Maaküte

Enim levinud soojuspumpasid on loomulikul õhksoojuspump. Seda peamiselt oma soodsa hinna ning lihtsa paigalduse tõttu. Hoopis harvemini leiame eesti kodudest aga maasoojuspumba. Seda peamisel kõrge esialgse investeeringu ja keerulise paigalduse tõttu. Tihti puuduvad meil kodus lihtsalt võimalused kollektortorustiku paigaldamiseks, ( või ei raatsi me kogu aeda üles kaevata ) Samuti võib tekkida probleeme siseosa paigutamisel ja ühendamisel, seda enam, et juhul kui ka sisetööd nõuavad näiteks olemasoleva maja küttesüsteemi üleviimist vesiküttele siis tuleb tehtavad kulud korrutada 2 või 3-ga. Kellel on aga uue kodu ehitamise või vana maja renoveerimise juures võimalik planeerida maakütte lahendus maaküttepubaga siis kindlastiei pea see inimene oma valikus pettuma.  Maasoojuspumbad on reeglina kõige rahakotisõbralikumad soojuspumbad aastakümneteks.

Maasoojuspump on soojuspump, mis aitab kodu kütmiseks kasutada maapinda salvestunud  soojusenergiat. Selline maasoojuspump kasutab soojuse allikana maapinna ülemisi kihte, või veekogu. Maapinda salvestunud soojusenergia kogutakse pinnasesse paigaldatud torustiku ehk maakollektori abil sest juba meetri sügavusel maapinnas on temperatuur üsna ühtlane, 4 – 12 ºC  Kollektor ise on ühendatud maasoojuspumbaga, mis katab täielikult hoone küttevajaduse, tootes sooja tarbevett ning vajadusel isegi jahutades ruume. Soojuspump vajab tööks (soojusvahetuseks) elektrienergiat. Kulutades ühe kWh elektrienergiat suudab maasoojuspump toota kuni 4 kWh soojusenergiat. Maasoojuspumba puhul alanevad kulud kütmisele kuni 80%. Maasoojuspumba kasutamine on keskkonnasõbralik mugav ja hooldusvaba.

Maasoojusenergia  liigid

Maasoojuspump ei tähenda ainult õue ja aiamaa üleskaevamist ja torudega palistamist. Erinevaid maakütte lahendusi on mitu.  Maakollektor, põhjavesi, energiakaev ja veekollektor. Soojuspumbale sobiv energiaallikas valitakse lähtuvalt hoone energiavajadusest ja asukohast. Kus on lubatud puurida võib kasutada vai meetodit või põhjavett, Kui lähedal asub veekogu siis see on omakorda väga suure salvestunud soojusenergia kandja.  Soojusenergia varud meie ümber on igal pool, tuleb vaid leida just oma kodule sobiv moodus see tuppa toimetada.

Maakollektor

Kevadest sügiseni salvestub maapinna ülemistesse kihtidesse päikeseenergia. Lisaks päikeseenergiale salvestub maapinda ka vihmavee- ja maapinna lähedase õhu soojusenergia. Lihtsamalt öeldes maapind köetakse soojaks. Selle soojuse kasutamiseks paigaldatakse maapinda kollektor süsteem. Kollektori pikkus võib ulatuda sadadesse meetritesse. Harilikult paigaldatakse kollektortorud 100 cm sügavusele vahekaugusega vähemalt 1 m ja täidetakse külmumiskindla vedelikuga (külmaaine). Torustikus ringlevale külmainele ülekandunud maasoojusenergiat kasutatakse soojuspumba abil hoonete kütmiseks ja sooja tarbevee tootmiseks. Sarnaselt õhksoojuspumpadele. Maakollektori kasutamine on ülimalt säästlik meetod. Mis teeb maasoojuspumba eesti kliimasse sobivaks on asjaolu, et suurim soojuspumba tootlikkus saavutatakse niiske pinnase korral. Maakollektoriga soojuspumba puhul kasutatakse pinnasesse paigaldatud plastik kollektortoru, milleks on PE-PLASTTORU 40X2,4 PN 8, mille meeter mahutab ühe liitri külmaainet. Pinnasekollektor paigaldatakse reeglina  1 meetri sügavusele. Paralleelsete kollektoritorude vahe peab olema vähemalt 1 meeter. Kollektori kaugus majast 1 meeter, sama kaugus kehtib ka piirdeaia kohta. Maakollektorit ei tohi liiga sügavale paigaldada kuna sellisel juhul ei jõua , päikese soojus piisavalt kiiresti kevadel torustiku ümber tekkinud jääd üles sulatada. Veelgi suurem on oht liiga sügavale paigaldatud torustiku puhul siis, kui maakollektor asub viludas, näiteks puude all. Kui torustik on paigaldatud madalale, siis sellisel sügavusel külmub maapind talvel läbi ja kollektor ei ammuta enam piisavalt soojust. Kõige sobilikum pinnas maakollektorile on niiske pinnas. Kõige ebasobilikum kuiv liivane pinnas. Kasutatakse ühe ja mitmeringilisi kollektoreid, sõltuvalt vajaminevast soojushulgast ja installeeritavast soojuspumbast. Eelkõige on ühe kollektori ringi pikkus määratud soojuspumbas kastutatava külmakande tsirkulatsioonipumba võimusega. Pinnasekollektori eluiga on väga pikk. Peamiseks ohuks on ettevaatamatus kaevetöödel pinnasekollektori alal. Õigesti dimensioneeritud ja paigaldatud pinnasekollektor ei mõju taimede kasvule ega ökoloogilistele tingimustele negatiivselt. Arvestama peab muidugi erinevate puude sortidega. Näiteks kuused on lähedase pinnase kaevamise suhtes väga tundlikud.

Kindlasti ei ole vaja karta, et mapinnast kokku korjatud soojusenergia kuidagi teie koduaia pinnast kahjustab. Kindlasti mitte. Soojus, mis maapinnast võetakse talveperioodil, taastub suvel. Pinnasesoojuse ja õhusoojuse keskmiste temperatuuride muutumine on ajalises nihkes. Talve alguses on õhutemperatuur juba sügavas miinuses aga pinnasetemperatuur on veel 5-6 kraadi plussis. Pinnasekollektori alune pinnas peab olema vabalt kaevatav meetri sügavuselt ja vaba takistustest. Kollektori paigaldamiseks vajaliku maapinna pindala sõltub vajaminevast soojushulgast, kasutatava soojuspumba võimsusest ja pinnasetüübist. Energia kokkuhoiu garantiiks on kollektori mõõtmete täpsed arvutused ja tehniliselt õige paigaldamine. Pinnasekollektor on Eesti oludes odavaim, vaatamata mullatööde suurele mahule. Kollektori paigalduskoht võib olla horisontaal tasapinnas elamust nii kõrgemal kui ka madalamal.

 

Põhjavesi

Põhjavett saab kasutada soojusallikana, sest põhjavee temperatuur on uuringute järgi aastaringselt ca. 4 – 12 ºC. Nagu me teame õhksoojuspumba näitest siis +7 on temperatuur mille juures õhksoojuspumbad on kõige effektiivsemad. Maasoojuspump kogub põhjavette salvestunud soojusenergiat. (piltlikult öeldes imeb  4 – 12 kraadisest veest soojust välja nii, et vesi jaheneb ja külmaine soojeneb. )  Kas see on ohtlik?  Põhjavee reostamise oht tekib ainult siis kui on eiratud paigaldusnorme.Õigesti  projekteeritud ja ehitatud süsteemis on põhjavee reostuse oht välistatud. Kuidas see toimib. Tavaliselt kasutatakse kahte üksteisest 20 – 30 m kaugusel asuvat kaevu, ühte vee võtmiseks ja teist vee tagasijuhtimiseks. Mõnel juhul on võimalik kasutada vajamineva vee pumpamist läbi soojuspumbas asuva soojusvaheti (avatud süsteem) ning siis tagasi maapinda (soovitavalt teise puurauku), kus see taas seguneb soojema veega ja tekib ringlus kahe puurkaevu vahel. Puurkaevude süsteemi moodustavad puurkaevud peavad kindlasti olema ühe sügavused ning asuma ühes veekihis ennetamaks erinevate veekihtide segunemist ja veehulkade vähenemist väljapumbatavast veekihist. Sellise süsteemi negatiivseks küljeks on kindluse puudus maapinnas piisava veeringluse tekkimise osas.
Energiakaev

Maapinna sügavamas aluskihis asub peaaegu konstantse temperatuuriga aastaringne geotermiline energiaallikas. Energiakaevudeks nimetatakse vertikaalseid või diagonaalseid puurauke, millesse paigaldatud torude kaudu ammutatakse pinnasekihti salvestunud päikeseenergiat hoonete ja tarbevee kütmiseks. Energiakaevust saadav soojusenergia ühe meetri kohta on eestis reeglina kaks korda suurem vörreldes horisontaalse paigaldusega.  Energiakaevu puuraukude läbimöõt on enamasti 5 -16 sentimeetrit. Väikesema läbimõõduga puuraukudesse paigaldatakse 15 – 30 m sügavusele väikese läbimõõduga vasktorud. Plasttorustikuga energiakaevud vajavad suurema läbimõõduga (100 -160 mm) ja sügavusega (100 -200 m) puurkaeve. Kui energiakeavud ei täitu veega, siis nad täidetakse. Energiakaeve ei saa kasutada mitte mingil juhul veevötuks, kuna see võib jäätuda.

Suletud süsteem lõpuni tamponeeritud soojuspuuraugus („vai”) tähendab, et energiapuuraugus asetseb üks või mitu suletud torustikku, milles ringleb madala keemistemperatuuriga vedelik. Kui soojuspuurauk on lõpuni tamponeeritud, siis sanitaarkaitseala ega veevõtukoha hooldusnõudeid ei määrata.

Otseaurustumisega maasoojuspumbad

Otseaurustumisega maasoojuspumpadeks nimetatakse soojuspumpasid, milles puudub külmakandja (etüleen/glükool) tsirkulatsiooniring. Soojuse ülekanne väliskeskkonnast toimub otse külmaainele (külmaagens). Tööpõhimöttelt on see sarnane õhk-vesi soojuspumbaga. Erinevus on vaid selles, et aurusti paikneb maa sees ja soojusenergiat saadakse maapinda akumuleerunud päikeseenergiast, mitte õhust. Torustik paigaldatakse pinnasesse kas horisontaalselt kaevamise teel, analoogselt plastiktoruga või puuritavasse energiakaevu vertikaalselt vöi kaldu. Aurusti torumaterjalina kasutatakse enamjaolt hea soojusjuhtivusega vasktoru. Oluline on saavutada hea kontakt pinnasega. Selleks puurkaevud täidetakse

Kasutatakse kahte liiki tööprintsiibiga maasoojuspumpasid:

Konstantse kondenseerumistemperatuuriga (fikseeritud kondenseerumine)

Sellisel juhul hoiab soojuspump küttevee temperatuuri fikseeritud tasemel. Sõltumata küttesüsteemi temperatuurist töötab soojuspump kõrgel kondenseerumistemperatuuril. Sellisel puhul on soojuspumba soojatootlikus madalam ja kompressori eluiga lühem. Oluliselt madalam COP ja energiasääst. Eeliseks on lihtne juhtimissüsteem ning puudub tundlikus vooluhulga muutuste suhtes.

Muutuva kondenseerumistemperatuuriga (muutuv kondenseerumine)

Soojuspump hoiab küttevee temperatuuri vastavalt hetke küttekoormusele. See tähendab, et välistemperatuurile vastav kütmiseks vajalik temperatuur saavutatakse arvestades välisanduri ja pealevooluanduri väärtusi. Soojuspumba efektiivse ja tõrgeteta töö tagamiseks reguleeritakse kompressori käivitamist. Kütteregulaator määrab küttegraafiku abil lähtuvalt välistemperatuurist pealevoolu etteantud temperatuuri. Näiteks, kui välisõhutemperatuuril -5 ºC vajab küttesüsteem 35 ºC pealevoolu temperatuuri, siis on ka kondensaatorist väljuva vee temperatuur 35 ºC. Sooja vee valmistamisel tõstetakse kondenseerumistemperatuur umbes 60 ºC Muutuva kondenseerumise eeliseks on kõrge soojatootlikus madala kondenseerumistemperatuuri juures ning maksimaalne energiasääst. Puuduseks on vajadus keerukama juhtimissüsteemi järele ning tundlikus küttesüsteemi vooluhulga muutuste suhtes.

Maaküttega seoses räägitakse alati esimesena hinnast, mis keskmise suurusega maja puhul (200m2) jääb umbes suurusjärku 20 000 eurot See hind sisaldab maakollektori  ja soojuspumba paigaldust. Eraldi kulu on majasisese küttesüsteemi väljaehitamine. Maakütte puhul on soovitav betoonivaluga vesipõrandaküte, sest seal ei pea vee temperatuur olema väga kõrge (u. 35-40 kraadi) ja sellega maakütte soojuspumba kasutegur kõrge. Maakollektori paigaldamisel on oluline, see saaks tehtud varakult enne krundi haljastustöid. Kuigi on olemas mitmeid tehnoloogiad, mis võimaldavad kollektorit paigaldada peaaegu kinnisel meetodil (näiteks kaldpuurimisega), on odavam seda teha klassikaliselt kopaga kraavi kaevates ja toru paigaldades. Kui maakütte hinna ja  krundi ülekaevamise probleemist üle saab, siis muus osas on maaküte küll väga mugav ja ökonoomne. Seda võin kinnitada oma kogemusest, minu majal töötab maaküte suurepäraselt ja eriti meeldib mulle see, et süsteem on täielikult automatiseeritud ning osutunud väga töökindlaks.

Mida peaks arvestama maakütte plaanimisel? Maakütte kasutegur sõltub pinnasest ja seetõttu oleks mõistlik uurida maakütet paigaldavate firmade käest, kas Sinu krundi pinnas on sobilik. Enamasti leitakse lahendus. Väga sobilikud on kergelt kruusased ja niisked pinnased. Maakollektori paigaldamiseks on vaja piisavalt suurt krunti. Näiteks 150 m2 maja puhul on vajalik umbes 500 jm paigaldada maaküttetoru ja seda selliselt, et torude vahekaugus teineteisest oleks vähemalt 1 m. Soojuspump ei võta palju ruumi ja on suurema külmakapi suurune. Katel on soovitav paigaldada eraldi ruumi ja seda seetõttu, et soojuspump sisaldab kompressorit ja selle tööhääl on u. 55dB. See pole just suur müra, kuid võib häirima hakata. Soojuspumbaruumi põranda võiks võimalusel valada muust põrandast lahus paigaldades ruumi piiridele 1 cm vahtpolüstürooli ribad. Kindlasti tekib paljudel küsimus, kui palju siis ikka vaba maad kollektori paigaldamiseks vaja on? Rusikareegel ütleb, et: 1m²  eramu köetavat pinda vajab vähemalt 3m maakollektorit ehk 3,6m² vaba maapinda