Maapiirillä lisää energiatehokkuutta ja asumismukavuutta

 
  • Kirjoittaja(t): Sami Seuna

Tulevaisuudessa käyttöveden ohella ilmanvaihto tulee käyttöveden lämmityksen ohella olemaan yhä useammin suurin yksittäinen talon energiaa kuluttava komponentti. Nykyistä tasoa olevat passiivienergiatalot ovat ilmatiiveydeltään ja rakennuksen vaipan eristävyydeltään hyvin energiatehokkaita. Ilmanvaihdon energiatehokkuutta sekä samalla asumismukavuutta voidaan parantaa hyödyntämällä maaperään asennettua lämmönsiirtoputkistoa, jota kutsutaan myös maapiiriksi. 

Pientalokäytössä maapiiri on yleensä noin 250-400 metrinen muoviputki, joka on upotettu maaperään noin metrin syvyydelle. Maapiiriä käytetään useimmiten lämmön keräämiseen maaperästä. Maapiirin kautta voidaan myös siirtää lämpöä maaperään. Putken ulkohalkaisija on useimmiten 40mm. Muoviputki toimii lämmönsiirtimenä, jossa kiertää yleensä etanoliliuos. Metrin syvyydellä maaperän lämpötila vaihtelee vuodenajan mukaan ollen kevättalvella alimmillaan noin 0..2 astetta ja loppukesällä ylimmillään noin 15 astetta. Maaperä varastoi uusiutuvaa aurinkoenergiaa. Maalämpöjärjestelmäkin hyödyntää useissa tapauksissa vastaavanlaista maapiiriä lämmönlähteenä.

Maapiiri on tähän mennessä ajateltu lähinnä vain maalämpöjärjestelmien lämmönkeruupiiriksi. Maapiirin hyödyntäminen ei kuitenkaan välttämättä edellytä kompressoritekniikkaa. Maapiiriä voidaan myös käyttää pientalon energiatehokkaaseen viilennykseen. Parhaiten maapiirin hyödyntäminen onnistuu, kun talossa on koneellinen ilmanvaihto ja lämmöntalteenottokenno IV-kojeessa. Mikäli maaperää halutaan hyödyntää sekä ilmanvaihdon lämmitykseen että kesäaikaiseen viilennykseen, on IV-kojeeseen oltava kytketty nestekiertoinen lämmitys- ja viilennyspatteri. Maapiirissä kiertävä etanoli- tai glykoliseos siirtää lämpöenegiaa IV-kojeen lämmönvaihtimessa. Lämmityskäytössä maaperässä lämpiävä putkiston neste luovuttaa lämpönsä lämmityspatterissa.

Tuloilman esilämmitys maapiirin kautta saattaa kohteesta riippuen olla riittävä ilmanvaihdon lisälämmitystapa talvipakkasillakin riippuen mm. ilmanvaihtokoneen energiatehokkuudesta, maapiirin mitoituksesta ja asennussyvyydestä. Pohjois-Suomen talven ääriolosuhteissa maaperä saattaa olla jopa 40 astetta ulkoilmaa lämpimämpää.

Maaputkistoa voidaan käyttää myös tilojen kesäaikaiseen viilentämiseen, niin että tuloilmaa jäähdytetään lämmönvaihtimen kautta maaputkiston nesteellä. Tällöin viilennys maksaa kesäaikaisen maaliuospumpun kuluttaman sähkön verran.

Maapiirin käyttäminen lämmityksen ohella kesäaikaiseen viilennykseen parantaa putkea ympäröivän maaperän toimivuutta kaksisuuntaisena energiavarastona. Kummatkin keruupiirin toiminnot tehostuvat eli keruupiirin potentiaalinen viilennys- ja lämmitysteho on nyt suurempi. Mikäli putkisto on lähinnä vain kesäaikaisessa viilennyskäytössä, voidaan se kaivaa myös talon perustuksien alapuolelle talon alle. Tässä putkiston asennustavassa korostuu energiavaraston kaksisuuntainen toiminta, sillä putkea ympäröivä maaperä ei tällöin saa kesäaikana lämpöenergiaa auringosta.

Viilennysteho tavanomaisesti mitoitetulla IV-järjestelmällä ympärivuorokautisella käytöllä kesäaikana riittää yleensä maltilliseen, noin 2-3 asteen lämpötilan laskuun huonetiloissa. Vaikka lämpötilan putoaminen on siis melko vähäistä, samalla ilmankosteus vähenee ja sisäilma tuntuu selvästi miellyttävämmältä. Pullonkaulana viilennystehon määrässä on yleensä IV-putkiston sisähalkaisija ja IV-koneen puhallusteho. Maaputkisto puolestaan sallii Suomen ilmasto-olosuhteissa yleensä riittävän viilennystehon.

Viilennystehoa parantaa, jos tuloilmaa jäähdytetään mahdollisimman paljon (mahdollisimman kylmäksi) mutta toisaalta viilennyksessä tuloilman lämpötilaa ei voi laskea mielivaltaisen alas. Vedon tunne (paleleminen) voi alkaa tuntua jo kun tuloilman lämpötila on alle +16 astetta. Viilennyskäytössä IV-kanavisto on normaalin lämpöeristyksen ohella suojattava myös kondensiota vastaan solukumilla eli kanaviston ulkopintaan ei saa tiivistyä kosteutta ilmasta.

Vaihtoehtoinen toteutus energiatehokkaalle viilennykselle on ilmakonvektorien kytkentä maapiirin lämmönvaihtimelle. Ilmakonvektorilla on oma lämmönvaihdin ja (kylmä) lämmönsiirtoneste kiertää kahden lämmönvaihtimen välillä. Ilmakonvektorin puhallin jäähdyttää nestekiertopiiriä ja tuloksena on viileää puhallusta sisätiloihin. Toimintaperiaate muistuttaa ilmalämpöpumpun sisäyksikön toimintaa.

On hyvä huomata, että maalämpöjärjestelmän viilennys maaliuospiirillä kuluttaa usein hieman enemmän sähköenergiaa maapiirin vaatiman maaliuospumpun vuoksi kuin kesäaikainen jäähdytys ilmalämpöpumpulla (yhdellä sisäyksiköllä).

Ilmalämpöpumpun ja yksittäisen ilmakonvektorin viilennysteho (niin kuin lämmityskin) painottuu selvästi siihen huonetilaan, johon laite on asennettu. Laiteyksiköiden määrää lisäämällä voidaan laitteen vaikutusaluetta sisätiloissa laajentaa. Riippuen talon koosta ja rakenteesta, yhdessä pisteessä olevaa viilennystä ei välttämättä koeta riittävänä lämmön leviämisen kannalta. Kannattaa siis huomioida, että vaikka koneelliseen ilmanvaihtoon kytketty viilennys on huonekohtaiselta teholtaan heikonpuoleinen, saadaan pieni lämpötilan ja ilmankosteuden alennus tasapuolisesti kaikkiin huonetiloihin, joissa on koneellisen ilmanvaihdon tuloilmakanavat.

Entä maapiirin käyttökustannukset?

Pelkässä viilennyskäytössä oleva kiinteä ilmalämpöpumppuyksikkö pientalossa kuluttaa useimmiten noin 200-400kWh vuodessa. Maaliuospiirillä tapahtuva viilennys puolestaan kuluttaa asetuksista sekä kiertovesipumpun tehosta ja käyttömäärästä riippuen yleensä noin 300-600kWh. Ympärivuotisessa käytössä (eli sekä lämmitys- että viilennyskäyttö) esim. 200w tehoinen maaliuospumppu kuluttaa noin 1750kWh vuodessa.

Millaiseen maaperään maapiirin voi sijoittaa?

Kosteuden määrä maaperässä määrää oleellisesti lämmönvarauskyvyn. Kuivassakin savessa vettä on aina vähintään 40%, kuivassa hiekassa vettä saattaa puolestaan vettä olla vain 4%. Märkä savi on siis otollisin ympäristö putkiston tehokkuuden kannalta. Putkea mahdollisesti painavat kivet on hyvä siirtää pois tai ainakin tarvittaessa suojata putki paikallisesti mekaaniselta vahingoittumiselta.

Maapiirin hyödyntämisestä energiatehokkaassa ilmanvaihdossa lisätietoa ja kuvia osoitteessa www.energiatehokaskoti.fi
 

 

 

Uutiskirje

Tilaa kerran kuukaudessa ilmestyvä Rakenna Oikein, Korjaa Oikein uutiskirje

Tilaa tästä