Kuinka maalämpö toimii? Lämpöenergia pohjavedestä

miten maalämpö toimii

Kivilämpö on lämmitysenergian muoto, joka tuotetaan kallioperän pohjavedestä.

Omakotitaloon tarkoitettu kivilämmitysjärjestelmä edellyttää, että kallioon porataan yksi tai useampi reikä, joiden syvyys on 90-200 metriä. Energia uutetaan lähettämällä jäähdytettyä nestettä kiven läpi putkessa, jossa kallion pohjavesi lämmittää nestettä, joka samalla jäähdyttää pohjaveden hieman. Tätä nestettä kutsutaan jäähdytysnesteeksi tai keräilynesteeksi. Kun kylmäaine on kiertänyt kiven läpi, neste johdetaan höyrystimeen, jossa se lämmittää kylmäainetta, mutta kiven lämpöä. Kun suolaliuos on luovuttanut lämpönsä, se tuodaan takaisin takaisin kallioon lämmitettäväksi. Kylmäaineen kiehumispiste on hyvin alhainen, joten se haihtuu helposti. Sitten kaasu syötetään kompressoriin, jossa se puristetaan. Tämä prosessi tekee kaasusta vieläkin kuumempaa ja kun se on saavuttanut oikean lämpötilan, se lähetetään lämpöpumpun lauhduttimeen käytettäväksi veden lämmittämiseen, jota talon lämmitysjärjestelmä käyttää talon lämmittämiseen. Lämmön luovuttamisen jälkeen kylmäaine jäähtyy ja tulee jälleen nestemäiseksi kondensoitumalla. Kylmäaine palautetaan höyrystimeen kylmäaineen uudelleenlämmittämiseksi.

Sisältö

  • 1 Tausta
  • 2 Suoritus
  • 3 Ohjearvo kalliolämpöreikälle otetulle mahdolliselle energialle
  • 4 Tekninen suunnittelu
  • 5 Katso myös
  • 6 Viitteet ja alaviitteet
  • 7 Ulkoiset linkit

Tausta

Kivilämpö käyttää geoenergiaa, joka on aurinkoenergian tuottamaa energiaa. Kivilämpö uutetaan syvyydestä, jossa kallioperällä ja pohjavedellä on sama lämpötila.

Pohjavesi lämmitetään aurinko, kun vesi on lähellä maata, ja vesi läheisissä suuremmissa järvissä ja merissä, joita myös aurinko lämmittää. Ruotsissa pohjavesi ylläpitää suhteellisen tasaista lämpötilaa 6-8 astetta läpi vuoden. Kallioperän murtumisvyöhykkeiden suuri pohjaveden määrä yhdessä pohjaveden suhteellisen tasaisen lämpötilan kanssa tarkoittaa, että kalliolämpöä voidaan käyttää ympäri vuoden.

Perinteistä kivilämpöä koskeva väärinkäsitys on, että lämpö tulee maan sisätiloista, ns. Geotermisestä energiasta. Se olisi erittäin kallista, koska Ruotsissa vaadittaisiin vähintään 1000 - 2000 metrin syvyysiset porausreiät maapallon lämmön hyödyntämiseksi.

On joitain maita, kuten El Salvador, Islanti ja Kenia, joissa maankuori on tarpeeksi ohut, jotta geotermistä energiaa voidaan käyttää sähköntuotantoon.

 

Esitys

Kivilämpö tarkoittaa, että lämpöenergia otetaan pohjavedestä poraamalla reikiä kallioperään. Porausreikä on noin 90-200 metriä syvä riippuen siitä, miten pohjavesi jakautuu maahan, kun haluat veden peittävän mahdollisimman pitkän osan porausreiästä.

Kun maalämpöpumppu absorboi lämpöenergian, se johtaa pohjaveden lämpötilan laskemiseen keskimäärin 3-4 astetta. Jos reiän vesivirta on hyvä, yhdestä porausreiästä voidaan ottaa suhteellisen suuria määriä energiaa.

Jotta kivilämpö olisi mahdollisimman tehokasta, on tärkeää, että mahdollisimman kauan osa porakaivosta on suljettu ja että reiän vesivirta on erittäin hyvä. Jos näitä olosuhteita ei ole, on olemassa vaara nopean jään muodostumisesta ja ns. Ikiroudasta porausreiässä. Ikuinen halla tarkoittaa, että jää ei sula vuoden lämpimänä aikana.

Tämä voi johtaa jääpalaan, joka normaalisti muodostuu porausreiän ympärille talvella ja jonka määrä kasvaa kuluvan vuoden aikana. Ajan myötä tämä johtaa porausreiän ympärillä olevan veden virtauksen ja uutetun lämpöenergian voimakkaaseen tai täydelliseen lopettamiseen.

On normaalia, että porausreiän alaosassa esiintyy jonkin verran jäätä talvella. Tämä jää sulaa kuitenkin kuumana vuodenaikana eikä sillä ole merkitystä energian uuttamiselle, koska sitä säätelee lämpötilaero. Lämpötilan lasku välillä -1 - 4 astetta antaa saman energian kuin lämpötilan lasku välillä +8 - +5 astetta, molemmissa tapauksissa lämpötilaero on 3 astetta.

Jään muodostumisella on myös tietty positiivinen vaikutus, ellei se ole liian laajaa, kun energiaa absorboiva pinta pohjavettä kohti kasvaa.

Joillakin alueilla pohjavesi jakautuu siten, että on tehokkaampaa porata reikä vinosti alaspäin, ns. Aste-reikä, suoraan alaspäin. Tämä tehdään siten, että porausreikä on kosketuksissa pohjaveden kanssa pidemmälle.

Jos lasket lämpöä, jota käytetään lämpöpumpun ja sen eri osien virtalähteeseen, voit luottaa muun lämmön ja kuuman veden energiantarpeen vähentämiseen noin 50%.

Kivilämpöreikälle otetun mahdollisen energian ohjearvo

Kivilämmitysreikälle, jonka halkaisija on 140 mm (5,5 tuumaa), ohjearvo on, että on mahdollista ottaa enintään noin 140 kWh / metri vettä sisältäviä porausreikiä ja vuodessa. Jos lasket sen tehona (W), se tarkoittaa, että maksimiteho vettä sisältävän porakaivon metriä kohden on 50 W, toisin sanoen enintään 50 W: n hehkulamppu.

Porausreiän aika ja vedensiirtopituus tarkoittavat kuitenkin, että vuoden aikana voidaan ottaa huomattavia määriä lämpöenergiaa. Ruotsissa pohjavesi on keskimäärin 10 metriä tai enemmän maanpinnan alapuolella. Jos sinulla on 10 metrin syvyys pohjaveden saavuttamiseen, voit poraamalla 200 metrin syvyyden porausreiän saada aktiivisen reiän syvyyden 190 metriä, jossa energia voidaan absorboida.

 

  • Porausreiän halkaisija = 140 mm (5,5 tuumaa)
  • Suurin kulutettu energia reikämetriä kohden vuodessa = 140 kWh
  • Porausreiän syvyys 200 m. Veden kantavan reiän todellinen syvyys = 190 m
  • Mahdollinen uutettu lämpöenergia = 190 mx 140 kWh = 26600 kWh.

Tämä tarkoittaa, että kahdella 200 m: n porakaivosta voidaan saada potentiaalinen 53 200 kWh lämpöenergiaa. Jos aiot porata useamman kuin yhden reiän, jätä porausreikien väliin 20 m etäisyys, jotta pohjaveden lämpötila ei laske liian keskimäärin. Lisäksi lain mukaan sen on oltava vähintään 10 m seuraavaan kiinteistöön. Tästä johtuen tarvitaan suhteellisen suuria maanpintoja, jos laitokseen tarvitaan useita reikiä.

Maalämpöpumppu tuottaa noin neljä kertaa enemmän energiaa kuin kuluttaa. Toisin sanoen lämpöpumppu vetää 1 osan energiaa saadakseen 4 osaa energiaa pohjavedestä.

Pienemmällä maalämpölaitoksella on joitain etuja verrattuna muihin energialähteisiin. Edut, kuten korkea käyttövarmuus, ei liian suuret investointikustannukset ja että se tarjoaa vakaan energiansaannin säästä ja vuodenajasta riippumatta.

Öljyn tai sähkön lämmityskustannuksiin verrattuna pienemmän maalämpöjärjestelmän investointikustannukset voivat alkaa maksaa jo 4-5 vuoden kuluttua. Jos verrataan kaukolämmityksen kustannuksiin, se voi alkaa maksaa 8–10 vuoden kuluttua, laskettuna nykyisistä energiakustannuksista.

Kivilämmöllä on myös se etu, että toistaiseksi energian louhinnasta ei peritä maksuja. Tulevaisuudessa voi kuitenkin olla tarkoituksenmukaista veloittaa tiheästi asutuilla alueilla suurista energian myyntipisteistä. Tämä johtuu siitä, että voi olla kielteisiä ympäristövaikutuksia, kun keskimääräinen pohjaveden lämpötila laskee suuremmilla alueilla.

Lämmön ottaminen merivedestä on vaihtoehto kivilämmölle, koska merivedessä on käytännössä ääretön määrä energiaa ja lämpötila on yleensä korkeampi kuin pohjavedessä. Tällä hetkellä on useita suurempia kasveja, jotka käyttävät tätä yhdessä muiden uuttomenetelmien kanssa. Koska tämä vaatii kuitenkin suuria investointikustannuksia ja sillä voi olla kielteisiä ympäristövaikutuksia lähialueilla suurten energianmyyntipisteiden tapauksessa, meriveden lämmityksen käyttö ei ole lisääntynyt merkittävästi.

 

Tekninen suunnittelu

Porausreiässä on suljettu pohjaveden ympäröimä järjestelmä, joka koostuu joustavista letkuista, joilla on hyvä lämmönjohtavuus. Näissä letkuissa kiertää erityinen neste (suolavedeneste), joka on nestemäinen myös miinusasteissa.

Porakaivon syvyys vaihtelee pohjaveden sijainnin mukaan, mutta porausreikä on keskimäärin 90-100 metriä. Poraus on harvoin alle 200 metriä syvemmällä porausteknisistä syistä. Voi kuitenkin olla edullisempaa porata 200 metrin reikä kahden 100 metrin porausreiän poraamisen sijaan.

On myös lämpöpumppuja, joissa on avoin järjestelmä. Yhdessä porakaivon vesi pumpataan suoraan lämpöpumpun lämmönvaihtimeen tai liitettyyn ulkoiseen lämmönvaihtimeen. Tämän tyyppisellä järjestelmällä on se etu, että koska vedellä on korkeampi lämpötila, saat paremman hyötysuhteen. Jos sinulla on myös hyvä vesihuolto, sinulla voi olla suurempi energiankulutus. Haittana on kuitenkin se, että pumpattava vesi on hävitettävä sopivassa paikassa ja että veden on oltava hyvälaatuista, jotta lämmönvaihdin ei tukkeudu. Tämän tyyppistä järjestelmää kutsutaan myös pohjaveden lämmitykseksi.

Suljetussa järjestelmässä porausreiän vettä kuljettavan osan pituus on suoraan verrannollinen siihen, kuinka paljon energiaa on mahdollista saada porakaivosta, kun taas avoimessa järjestelmässä ohjataan kuinka paljon energiaa voidaan saada vesihuollosta.

Suljetussa järjestelmässä suolaliuosneste pumpataan letkun kautta pohjaveden sulkemaan reikään. Kun neste kulkee porausreiän läpi, sitä kuumennetaan 3-4 astetta. Sitten lämmitetty neste työnnetään ylös lämpöpumpun lämmönvaihtimeen, jossa sen lämpöenergia siirretään toisen suljetun järjestelmän kautta kuumaan veteen, jota myöhemmin käytetään esimerkiksi kodin lämmittämiseen. Jotta vesi saavuttaisi halutun lämpötilan, noin +50 astetta, se on rakennettava vaihe vaiheelta. Vesi varastoidaan varastosäiliöissä ja kierrätetään takaisin lämmönvaihtimeen, jotta siihen syötetään enemmän energiaa, kunnes se saavuttaa halutun lämpötilan.

Lähde: wikipedia

Rekisteröinti ja hakemus

Rekisteröinti - vesiensuojelualueen ulkopuolella

Kaikkien lämpöpumppujen (paitsi ilmalämpöpumput) on ilmoitettava käyttöympäristölle sinun, joka olet kiinteistön omistaja, ennen asennusta. Tämä johtuu siitä, että lämpöpumput, jotka käyttävät maaperästä, kivestä, pinta- tai pohjavedestä peräisin olevaa lämpöä, voivat vaikuttaa pohjaveteen ja siten vaikuttaa kielteisesti ympäristöön.

Käyttö - vesiensuojelualueella

Maalämpö on erityisen herkkä asentaa, jos asut vesialueella. Siksi sinun on haettava lupaa ennen lämpöpumpun asentamista tällaiselle alueelle.

Kuinka rekisteröidä / hakea

Rekisteröinti / hakemus on tehtävä hyvissä ajoin erityisellä lomakkeella. Asennusta ei saa aloittaa ennen kuin olet saanut vastauksen rekisteröintiin / hakemukseen. Lämpöpumpun asentaja voi yleensä olla hyödyllinen tarvittavien tietojen suhteen.

Kartta merkittyyn reikään

Kun teet hakemuksen, sinun on lähetettävä myös skaalattu ja selkeä kartta, johon rakennukset, porakaivot ja tontin rajat on merkitty. Hakemuksessa on myös ilmoitettava, onko 100 metrin etäisyydellä porauspaikasta yksittäisiä vesilähteitä ja viemärijärjestelmiä. Nämä on merkittävä oheiseen karttaan. Muista, että jopa kunnallisilla vesillä ja viemärialueilla voi olla yksittäisiä vesilähteitä.

Lataa

Toimintaympäristö perii 1 700 kruunua maksun ilmoituksen käsittelystä ja hakemuksen käsittelystä vesiensuojelualueella 2550 kruunua.

Vastuu

On tärkeää, että vuokraamallasi asentajalla ja poraajalla on vastuuvakuutus ja riittävä pätevyys, sillä sinä olet kiinteistönomistajana vastuussa siitä, ettei asennuksen yhteydessä esiinny haitallisia ympäristövaikutuksia. Tietoja sertifioiduista porakaivureista on saatavana SP-sertifikaatin verkkosivustolta.

Sähkö, televiestintä sekä vesihuolto - ja viemärilinjat

Olet myös vastuussa siitä, onko maassa sähkö-, telekommunikaatio- tai vesihuolto- tai viemäriputkia tai servituutteja ja astioita, joihin asennus voi vaikuttaa. Sivustolla ledningskollen.se on tietoa ja mittauksia sähkö- ja puhelinlinjoista.

Naapureiden vesilähteet

Maalämpöä asennettaessa on suojattava naapureiden vesilähteet ja korvattava niille mahdollisesti aiheutuneet vahingot. Muista ilmoittaa naapureille suunnitellusta porauksesta. Kahden energiakaivon välillä on oltava vähintään 20 metriä, jotta porausreiät eivät "varastaisi" lämpöä toisiltaan. Siksi kiinteistön rajan ja porakaivon välisen etäisyyden on oltava vähintään 10 metriä. Sinun on lähetettävä todistus naapureilta ilmoittautumisen tai hakemisen yhteydessä, jos etäisyyttä ei ole mahdollista saavuttaa.

Lämpöpumppujen melu

On tärkeää miettiä, kuinka paljon melua lämpöpumppu aiheuttaa. Tämä on erityisen tärkeää, kun asennetaan ilmalämpöpumppu. Tekninen termi siitä, kuinka paljon melua syntyy, on lähdemelu ja sinun tulisi valita matalalla lämpöpumppu. Valitettavasti valmistajat eivät ilmoita melua yhtenäisellä tavalla, joten helpoin tapa löytää vähän melua aiheuttava pumppu on tarkastella Ruotsin energiaviraston verkkosivustoa. On testejä, jotka he tekivät pumppujen tehokkuudesta ja melusta.

Ilmalämpöpumpun melu johtuu pääasiassa kiertovesipumpun melusta, mutta melua voi myös olla, jos ilmalämpöpumppu on huonosti asetettu.

Omistajana on sinun vastuullasi varmistaa, että lämpöpumppu ei aiheuta häiriöitä. Ennen kuin asennat pumpun, on tärkeää, että keskustelet siitä naapureiden kanssa, jotta pumppu sijoitettaisiin parhaaseen mahdolliseen paikkaan. Voit myös palkata ammattilaisen tutkimaan sopivimman sijainnin, jos häiriövaara on olemassa, esimerkiksi jos tontti on pieni ja naapurit ovat lähellä.

Jos lämpöpumpun ääni häiritsee naapuria, hän voi valittaa yritysympäristölle. Omistajana sinun on sitten osoitettava, että melutaso ei ylitä sovellettavia ohjearvoja. Tämä saattaa joissakin tapauksissa vaatia pätevän melutason mittauksen.

    Wikipedian tiedot kivilämmöstä

    Bergvärme Bergvärme är ett tekniskt system för uppvärmning av byggnader. Lågvärdig energi, i form av kall vätska, hämtas från grundvattnet i berggrunden. En bergvärmepump höjer temperaturen till en nivå lämplig för byggnadens vattenburna uppvärmningsystem. För detta utför bergvärmepumpen ett mekaniskt arbete vars energi även tillförs byggnaden. En vanlig anläggning för uppvärmning av enfamiljshus består av ett, eller flera, 90–200 meter djupa hål som borras ner i berget. Ur berggrunden utvinner man sedan energi genom att en nedkyld vätska som passerar berget genom en ledning värms av grundvattnet i berget. Detta medför också då en viss nedkylning av detta grundvatten. Kollektorvätskan, som kallas köldbärare, cirkulerar genom berget och leds sedan till en förångare där köldbärarens temperatur kan vara väldigt låg, till och med under nollgradigt. I förångaren värmer vätskan upp köldmediet som finns i det slutna systemet i värmepumpen, man använder ett medium som har väldigt låg kokpunkt. Köldmediet förångas och förs vidare till en kompressor där gasen komprimeras, vilket gör den ännu varmare. Den heta gasen går vidare till värmepumpens kondensor där den avger sin värme till vattnet som cirkulerar i husets värmesystem. När köldmediet har avgett sin värme svalnar den och blir genom kondensation flytande igen. Köldbäraren kyls ned av det avsvalnade köldmediet och förs därefter ner i berget för att återigen bli uppvärmt.

    Kuinka maalämpö toimii?