Internetin keskustelupalstoilla ja naapuruston kahvipöydissä pyörii sitkeä käsitys siitä, että maalämpökaivon syvyyden voi päättää suoraviivaisella nyrkkisäännöllä. Usein kuulee väitteen, että tietyn neliömäärän taloon riittää aina automaattisesti esimerkiksi 150 tai 200 metrin syvyinen kaivo. Todellisuus on kuitenkin toinen. Väärin mitoitettu lämpökaivo on yksi kalleimmista virheistä, joita kiinteistön lämmitysjärjestelmän uusimisessa voi tehdä. Jos kaivo porataan liian matalaksi, maaperästä saatava energiamäärä ei riitä kattamaan rakennuksen todellista tarvetta. Seurauksena on maaperän kylmeneminen kaivon ympärillä ja suoraan sähkölaskuun vaikuttava lisävastusten käyttö lämpöpumpussa talven pakkasjaksoilla.
Oikea mitoitus varmistaa, että lämpöpumppu saa maasta tarvitsemansa energian vakaasti ja tehokkaasti vuosikymmenten ajan. Kyse on puhtaasti fysiikasta ja paikallisesta geologiasta, ei arvauksesta tai mutu-tuntumasta. Seuraavassa tarkastellaan sitä, miten lämpökaivon syvyys todellisuudessa lasketaan ja miksi yleisimmät yleistykset kannattaa unohtaa heti alkuunsa.
Yleisin harhaluulo liittyy neliöpohjaiseen arviointiin. Tyypillisesti oletetaan virheellisesti, että jos talossa on 150 neliötä, lämpökaivon syvyyden tulisi olla tasan 150 metriä. Tämä kaava jättää huomiotta kaksi keskeistä tekijää: rakennuksen todellisen energiantarpeen sekä tontin maaperän rakenteen.
Rakennuksen energiantarve ei riipu pelkästään neliöistä. Vuonna 1970 rakennettu, alkuperäisessä kunnossa oleva tiilitalo kuluttaa huomattavasti enemmän energiaa neliötä kohden kuin moderni, tiiviisti eristetty passiivitalo. Jos molempiin porataan samanpituinen kaivo pelkän pinta-alan perusteella, vanhemman talon kaivo kylmenee nopeasti. Kun maaperä kaivon ympärillä jäätyy liikaa, lämmönsiirtonesteen lämpötila laskee liian alas. Tämä pakottaa maalämpöpumpun käyttämään sisäänrakennettuja sähkövastuksia huoneiden ja käyttöveden lämmitykseen, jolloin säästöpotentiaali valuu hukkaan.
Motivan ja muiden alan puolueettomien asiantuntijoiden keräämä seurantadata osoittaa, että alimitoitettu lämpökaivo menettää tehoaan vuosi vuodelta, jos maaperä ei ehdi palautua kesän aikana. Maalämpö on pitkäikäinen investointi. Sen toiminta nojaa siihen, että kaivo toimii jatkuvana energialähteenä ilman, että ympäröivää kalliota ajetaan pysyvään roudan tilaan. Nyrkkisäännöt eivät myöskään huomioi esimerkiksi Pirkanmaan alueen suuria paikallisia eroja kallioperän laadussa ja maapeitteen paksuudessa.
Todellinen mitoitus vaatii aina kiinteistökohtaisen laskelman. Seuraavat kolme päätekijää ratkaisevat sen, kuinka monta metriä kallioon on porattava, jotta järjestelmä toimii moitteettomasti myös kovimmilla pakkasilla.
1. Kiinteistön vuotuinen energiantarve ja huipputeho
Laskenta lähtee aina liikkeelle talon ja käyttöveden lämmittämiseen tarvittavasta kokonaisenergiasta (kWh) sekä kovimpien pakkaspäivien vaatimasta huipputehosta (kW). Jos kohteessa on esimerkiksi uima-allas, suuri poreamme tai maapiiristä esilämmitettävä ilmanvaihto, nämä lisätään kokonaiskuormitukseen. Suuri vuotuinen energiankulutus vaatii enemmän aktiivista kaivosyvyyttä.
2. Maapeitteen paksuus kallion päällä
Maalämpökaivon aktiivinen osuus alkaa vasta siitä kohdasta, kun porakone saavuttaa kiinteän peruskallion ja kaivo täyttyy pohjavedellä. Kallion päällä oleva irtomaa, kuten savi, hiekka tai sora, eristetään teräksisellä suojaputkella. Tämä suojaputkiosuus ei osallistu aktiiviseen lämmönkeruuseen. Kuiva tai liikkuva maaperä ei luovuta lämpöä samalla tavalla kuin kiinteä peruskallio ja sen rakoilussa oleva vesi.
Jos tontilla on esimerkiksi 20 metriä pehmeää maakerrosta ennen kalliorajaa, kaivon kokonaissyvyyden on oltava vähintään 20 metriä suurempi kuin vaadittava aktiivinen syvyys. Tämän vuoksi pelkkä kokonaissyvyyden arviointi tietämättä maapeitteen paksuutta antaa virheellisen kuvan.
3. Kallioperän terminen johtavuus
Suomen kallioperä koostuu erilaisista kivilajeista, joiden kyky johtaa lämpöä vaihtelee paljon. Esimerkiksi tiivis graniitti ja gneissit johtavat lämpöä selvästi paremmin kuin liuskemaiset tai rikkonaiset kivilajit. Mitä parempi kiven lämmönjohtavuus on, sitä lyhyempi kaivo riittää saman energiamäärän keräämiseen. Laskelmissa hyödynnetään alueellisia geologisia karttoja ja kokemustietoa paikallisesta kallioperästä, jotta kaivosta saadaan kerralla oikean kokoinen.
Oikeanlaisen Järjestelmän valinta ja mitoitus ovat asioita, joihin kannattaa perehtyä huolellisesti. Tietoa asennuksen teknisestä toteutuksesta ja työvaiheista löytyy esimerkiksi maalämpöä käsitteleviltä teemasivuilta.
Alimitoitetun kaivon seuraukset eivät useinkaan näy heti ensimmäisenä syksynä. Ongelmat kasautuvat pikkuhiljaa vuosien kuluessa. Jos lämpökaivon syvyys on laskettu väärin tai se on tehty säästösyistä liian lyhyeksi, kalliosta otetaan jatkuvasti enemmän lämpöenergiaa kuin mitä sinne ehtii luonnöllisesti virrata tilalle. Tämä johtaa kaivon kylmenemiseen.
Kun kallioperän lämpötila laskee liian alas, lämmönsiirtonesteen lämpötila painuu pakkasen puolelle. Tämä heikentää suoraan järjestelmän hyötysuhdetta eli COP-arvoa. Tämä arvo kertoo, kuinka monta kilowattituntia ilmaista lämpöenergiaa laite tuottaa jokaista verkosta ostettua sähkökilowattituntia kohden. Alhaisella hyötysuhteella käyvä pumppu joutuu turvautumaan sähkövastuksiin. Se näkyy välittömästi sähkölaskussa – eli juuri siinä kulussa, jota maalämmöllä oli tarkoitus leikata.
Pahimmassa tapauksessa liian matala kaivo ja sen ympärillä oleva kallio jäätyvät pysyvästi. Jään muodostuminen kaivoon voi aiheuttaa keruuputkiston vaurioitumisen, kun jäätyvä vesi laajenee ja puristaa putkia kasaan. Tällaisen vaurion korjaaminen on kallista. Usein se vaatii kokonaan uuden lisäkaivon poraamisen vanhan rinnalle, jotta tarvittava aktiivinen syvyys saadaan saavutettua.
Oikeaoppinen mitoitus perustuu aina tarkkaan matemaattiseen mallinnukseen ja paikallisen maaperän tuntemukseen. Geologian tutkimuskeskuksen (GTK) ylläpitämät tietokannat antavat luotettavaa tietoa eri alueiden kallioperän rakenteesta ja kivilajeista. Esimerkiksi Pirkanmaalla kallioperän laatu vaihtelee suuresti kunnittain ja jopa kylittäin, mikä vaikuttaa kiven kykyyn johtaa lämpöä.
Laskennassa käytetään ammattilaiskäyttöön suunniteltuja simulointiohjelmistoja. Ohjelmaan syötetään kiinteistön tarkat tiedot:
Näiden tietojen pohjalta ohjelma simuloi kaivon lämpökäyttäytymistä jopa 25–50 vuoden aikajänteellä. Mitoituksella varmistetaan, että peruskallio kaivon ympärillä ei kylmene liikaa vuosikymmenten jatkuvan käytön ja kovimpien pakkastalvien seurauksena. Aktiivisen kaivon syvyyden on oltava riittävä kattamaan tämä pitkän aikavälin kuormitus tasaisesti.
Pohjaveden liike kalliossa parantaa lämmönsiirtoa merkittävästi. Vaikka vesisuonien tarkkaa sijaintia tai pohjaveden virtausta ei voida ennustaa etukäteen – lupaukset vesisuonien paikantamisesta ennen porausta ovat pelkkää uskoa – käytännön poraustyössä vastaan tuleva pohjavesi toimii aina erinomaisena lämmönsiirtimenä kalliosta keruuputkistoon.
Maalämpökaivon poraus on pitkäikäinen investointi, jonka onnistuminen mitataan vuosien aikana kertyneissä säästöissä. Älä ota riskiä kylmästä kaivosta tai tehottomasta järjestelmästä luottamalla epävarmoihin nyrkkisäännöihin.
Kyrönlahden Porakaivo toteuttaa lämpökaivojen poraukset Pirkanmaalla vankalla ammattitaidolla, oikeaoppisella mitoituksella ja luotettavalla kalustolla. Me hoidamme työn puolestasi turvallisesti peruskallioon saakka.
Oikein mitoitettu ja ammattitaidolla toteutettu maalämpökaivo toimii kiinteistön luotettavana energialähteenä parhaimmillaan yli 50 vuotta. Kun luovutaan arvailuista ja tukeudutaan kunkin tontin geologisiin tosiasioihin sekä rakennuksen todelliseen kulutukseen, saadaan järjestelmä, joka maksaa itsensä takaisin jokaisella lämmityskaudella. Ilman ylimääräisiä sähkölaskuja tai pelkoa maaperän jäätymisestä.