Maakütte 4 erinevat liiki: maakollektor, soojuspuurauk, energiakaev, pinnavesi

Maasoojuspumba kasutamiseks on vajalik sobiva madalatemperatuurilise soojusallika olemasolu. Ideaalsel soojusallikal on kütteperioodil kõrge ja stabiilne temperatuur, sest temperatuurist olenevad külmutusagensi keemistemperatuur aurustis, temperatuuritõus soojuspumbas ning tehnilised näitajad. Rakendada saab nelja erinevat looduslikku energiaallikat, millest sobivaim valitakse lähtuvalt asukohast ja energiavajadusest. Eestis on enamasti kasutusel maakollektor (horisontaalne kollektor).

  • maapind (horisontaalne või spiraalne maakollektor)
  • soojuspuurauk (energiapuurauk), kinnine süsteem (vertikaalne)
  • energiakaev (puurkaev), avatud süsteem (vertikaalne)
  • veekogu (pinnavesi, veekollektor)


Maakollektor

Suve jooksul salvestub maapinna ülemistesse kihtidesse päikeseenergia (samuti ka vihmavee- ja maapinna lähedase õhu soojusenergia). Kollektori pikkus sõltub soojuspumba võimsusest jäädes tavapäraselt suurusjärku 250 – 1 000 m. 1 m²  eramu köetavat pinda vajab vähemalt 3 m horisontaalset maakollektorit ja vähemalt 3,6 m² vaba maapinda. Eelistatud on niiske pinnas (seda lühem on maakollektori torustik), vastandub kuiv ja liivane pinnas.

Maakollektori torustik  paigaldatakse ca. 1 m sügavusele vahekaugusega ca. 1 m. Torustik täidetakse külmumiskindla ringleva vedelikuga (külmakandja) millele ülekandunud maasoojusenergiat kasutatakse soojuspumba abil hoonete kütmiseks ja sooja tarbevee tootmiseks.

 

 

Kinnine süsteem, soojuspuurauk

Soojuspuurauguks nimetatakse vertikaalseid või kaldu puurauke, kuhu paigaldatud torustiku kaudu ammutatakse pinnasekihti salvestunud päikeseenergiat. Soojuspuuraugust saadav soojus meetri kohta on keskmiselt kaks korda suurem võrreldes horisontaalse paigaldusega. Ei saa kasutada veevõtuallikana. Sees on 1-2 U-kujulist plasttoru ning torus ringleb külmakindel (nt. etanooli) vesilahus. Sügavus on tüüpiliselt 50-250 m. Eestis lubatud rajada maapinnalt esimesse aluspõhjalisse veekihti. Kehtiva korra kohaselt tuleb puurauk täita (nt savi-betooniga). Loe lisaks ka: Energiakaev ehk puurkaev ja soojuspuurauk maakütte paigaldamiseks 

Puurkaev.eu: puurkaevude rajamine ja hind

 

Avatud süsteem, energiakaev ehk puurkaev

Energiapuurkaevud on rajamise viisi, konstruktsiooni, materjalide ja hooldusalanõuete poolest tavalised puurkaevud.

Põhjavee temperatuur on aasta läbi konstantne ning ligilähedane pinnasetemperatuurile samal sügavusel. Sügavusel 25-75 m on põhjavee temperatuur Eestis 6,5-7 ºC.  Põhjavee toomiseks pinnale kasutatakse 10-30 m sügavusi, aga ka 70 m ja sügavamaid puurkaeve. Puurkaevude tootlikkus peab vastama vajalikule soojusvõimsusele. Puurkaevust pumbatakse põhjavesi elamus asuvasse soojusvahetisse, kus põhjavesi jahutatakse temperatuurile 3-4 ºC ja suunatakse kas tarbimisse või maa alla tagasi. Maa alla suunatakse vesi teise puurkaevu kaudu, mis peab asetsema vee liikumise suhtes pinnases allavoolu, et vältida ühe ja sama vee korduvat kasutamist. Puurkaevu tootlikkus peab tagama soojuspumba võimsusele ja olmevajadustele vastava veehulga. Alljärgnev tabel esitab puurkaevu nõutava tootlikkuse erinevate soojusvajaduste puhul, vee keskmisel temperatuuril 5 ºC.

 

 

 

 

Külmema vee korral on vajalik veekogus suurem. Soojusökonoomika tagatiseks on paigaldusjuhiste täpne jälgimine. Vee kvaliteeti on võimalik lisaseadmetega parandada. Põhjavett kasutavad süsteemid on kõige tõhusamad, sest võrreldes teiste soojuspumba lahendustega on madalatemperatuurilise soojuskandja temperatuur läbi aasta kõige kõrgem ja stabiilsem.

Puurkaevu vee kasutamine ei kahjusta põhjavett, sest soojust võetakse kinnise süsteemi abil ja süsteemis kasutatavad materjalid on plast või roostevaba teras. Samuti ei muutu sellega põhjavee tase veehorisondis, sest avatud süsteemi võib vaadelda ühendatud anumatena, kus ühest puurkaevust võetav vesi viiakse teise puurkaevu kaudu maa alla tagasi veetaset muutmata. Oluline on, et puurkaevud oleksid ühesügavused ja asuksid samas veehorisondis.

Veekollektor (pinnavesi)

Pinnavee puhul on tegemist veekogudega, nagu järved, jõed ja ka meri. Jõe- ja järvevesi on head soojusallikad, kuid neil mõlemal on ka oluline puudus. Suvel on veekogu pinnakihi temperatuur kõrgem kui põhjakihtides, talvel vastupidi – pinnakihtides on temperatuur nullilähedane, põhjas ~4 ºC. Merevett kasutavad enamasti keskmist ja suuremat tüüpi soojuspumbad. Sügavusel 25-50 meetrit on merevee temperatuur püsivalt 5-8 ºC. Tähelepanu tuleb pöörata süsteemi korrosioonikindlusele, eriti soojusvahetite ja pumpade osas. Ka võib mereveest süsteemi sattuda prahti. Soojusvõtuks pinnaveelt on põhiliselt kasutusel kaks moodust – vee pumpamine aurustisse ja sealt jahtununa tagasi veekogusse ning veekogu põhja laotatud kollektorite rakendamine. Esimese mooduse puhul kasutatakse suvel veekogu pinnakihti, talvel põhjakihti. Tagasi tuleb vesi pumbata veevõtukohast eemal. Teise mooduse puhul võib kasutada külmutusagensi otsest aurustamist torustikus või kollektoris ringlevat vahesoojuskandjat. Torustiku läbimõõt on tavaliselt 25-63 mm.

Allikas: Refereeritud TTÜ Soojustehnika Instituudi (link) ja Eesti Soojuspumba Liidu materjalidest