Maalämpö

Mitä on maalämpö?

Maalämpö on luonnon oma lämpövarasto. Auringon säteily ja maapallon ytimen hehku lämmittävät maaperää, kalliota ja vesistöjä. Lämpö saadaan talteen maalämpöpumpulla ja lämmönkeruuputkistolla, joka asennetaan yleensä kallioon porattuun syvään lämpökaivoon. Rakennuksen sisälle lämpö jaetaan vesikiertoisten patterien tai lattialämmityksen avulla. Maalämmöllä lämpenee myös käyttövesi.

Maalämpö on nykyään erittäin suosittu lämmitysmuoto, koska se tulee ajan myötä huomattavasti edullisemmaksi kuin esimerkiksi kaukolämpö, öljylämmitys tai sähkölämmitys. Kun aiempi lämmitysmuoto vaihdetaan maalämpöön, ovat vuosittaiset säästöt lämmityskuluissa noin 50–70 %. Uusiutuvana ja puhtaana energianlähteenä maalämpö on myös kestävä valinta.

Maalämpö soveltuu omakotitaloihin, rivitaloihin, kerrostaloihin sekä toimisto- ja liikekiinteistöihin. Kerrostaloissa maalämpöön yhdistetään usein poistoilman lämmön talteenotto eli LTO. Tällöin kyseessä on hybridijärjestelmä, jota ohjataan älykkäällä rakennusautomaatiolla. Toimisto- ja liikekiinteistöissä maalämpöön yhdistetään yleensä lämmön talteenoton lisäksi jäähdytys, jolloin kaikki rakennuksen lämpö- ja jäähdytysenergia saadaan automaation ohjaaman tehokkaan energiankierrätysjärjestelmän piiriin.

Maalämmön ekologisuus

Maalämpö on uusiutuvaa energiaa, joka ei aiheuta hiilidioksidipäästöjä. Maalämmön nostamiseen maaperästä tarvitaan maalämpöpumppu, joka toimii sähköllä. Lämpöpumppu kuitenkin kuluttaa vain pienen osan siitä sähkömäärästä, joka tarvittaisiin esimerkiksi suoraan sähkölämmitykseen. Maalämpö vähentää hiilidioksidipäästöjä noin kaksi kolmasosaa sähkölämmitykseen verrattuna ja noin 60 % öljylämmitykseen verrattuna ilman mitään muita toimia.

Osa maalämpöpumpun tarvitsemasta sähköstä voidaan tuottaa myös aurinkosähköpaneeleilla. Aurinkopaneelien tekniikka on kehittynyt ja hinta laskenut viime aikoina huomattavasti, joten niiden käyttö on yleistymässä.

Maalämpöjärjestelmän ekologisuutta voi parantaa entisestään myös joko solmimalla vihreän sähkösopimuksen tai rakennusautomaatioon yhdistetyn pörssisähköohjauksen avulla. Pörssisähköohjauksen ansiosta sähkön kulutus painottuu tunneille, jolloin suurin osa sähköstä tuotetaan uusiutuvalla energialla. Näin maalämpölämmityksen ilmastopäästöt saadaan lähelle nollaa.

Maalämpöjärjestelmään voidaan yhdistää huoneilman viilennys maaviileällä, joka tuottaa vähemmän päästöjä kuin mikään muu jäähdytysmenetelmä. Ilmaston lämmetessä kuumat kesät yleistyvät, ja tarve ekologiselle jäähdytysmenetelmälle kasvaa.

Maalämmön lämmönkeruu

Maalämpöjärjestelmä kerää lämpöä lämmönkeruupiirin avulla, joka asennetaan kallioperään, maaperään tai joskus vesistöön. Lämmönkeruupiiri on putkisto, jossa maalämpöpumppu kierrättää lämmönkeruunestettä. Lämmönkeruuneste on jäätymätöntä veden ja bioetanolin eli luonnollisen alkoholin seosta. Tavallisimmin lämmönkeruupiiri asennetaan kallioperään porattuun lämpökaivoon, sillä kallio on energiatehokkain lämmön lähde, ja lämpökaivossa putkisto on parhaassa suojassa. Jos käytössä on suurempi maa-alue, voidaan lämmönkeruupiiri asentaa myös vaakatasoon maan alle reilun metrin syvyyteen. Lämmönkeruupiiri voidaan sijoittaa myös rakennuksen läheisyydessä sijaitsevaan sopivaan vesistöön.

Lämpöä voidaan kerätä talteen myös poistoilmasta tai jätevedestä. Erityisesti kerrostaloissa ja liikekiinteistöissä maalämpöön on useimmiten järkevää yhdistää poistoilman lämmön talteenotto, mikä vähentää lämpökaivojen tarvetta. Näin maalämpö voidaan asentaa sellaiseenkin rakennukseen, jonka käytössä on pieni tontti.

Lämpökaivo

Lämmönkeruuputkistoa varten porataan tavallisesti 100–300 metriä syvä lämpökaivo eli energiakaivo. Lämpökaivon syvyys mitoitetaan rakennuksen lämmitysenergian ja lämmitystehon tarpeen mukaiseksi.

Kun kyseessä on lämmitysjärjestelmän vaihto, energiakaivo ja koko maalämpöjärjestelmä mitoitetaan toteutuneen energiankulutuksen perusteella. Uudisrakennuksissa mitoitus perustuu laskennalliseen lämmitysenergian kulutukseen ja tehon tarpeeseen. Ammattitaitoinen mitoittaja huolehtii siitä, että porakaivon syvyys sekä lämpöpumpun tyyppi ja teho sopivat yhteen parhaalla mahdollisella tavalla.

Lämpökaivo on täynnä pohjavettä, ja lämpö siirtyy veden välityksellä kalliosta lämpökaivoon upotettuun lämmönkeruuputkistoon. Koska vesi ei johda lämpöä kovin hyvin, lämmönkeruuputket on hyvä sijoittaa mahdollisimman lähelle kallion seinämää. Nykyisissä lämpökaivoissa, joiden halkaisija on tavallisesti 115 millimetriä, putkisto saadaan lähemmäksi kallion seinämää kun 140 millimetrin lämpökaivoissa, jotka olivat aiemmin yleisimpiä. Aiemmat lämpökaivot olivat halkaisijaltaan suurempia kuin nykyiset, koska lämpökaivot porattiin samalla tekniikalla kuin vesikaivot.

Onko maalämpö ikuista?

Onko maalämpökaivo ikuinen, vai kylmeneekö se ajan mittaan? Kaivo ei kylmene, jos siitä lämmityskaudella otettu lämpö ehtii korvautua kesäisin auringon jälleen lämmittäessä maata. Näin tapahtuu, kun kaivo on mitoitettu oikein, ja se on tarpeeksi kaukana muista maalämpökaivoista.

Suurissa kiinteistöissä maalämpöön voidaan lisäksi yhdistää poistoilman lämmön talteenotto, jolloin rakennuksesta ilmanvaihdon mukana poistuva lämpö ohjataan lämpökaivoon lämmittämään kallioperää. Näin maalämmön hyötysuhde paranee entisestään.

Lämpökaivon poraus

Lämpökaivo voidaan porata pienellekin tontille. On kuitenkin huolehdittava siitä, että mahdollinen naapuritontin energiakaivo on vähintään 15 metrin päässä. Jos naapuritontin lämpökaivo on tätä lähempänä, etäisyys saadaan tarpeeksi suureksi poraamalla kaivo vinoon poispäin naapuritontista. Tällaisessa tapauksessa poraaminen aloitetaan vähintään viiden metrin päässä naapuritontin energiakaivosta. Mahdollisen vesikaivon ja energiakaivon väliin on jätettävä n. 40 metrin etäisyys.

Lämpökaivo on parasta porata mahdollisimman lähelle rakennuksen teknistä tilaa, kuitenkin vähintään kolmen metrin päähän rakennuksen seinästä. Poikkeustapauksissa lämpökaivo voidaan porata myös lähemmäksi rakennuksen seinää.

Lämpökaivo porataan porauskalustolla, johon kuuluvat poravaunu, pölynsidontakontti ja kuorma-auton kuljettama kompressoriyksikkö. Näistä ainoastaan poravaunu täytyy ajaa tontille. Maalämpökaivo porataan maakerroksen läpi kallioon. Maakerroksessa kaivoa suojaa teräsputki, joka bentonoidaan kiinni kallioon. Kun päästään kallioperään asti, kaivoon alkaa tavallisesti tihkua pohjavettä, joka vähitellen täyttää energiakaivon.

Maaputkisto

Harvinaisissa tapauksissa kallion pinta on niin syvällä maakerroksen alla, että maakerroksen läpi ei kannata porata lämpökaivoa. Jos käytettävissä on riittävän suuri tontti, tällaisessa tilanteessa kannattaa harkita lämmönkeruupiirin asentamista porakaivon sijaan vaakatasoon maaperään. Toinen hyvä vaihtoehto on ilma-vesilämpöpumppu.

Maaputkisto asennetaan tavallisesti reilun metrin syvyyteen. Paras maaperä lämmöntuotannon kannalta on savimaa. Kivinen maaperä ei sovi lämmönkeruuputkistolle, koska roudan liikuttamat kivet saattavat vahingoittaa sitä.

Vesistöputkisto

Lämmönkeruuputkisto on tavallisesti järkevintä asentaa porakaivoon, mutta poikkeustapauksissa lämpökaivon poraaminen ei ole mahdollista. Jos rakennus on sopivan vesistön äärellä, vesistöputkisto voi olla mahdollinen lämmönkeruuratkaisu. Vesistön on oltava rannan läheisyydessäkin vähintään kaksi metriä syvä, jotta se ei jäädy pohjaan asti. Jos vesi ei ole tarpeeksi syvää, lämmönkeruuputkisto voidaan kaivaa vesirajassa syvemmälle, jolloin jääkerros ei ylety putkistoon asti.

Kun vesistöputkisto on asennettu, alueelle ei voi ankkuroida venettä, koska ankkuri voi vaurioittaa putkistoa. Muutoin vesistöä voi käyttää tavalliseen tapaan. Koska vesistössä olosuhteet ovat vaihtelevammat kuin kallioperässä, vesistöputkisto mitoitetaan 1,5-kertaiseksi lämpökaivon putkistoon verrattuna.

Maalämmön yhdistäminen muihin lämmitysmuotoihin

Maalämpö voidaan yhdistää myös muihin lämmitysmuotoihin. Tämä on tarpeen silloin, kun maalämpöjärjestelmä on mitoitettu osatehoiseksi. Täydelle teholle mitoitettu maalämpöjärjestelmä kattaa rakennuksen lämmityksen tarpeen myös huippupakkasilla, eikä käytä lisäenergiaa missään tilanteessa. Tavallisesti maalämpöjärjestelmän teho on kuitenkin 70–80 % rakennuksen tarvitsemasta lämmitystehosta kovimmilla pakkasilla. Tämä teho riittää kattamaan n. 98 % vuoden aikana tarvittavasta lämmitysenergiasta.

Omakotitalojen maalämpöpumpuissa on lähes aina sisäänrakennettu sähkövastus, joka tuottaa tarvittavan lisälämmön kylmimpinä päivinä. Maalämpöä täydennetään silloin siis sähkölämmityksellä. Rivi- ja kerrostaloissa tai liikekiinteistöissä samaa tehtävää hoitaa usein erillinen sähkökattila. Maalämpöjärjestelmän voi yhdistää myös aurinkosähkökeräimiin, jolloin lämmitysmuodosta saadaan entistäkin omavaraisempi ja ympäristöystävällisempi.

Omakotitalossa maalämmön yhdistämistä esimerkiksi öljylämmitykseen tai kaukolämpöön ei suositella, mutta jos tapana on ollut polttaa vaikkapa tontilta löytyvää ylimääräistä puuta puukattilassa, mikään ei estä säilyttämästä puukattilaa maalämmön rinnalla.

Suuremmissa asuin- ja liikekiinteistöissä muiden lämmitysmuotojen yhdistämistä maalämpöön kannattaa harkita tapauskohtaisesti. Jos esimerkiksi hyväkuntoinen öljykattila yhdistetään maalämpöön, maalämpöjärjestelmää ei tarvitse mitoittaa huipputeholle, jolloin maalämmön investointikustannukset ovat pienemmät.