Maasoojuspump + Soojuspuurauk

Pakume maasoojuspumba paigaldamist koos soojuspuuraugu puurimisega. Tegemist on Eestis uudse teenusega. Samas on soojuspuuraukudest saadava maasoojuse kasutamine laialt levinud Skandinaaviamaades. Pakume firma Rehau tooteid . Puurauku paigaldatava sondi tehasegarantii on kuni 10 aastat.

Puurimine Tartus.Juuli 2015

Soojuspuuraugu kasutamisga on võimalik paigaldada maaküte ka väikesele maaalale. Puuraugud on sügavusega 50-200 m ja keskmiselt on vaja eramu küttevajaduse katmiseks puurida mitu puurauku. Puurauke on võimalik puurida omavahelise vahekaugusega 7 meetrit ja seega on rohkema arvu puuraukude korral võimalik saada piisavalt soojust ka suurematele hoonetele. Suuremate objektide puhul võib puuraukude arv olla ka oluliselt suurem.

Soojuspumba maakontuurina kasutame suletud puurauku, millesse on paigaldatud maaküttevedelikuga täidetud sond. Pakume teenust alates puuraugu taotluse esitamisest kuni puuraugu registreerimiseni koos soojuspumba paigaldusega.

Raugeo sondid

Temperatuurid 250 m sügavusel.Andmed Eesti Geoloogiakeskus A Jõeleht

Maja kütmiseks on vajalik soojus ehk soojusenergia. Aga kui osa vajalikust energiast on võimalik saada tasuta?
Soojuspump võimaldab kasutada välisõhust või maapinnast saadavat soojust. Protsess on sarnane näiteks auto aku laadimisega kus kasutades vooluvõrgus olevat pinget 230 V laetakse autoakut pingel 12 V. Kõrgemal pingel olev elektrienergia transformeeritakse madalamale pingele. Kuid on võimalik ka vastupidi et 12 V pingest on võimalik saada 230 V pinge ning siis saadud energiat kasutada. Analoogselt on ka välisõhust või maapinnast saadava soojusenergiaga, mis viiakse soojuspumba abil kõrgemale temperatuurile.
Pinnase temperatuur. Olulist osa mängib energia jäävuse seadus st soojust on võimalik ära võtta sealt kus seda on. Kui talvel on valida kas soojuspump võtab tööks soojusenergiat temperatuuril -20 C, 0 C või +5 C siis on selge võitja +5 C. Kuid miks mitte +20 C?
Sest nii ei ole võimalik ? Kuid just nii köetakse Lundi linna Rootsis juba alates 1987 aastast.(*1) Süsteemi võimsus on 47 MW (1 MW = 1000 kW) . Kasutatakse 800 m sügavusi puurauke, läbi mille pumbatakse soojuspumpade vesi. Mida kõrgem on maapinnas soojuskandja(vedeliku) temperatuur seda kõrgem on kasutegur ehk suurem on sääst. Ehk sama energiahulga viimiseks kõrgemale temperatuurile on vaja teha vähem tööd kui temperatuuride vahe on väiksem.
Pinnase omadused . Pinnase soojusjuhtivus. Soojuse liikumine maapinnas on seotud põhjavee liikumisega. Mida rohkem vett liigub seda paremini soojuspump soojust saab. Kõigile on teada et kuivas liivapinnases on maakontuuri saagikus halb. Kuiva liiva (nt Nõmme piirkonnas) soojusjuhtivus on 0,27-0,75 W/(m*K) (*2) kuid vesiliivas on see 2,4-5,02 W/(m*K) . Seega kui sügavamal liivases pinnases on veekiht siis on võimalused soojuse saamiseks väga head. Sama on ka liivakihi tihedusega. Mida tihedam on pinnas seda parem on pinnase soojusjuhtivus. Näiteks liivakivi soojusjuhtivus on 1,28-5,1 W/(m*K). (nt ka Dolomiit on hea soojusjuhtivusega 3,2-4,34 W/(m*K) ) Kui arvestada pinnases nii vee olemasoluga kui ka kivimite tihedusega on puuraugu ja pinnasekollektori saagikusel oluline vahe. Ehk soojuspuuraugust saab maapinna soojust paremini kui pinnasekollektorist.
Sinisavi: 0,4-0,9 W/(m*K) on halb pinnas pinnasekollektori paigadamiseks. Samas tasuks uurida kui paks see savikiht on. Sageli on pinnases mitmeid erinevaid pinnasekihte, seega ei ole välistatud et juba mõned meetrid sügavamal on parema soojusjuhtivusega pinnas (nt Viimsi piirkond).
Võiks öelda et Soomes on puuraukudest soojuse saamine laialt levinud kuna tegemist on hea soojusjuhtivusega graniidipinnasega 2,1-4,07 W/(m*K) kuid Eestis on sageli nii et puurauk läbib erinevaid pinnasekihte (nii head kui halba) , mis tulemusena annab seda et Eestis on vaja puurida sama soojushulga saamiseks rohkem meetreid või siis reaalsuses mitu puurauku. Meie all ei ole graniidipinnast (mõnes kohas siiski on) vaid on erinevate vahekihtidega pinnas. Kuid sellest ei ole midagi sest kihtide kohta on andmed olemas.
Vedeliku temperatuur. Nt kui õues on -20 või -30 C siis on 100 m sügavusel maapind ikkagi ca 7C. Mida aktiivsem on soojuse võtmine puuraugust seda madalam on vedeliku temperatuur kontuuris. Seega eksisteerib kontuuri optimaalne pikkus et katta aastaringselt tarbitava soojuse vajadust. Teise tegurina on see et maapind ei ole lõpmatult hea soojusjuht. Seega aja jooksul toimub puuraugus vähene temperatuuri alanemine. Ehk umbes sama nagu on põllu saagikus, selleks et igal aastal head saaki saada tuleb põllu ees hoolitseda ja ei tohi põldu ära kurnata.
Saagikuse tõstmiseks on võimalik anda puurauku lisaenergiat. Milleks see veel?
Pinnase soojusmahtuvus. Soojus liigub soojemalt kehalt külmemale. Kui juhtida puurauku sooja vedelikku siis salvestub vedeliku soojus maapinda. Kuna maapinna soojusjuhtivus on piiratud siis jääb soojus ehk energia puuraugu lähedusse. Lihtsaim näide on kevadine päevane päikesesoojus, mida saaks jägneval külmal ööl kütteks kasutada. Tegemist on oluliselt lihtsustatud näitega ,mis peaks olema lihtsalt mõistetav. Tegelikult pumbatakse suvel puuraugu kontuurist jahedat vesilahust soojusvahetisse ja puudub vajadus eraldi konditsioneerisüsteemi järgi. Kui konditsioneeri jääksoojus läheks õues kaduma siis puurauku pumbatud soojus on osaliselt taaskasutatav. Ka konditsioneer ei vaja eraldi kompressorit ja sellist jahutussüsteemi nimetatakse vabajahutuseks. Näiteks on jahutamisel tabitav ringluspumba võimsus 20W ja lisandub jahutusventilaarite võimsus toas kuid jahe vedelik viib toast üle 10 korra suurema koguse soojust puurauku. Sellisel põhimõttel on Saksamaal 2008-2011.a. tehtud katsetel suurematel hoonetel saavutatud 425 kW võimsusega küttesüsteemil kütmisel ja jahutamisel soojuspumba SCOP 5,6-6,5. (*3)
Kui nüüd vaadata puurauku jäävaid pinnase kihte siis on soojuse salvestamisel kummastav olukord kus ebameeldiv savikiht muutub heaks soojuse salvestiks (*4). Seega on maapinnast võimalik võtta tasuta soojusenergiat kuid puurauku saab kasutada ka soojuse salvestamiseks.

Kasutatud :

1. Geothermal energy-Lund . Lunds Energy AB . Johan Holmstedt . 2002.a.

2. Buildingphysics.com EED 3. pinnase soojusjuhtivuse ja soojusmahtuvuse andmed 1994-2015.a.

3. Results and lessons learned from geothermal monitoring of eight non-residential buildings with heat and cold production in Germany.Dirk Bohne, Matthias Wohlfahrt, Gunnar Harhausen, Burkhard Sanner, Erich Mands, Marc Sauer, Edgar Grundmann. 2013.a.

4. Underground Thermal Energy Storage for the German Parliament in Berlin, System Concept and Operational Experiences. Burkhard Sanner, Frank Kabus , Peter Seibt and Jörn Bartels. 2005.a.