmaksi) voi tulevien talvisähkön hinnankorotusten vaikutusta yrittää pienentää. 
Maalämmön hyötysuhde on parhaimmillaan, kun tuotettava lämpö on mahdollisimman vähän maaperää lämpimämpää – siis vain haaleaa. Tehokkaimmin talon lämmittää haalealla lämmöllä, kun sitä jakaa vesikiertoisten lämmityspatterien tai lattialämmityksen kautta. Etenkin lattialämmityksessä lämmittävä pinta-ala saadaan laajaksi ja alhainen lämpötila riittää hyvin. Riittävä määrä kuumempaa käyttövettä syntyy siinä sivussa kyllä myös.  
Kesällä lämpöpumppujärjestelmällä voidaan viilentää taloa. Tähän löytyy kaksi vaihtoehtoa: joko kalliossa kiertävän nesteen viileyttä jaetaan suoraan puhaltimella tai kennoilla huoneisiin, tai kiertonesteellä jäähdytetään lämpöpattereissa tai lattialämmityksessä kiertävää vettä.
 
Putket maahan, kallioon tai veteen 
Maaperään asennettavaa lämmönkeruuputkistoa tarvitaan 1–2 metriä jokaista lämmitettävää rakennuskuutiota kohti, ja tonttimaata noin 1,5 neliötä putkimetriä kohti. Putket kaivetaan yleensä 0,7–1,2 metrin syvyyteen. Tyypillisen omakotitalon tarvitsema 400–800 metriä putkea vaatii hyvinkin 500–1 000 neliötä sellaista rakentamatonta tontinosaa, joka ei kärsi pienestä jäähtymisestä. 
Toinen vaihtoehto on porataputki kallioon. Porakaivosta saa energiaa putkimetriä kohti noin kaksinkertaisen määrän, eikä se aseta vaatimuksia tontin koolle. Kallion pitää tietysti olla lähellä pintaa. Porausreiän halkaisijaksi riittää 10–15 senttiä, syvyyttä vaaditaan 100–200 metriä. Kustannukset voivat nousta kolme kertaa niin suuriksi kuin pintaputkistolla. Talousveden hankkimiseksi porattava porakaivo ei maalämmön tarvitsijaa lohduta, samasta reiästä kun ei suositella otettavaksi sekä vettä että lämpöä.
Vesistökelpaa lämmönlähteeksi erinomaisesti, jos vain ranta löytyy läheltä. Syvyyttä vedellä tulisi olla pari metriä, vesi ei saisi olla virtaavaa, ja putket pitää ankkuroida riittävillä painoilla pohjaan. Maaperäputkistoon verrattuna kaivutöiltä välttyy, mutta ankkurointi maksaa jonkin verran; kallion poraukseen verrattuna pääsee halvalla.
 
Energiaa ilmasta 
Lämpöpumpulla saa hyötyenergiaa ilmastakin. Esimerkiksi talossa, jossa on suora sähkölämmitys, voi sähköä säästää huomattavasti ilmalämpöpumpuilla, jotka puhaltavat lämpöä sisään ja samalla myös kierrättävät sähköpatterien ja/tai lämmitysuunien tuottamaa lämpöä taloon tasaisemmin. Markkinoilla on myös ilmanvaihtolaitteiden yhteydessä toimivia poistoilmasta energiaa kerääviä lämpöpumppuja. 
Ulkoilmasta riittää ilmaisenergiaa aina 10–15 pakkasasteeseen saakka. Kokonaishyötysuhde laitteilla on usein yli 2, eli sähköenergiasta säästyy teoriassa hyvinkin puolet. Käytännössä laitteiden oikea sijoittaminen ja mitoitus ratkaisevat, kuinka edullinen lopputulos on. Kesällä toiminta käännetään päinvastoin eli sisäilmaa jäähdytetään ja liika lämpö siirretään ulkoilmaan. Silloin ilmalämpöpumppu on itse asiassa ilmastointilaite, jota ahkerasti käyttämällä tosin saattaa kuluttaa talvella säästyneet eurot. 
Poistoilmaa lämmönlähteenä käyttävä ilmalämpöpumppu on periaatteessa tehokkaampi kuin ulkoilmaa käyttävä. Tosielämässä tilanne saattaa olla toinen: ilmanvaihtoa ei useinkaan pidetä suurella, varsinkaan pakkasilla. Silloin ei riitä poistoilmaa, eikä siitä lämmittämiseen imettävää hukkalämpöä. 
Ilmalämpöpumppua harkitessa kannattaa kiinnittää huomiota laitteiden puhaltimen melutasoon ja ulkoyksikön kiinnityspaikkaan – ääni kun voi johtua myös seinää pitkin. Ainakin makuuhuoneissa pienikin hurina saattaa olla hyvin häiritsevä. Usein on niin, että pieni ja siro sisäyksikkö on meluisampi kuin suuri ja väljästi mitoitettu. Tärkeää on, että laitteessa on ns. invertterisäätö, eikä jääkaapista tuttu termostaatin ohjaama päällä/ei päällä -säätö, joka voi olla erittäin häiritsevä. 
Nykyisin on tarjolla myös ilma-vesi-lämpöpumppuja, jotka meitä lämpimämmässä Keski-Euroopassa ovat yleisiä. Ne siirtävät ilmasta lämpöä vesikiertoiseen lämmönjakojärjestelmään. Maalämmön saatavuudesta ja laitteiden hinnoittelusta riippuu, onko tällaisessa ratkaisussa mieltä. Yksi vaihtoehto on sopivan kokoisen ilma-vesi-pumpun hankkiminen vain käyttöveden lämmittämiseen.
 
Kokonaan irti 
Suomessa yleisin onsähköllä toimivalämpöpumppu. Sähkömoottori pyörittää kompressoria aivan kuin jääkaapissakin, ja käyttövaiheen energiahäviöt ovat pienet. Lämpöpumppua voidaan kuitenkin käyttää esimerkiksi kaasu- tai puuenergialla, ja tietysti öljylläkin, käyvällä moottorilla, jonka hukkalämpö sitten vielä hyödynnetään. 
Ekologisimmaksilämpöpumpun saa, jos voi pyörittää sitä uusiutuvalla energialla. Tehokkaankin sähkökäyttöisen lämpöpumpun tarvitseman energiamäärän tuottaminen onnistuu pienehköllä tuuligeneraattorilla jopa sisämaassa. Tuulimyllyjen ja sähkön nykyisillä hinnoilla tämä ei vielä kannata, mutta jos huippupakkasten aikainen sähkönhinta joskus nousee taivaisiin, maalämmittäjällä on tässä mahdollisuus rimpuilla irti laitossähkön hinnoittelusta. Aurinkoenergiaa ei käytännössä pysty kylmimpinä talvikuukausina tuottamaan kiinteistökohtaisesti tarpeeksi.
 
Maa jäähtyy 
Lämpöpumppu jäähdyttää aluetta, josta lämpö otetaan. Elottoman maaperän (kallion), ilman tai veden pienellä lämmönmuutoksella ei ole yleensä järin suurta merkitystä, mutta pehmeässä maassa vaikutusta voi hiukan olla. Teiden kohdalle putkistoja ei pitäisi laittaa, koska routa ulottuu putkien vuoksi tavallista syvemmälle. Pihalla tai esimerkiksi puutarhassa voi olla merkitystä sillä, että maa lämpenee keväällä ympäristöään hiukan myöhemmin. Putkitettu maa on kuitenkin paitsi viileämpi myös kosteampi, ja siksi pintakasvillisuus vihertyy alkuun päästyään nopeasti. 
Vaikeampi on ennakoida biologisia vaikutuksia, jotka aiheutuvat eläimille – madoille ja bakteereille. Biologinen toimintayleensä hidastuu lämpötilan laskiessa. Keskeisessä asemassa ovat kastemadot, joista muutamat suuret lajit talvehtivat syvällä routimattomassa maassa. On todennäköistä, että ne kuolevat maan jäätyessä tavallista syvempään. Pienemmät lajit taas talvehtivat jäätyneessä pintamullassa ja ovat mahdollisesti vähemmän alttiita lämpötilanmuutoksille. Isojen kastematojen vähentynyt toiminta pienentää huokosten määrää ja kokoa maaperässä ja tämä taas pienentää ilman ja veden tunkeutumismahdollisuuksia maahan. Kokonaisuudessaan biologiset vaikutukset ovat kuitenkin hyvin pienet.
 
 

Luokitukset

Artikkelit