77 m montako kaivoa

[Paul M]

Millaista tehoa ja huipputehoa voi odottaa, kun on 6 kpl 200 m kaivoja 15 m välein rinnakkain? Olisiko eduksi porata reunimmaiset vaikka 300 m syvinä? Pohjavesi tulee noin 5 m kohdalla. Harkitaan tässä asuin- liikerakennuksen muuttamista maalämmölle. Vuosikulutus oli 2010 noin 300 MWh ja leutona talvena voi olla 230 MWh. Äärimmäiset eli eniten tehoa vaativat tilat muutetaan matalalämpöpattereille. Rakennus on vm 80.

Tuo kaivojen määrä tulee siitä, että on pitkä ja kapea alue käytettävissä.

[tomppeli]

Tällainen projekti edellyttää ehdottomasti aina jonkun pätevän alan suunnittelutoimiston käyttöä.
Olisi myöskin syytä, että GTK tekisi koekaivon tuottomittauksen.
http://www.gtk.fi/tutkimus/tutkimusohjelmat/energia/trtmittaus.html
http://www.gtk.fi/export/sites/fi/ajankohtaista/painotuotteet/esitteet/geoenergia_leaflet.pdf

Kerron nyt kuitenkin jotain.
Kohde lienee Tampereen seudulla.
Yhdestä
- 200 metrisestä energiakaivosta saataneen noin 18000 kWh / vuosi ( noin 90 kWh /vuosi /metri ) ja
- 300 metrisestä energiakaivosta saataneen noin 30000 kWh / vuosi ( noin 100 kWh /vuosi /metri )

Tai toisella tavalla ilmaisten:
- ensimmäinen sata metriä (0 - 100 metriä) antaa noin 9000 kWh lämpöenergiaa
- seuraava sata metriä (100 - 200 metriä) antaa noin 11000 kWh lämpöenergiaa
- seuraava sata metriä (200 - 300 metriä) antaa noin 12000 kWh lämpöenergiaa
Näin siinä tapauksessa, että lämpötilan gradientti (muutos, lämpötilan nousu syvemmälle mentäessä) on noin 0,010 K/metri = 1 aste / 100 metriä.

Näissä ei ole huomioitu kalliokylmällä tapahtuvaa viilennystä.

Nämä ovat vain kertomassa, että syvempi kaivo on yleensä edullisempi.
Tämänpäiväisellä poraustekniikalla päästään syvempiin kaivoihin.
Pieni tontti pakottaa poraamaan syvempiä kaivoja.

Ja vielä varoituksena, kaivoja ei saa porata viistoporauksella viuhkaan.
Silloin saadaan huomattavasti vähemmän lämpötehoa maasta.

[sailor]

Jonkun toimittajan sivuilla oli toteutuneita suurkohteita, joista voisi saada mitoitukseen osviittaa. Sivua en nyt kyllä muista.

[Seagear]

Jonkun toimittajan sivuilla oli toteutuneita suurkohteita, joista voisi saada mitoitukseen osviittaa. Sivua en nyt kyllä muista.

Tämä kenties?

http://www.tomallen.fi/referenssit/

[Paul M]

Suuruusluokkaa tässä haetaan. COP 3 vaatisi 200 MWh maasta. 6 kpl 300 m kaivoa ovat rajoilla. Hommaan ei kannata ryhtyä ellei kentästä saa riittävästi irti. Suunnittelija tulee remmiin kun on hehtaarilleen asia kohdallaan. Vajaatehoratkaisukin on mietittävä vaikka ei sillä vuosienergia kaivosta paljon laske.

[sam68]

Millaista tehoa ja huipputehoa voi odottaa, kun on 6 kpl 200 m kaivoja 15 m välein rinnakkain? Olisiko eduksi porata reunimmaiset vaikka 300 m syvinä? Pohjavesi tulee noin 5 m kohdalla. Harkitaan tässä asuin- liikerakennuksen muuttamista maalämmölle. Vuosikulutus oli 2010 noin 300 MWh ja leutona talvena voi olla 230 MWh. Äärimmäiset eli eniten tehoa vaativat tilat muutetaan matalalämpöpattereille. Rakennus on vm 80.

Tuo kaivojen määrä tulee siitä, että on pitkä ja kapea alue käytettävissä.

42kW pumppu tarvisi tuon 6*200m kaivoja. Energianpeittoaste ~80% eli alakantissa.
Kahdella 33kW pumpulla kaivoja pitäisi olla 6*270m eli vielä tuokin onnistuu kuudella kaivolla. Energianpeitto on ~95% eli yläkantissa.

[Dr.Fell]

300Mwh kulutuksella tehontarve on arvioidulla 20000kWh käyttöveden energiakulustuksella 113kW.
Tällöin esim.85kW laite olisi sopiva, tehonpeitto olisi n.73% ja energianpeitto 97,5%
Kaivot olisi 6x300m.
Lämpöpumpun teho riittää noin -14C pakkasasteeseen saakka.

[Dowser]

Ja vielä varoituksena, kaivoja ei saa porata viistoporauksella viuhkaan.
Silloin saadaan huomattavasti vähemmän lämpötehoa maasta.

Moi,

takerrun vähän tähän koska olen väitteen ennenkin kuullut. Onko tästä jotain oikeaa tietoakin, mikä on tuo "huomattavasti vähemmän"? Parissa vanhassa (2000 ja 2006) ruotsalaislähteessä eroa ei pidetä niin isona kuin voisi ensialkuun kuvitella:

Laskennallinen paperi termisistä vaikutuksista:

För att jämföra det dimensionerande fallet mot det verkliga utfallet jämförs förångnings-temperaturen, och den förbrukade elenergin när lagret kyls vid värmepumpdrift. Skillnadernai förångningstemperatur, i genomsnitt över årets timmar blir endast -0,028°C. Det leder teoretiskt till en merkonsumtion av ca 2 MWh eller 0,26% vilket ligger helt inomfelmarginalen för den beräkningsmetod som använts.Skillnaden mellan det teoretiska fallet och det verkliga är alltså mycket liten vilket innebär attfelborrningen inte kommer att ha någon betydelse för vare sig borrhålslagrets funktion eller ekonomi.

Lähde:
http://www.scribd.com/doc/6983899/Examensarbete-Utvardering-Av-Borrh%C3%A5lslagret-i-Vallingby-Centrum

10 asteen kulma riittää:

Skillnaden i erforderligt borrhålsdjup minskar dock om borrhålen vinklas. Vi ser även att den största förbättringen sker för vinklar upp till 10 graders lutning. Därefter är avståndet mellan borrhålen på djupet redan så stort att ytterligare ökning av gradningen inte gör någon större skillnad.

Lähde:
http://www.svepinfo.se/aktuellt/nyhetsarkiv/2000/bergvarmesystem-med-fler-an-en-energibrunn/

Toki viuhkan muoto, asettelu ja menetetty syvin kohta kallistettaessa vaikuttavat varmasti hieman. Mutta paljonko on paljon tässä tapauksessa, onko asiasta esim. tuoreempia tutkimuksia?

[tomppeli]

Eteläisessä Suomessa toimiva iso maalämpöalan pioneeriyrittäjä on käyttänyt viuhkaan poraustekniikkaa ja isoissakin kohteissa on ilmennyt ongelmia kaivojen energiansaannon kanssa.
Nyt on ilmeisesti meneillään oikeustapauksiakin asiasta.

Jos porataan esimerkiksi 4 kpl kaivoja samasta pisteestä viuhkaan, aukeaa viuhka melko pienessä kulmassa ja kaivojen yläosat ovat liian lähellä toisiaan.
Lisäksi ilmeisesti käy helposti niin, että maan vetovoima kääntää suuremman lähtökulman vähitellen pienemmäksi ja poraussuunta kääntyy vähitellen lähemmäksi kohtisuoraa alaspäin.
Viuhka ei siis aukeakaan toivotusti.
Tosin tiedetään sekin, että erilaiset kallioperän kerrostumat ohjaavat porauksen linjaa, mutta kaikissa porauksissa on satunnaisuuden lisänä tuo gravitaatiovoiman komponentti mukana.

Jos haluat tieteellisempää taustaa asialle, kannattaa ottaa yhteyttä GTK:n Kokkolaan. http://www.gtk.fi/gtk/organisaatio/yhteystiedot/
Heillä taitaa olla hallussaan maamme paras asiantuntemus.

[Dowser]

Eteläisessä Suomessa toimiva iso maalämpöalan pioneeriyrittäjä on käyttänyt viuhkaan poraustekniikkaa ja isoissakin kohteissa on ilmennyt ongelmia kaivojen energiansaannon kanssa.
Nyt on ilmeisesti meneillään oikeustapauksiakin asiasta.

Jos porataan esimerkiksi 4 kpl kaivoja samasta pisteestä viuhkaan, aukeaa viuhka melko pienessä kulmassa ja kaivojen yläosat ovat liian lähellä toisiaan.
Lisäksi ilmeisesti käy helposti niin, että maan vetovoima kääntää suuremman lähtökulman vähitellen pienemmäksi ja poraussuunta kääntyy vähitellen lähemmäksi kohtisuoraa alaspäin.
Viuhka ei siis aukeakaan toivotusti.
Tosin tiedetään sekin, että erilaiset kallioperän kerrostumat ohjaavat porauksen linjaa, mutta kaikissa porauksissa on satunnaisuuden lisänä tuo gravitaatiovoiman komponentti mukana.

Jos haluat tieteellisempää taustaa asialle, kannattaa ottaa yhteyttä GTK:n Kokkolaan. http://www.gtk.fi/gtk/organisaatio/yhteystiedot/
Heillä taitaa olla hallussaan maamme paras asiantuntemus.

Mielenkiintoista. Epäilisin että noissa energiansaannoissa voi olla jossain muualla se ongelma (perusmitoitus, oletettua paljon heikompi lämmönjohtokyky, laskettua suurempi energiankäyttö jne) kuin kaivojen vinoudessa, mikäli tällainen tapaus on.

Gravitaation voima näissä on näkemieni mitattujen reikien osalta tuntumana taas yllättävän pieni. Melkein aina kun kuvan mittauksesta olen nähnyt, niin kaivon loppupää kiertää keskikohdasta ulospäin. Syytä en osaa sanoa, koveneeko kallio tms. Joissain tapauksissa näistä on huolestuttu ja koitettu suoristaa laittamalla porakankien väliin lähes läpimitan kokoisa ohjureita jotka ohjaavat reikää suoremmaksi. Mutta luultavimmin enneminkin tuollaisissa nipuissa kaivot "hajoavat" todennäköisemmin kuin "menevät nippuun". Pitänee kysellä GTK:lta onko heillä tietoja asiasta.

Ks. esim sivu 7:
http://www.miningcongress.com/pdf/presentations-downloads/Wassara-Peter-Johansson-1.pdf

[sam68]

Näissä viuhkaan poratuissahan on ongelmana tuo kaivojen yläpään jäätyminen. Millä tuon voisi helposti estää?
No eristämällä putket esim 20m matkalta kun siitä ei kuitenkaan ole tarkoitus ottaa lämpöä.. 

[Dowser]

Näissä viuhkaan poratuissahan on ongelmana tuo kaivojen yläpään jäätyminen. Millä tuon voisi helposti estää?
No eristämällä putket esim 20m matkalta kun siitä ei kuitenkaan ole tarkoitus ottaa lämpöä.. 

Onko?

Kaikki kaivot jäätyvät, jos jäätyvät, yläpäästään. Nämä toki taas hiukan herkemmin, kun vaikuttavat varmastikin toisiinsa. Jäätyminen luonnollisesti tapahtuu kun otetaan joko hetkellisesti aivan liikaa tehoa tai imetään energiastaan kenttä kuivaksi. Jälkimmäinen on helpompi toteuttaa. Mutta onko näissä todellinen ero verraten samaan kokoisen pystykaivoilla tehtyyn kenttään? Onko tuo ongelma kuinka yleinen ja tuttu?

Toki tuo eristys auttaisi, jos näin on. Ja aina parempi kenttä tulee, jos voi porata suoraan. Mutta ahtailla tonteilla vinoporaamisella voi luonnollisesti tavoittaa huikean määrän enemmän kiveä kuin suorilla kaivoilla. Maatöissäkin voi säästää, kun vaakavetoja tulee vähemmän. Lisäksi saa jonkinlaisen kierronkin kaivoihin aikaiseksi kohtuu pumppauskuluilla verraten tapauksiin jossa vaakavetoa vedetään kymmeniä metrejä maanpäällä kun kaivoja yhdistellään.

[seppaant]

Mutta ahtailla tonteilla vinoporaamisella voi luonnollisesti tavoittaa huikean määrän enemmän kiveä kuin suorilla kaivoilla.

Mutta mitä naapurit sanoo kun kaivot menee heidän puolelle?

ATS

[sam68]

Mutta ahtailla tonteilla vinoporaamisella voi luonnollisesti tavoittaa huikean määrän enemmän kiveä kuin suorilla kaivoilla.

Mutta mitä naapurit sanoo kun kaivot menee heidän puolelle?

ATS

Hyvä kysymys. Tätä tekniikkaa käytetään usein kerrostalokohteissa kun tontti on todella ahdas. Kyllähän lähes kaikki taajamassa suoraan tehdyt porakaivot menevät naapurin puolelle mutta ei kerrota sitä kenellekään..

[Dowser]

Mutta ahtailla tonteilla vinoporaamisella voi luonnollisesti tavoittaa huikean määrän enemmän kiveä kuin suorilla kaivoilla.

Mutta mitä naapurit sanoo kun kaivot menee heidän puolelle?

ATS

Hyvä kysymys. Tätä tekniikkaa käytetään usein kerrostalokohteissa kun tontti on todella ahdas. Kyllähän lähes kaikki taajamassa suoraan tehdyt porakaivot menevät naapurin puolelle mutta ei kerrota sitä kenellekään..

Erinomainen kysymys. Naapureita suojelee osaksi rakennusvalvonta, joka vaatii yleensä kaivon lähtöpisteen riittävän kauaksi rajasta sekä suuntauksen - laskennallinen loppupiste pitäisi myös piirtää. Monessa kunnassa kyllä annetaan käyttää esim. tie/puistoalueita maan alla hyödyksi - aina ei. Yksi lämpökaivojen lupaprosessin lähtökohdista oli valvonnalla huolehtia naapureiden oikeudesta rakentaa myös lämpökaivojärjestelmä siten että kaivoille tulee minimietäisyydet.

Käsittääkseni tontin omistaja omistaa maan vain siihen syvyyteen kuin pystyy hyödyntämään. Maanalaisessa rakentamisessa lainsäädäntö kai laahaa vähän perässä. Edelleen kuitenkin uskon että valtaosassa tapauksia ao. menetelmä toimii ja järkevästi suunnatut kaivot aiheuttavat toisilleen vain lähinnä marginaalisia vaikutuksia kuten pystykaivoissakin.

[tomppeli]

Tässä linkki yhteen kuvaan, jossa näkyy kolmen kaivon porauksen lähdöt. http://lampopumput.info/foorumi/index.php?PHPSESSID=n0ushid4v2uuctk0n49iojs5g6&action=dlattach;topic=20050.0;attach=39326
Kuva on täältä: http://lampopumput.info/foorumi/index.php?PHPSESSID=n0ushid4v2uuctk0n49iojs5g6&topic=20050.msg257057#msg257057
Ainakin kaivojen alkuosassa on pitkästi kylmää aluetta.
Kaivoista ylös nouseva maakiertoneste ei ainakaan lämpene tuolla alueella; saattaa jopa jäähtyä ja sillä tavalla sulattaa "ikiroutaa".

[Dowser]

Tässä linkki yhteen kuvaan, jossa näkyy kolmen kaivon porauksen lähdöt. http://lampopumput.info/foorumi/index.php?PHPSESSID=n0ushid4v2uuctk0n49iojs5g6&action=dlattach;topic=20050.0;attach=39326
Kuva on täältä: http://lampopumput.info/foorumi/index.php?PHPSESSID=n0ushid4v2uuctk0n49iojs5g6&topic=20050.msg257057#msg257057
Ainakin kaivojen alkuosassa on pitkästi kylmää aluetta.
Kaivoista ylös nouseva maakiertoneste ei ainakaan lämpene tuolla alueella; saattaa jopa jäähtyä ja sillä tavalla sulattaa "ikiroutaa".

Kiitos linkeistä. Kova keskustelu tuolla foorumilla aiheesta - ensimmäisenä kyllä vieläkin herää epäilys että noinkohan pelkkä vinous aiheuttaisi ongelmia. Viitataan kyllä ohjeisiin ja tutkimuksiin, muttei ole linkkiä. Tekisi mieli nähdä jotain lukujakin taustalle. Esim. tuosta mainitusta kohteesta, paljonko revitään kWh/m? Mitä on laskettu tehoksi per kaivometri etc. auttaisi vähän arvioimaan.

Samalla tavalla yksittäisen pystyn kaivon kanssa kaivojen alkuosaan tulee koneelta kylmempää nestettä kuin kaivosta nouseva ja yläosaan vaikuttaa pinnan ulkolämpötila jne. Ja jäähdyttäähän se. Ja samalla tavalla sen ikiroutaankin saa, jos haluaa. Huolet veks, jos alla on riittävästi kiveä ja lämpöä. 

[Paul M]

Kiitos. Tässä tapauksessa vaikuttaa siltä, että voitaisiin porata suoraan 6 kpl 300 m reikiä. Mitä tuollaiset mahtavat kustantaa?

Sik-sakillekin olisi tilaa 15-20 m kaistaleella, jolloin reikien keskinäinen etäisyys kasvaisi Tuottaisiko tuollainen yhtään mitään etua? Lämpövuohan tulee kohti 77 m kaistaletta pääosin sivulta vielä melko kaukana kaistaleesta. Tai no tuleehan alhaalta päinkin jotain ja tuolle osuudelle syntyy isompi ala kulkea.

[sam68]

Hinta riippuu paikkakunnasta mutta sanotaan että normioloissa porattuna reippaasti alle 30€/m. Porausjäte vaatii pari tonnia.

[tomppeli]

Sik-sakillekin olisi tilaa 15-20 m kaistaleella, jolloin reikien keskinäinen etäisyys kasvaisi Tuottaisiko tuollainen yhtään mitään etua? Lämpövuohan tulee kohti 77 m kaistaletta pääosin sivulta vielä melko kaukana kaistaleesta. Tai no tuleehan alhaalta päinkin jotain ja tuolle osuudelle syntyy isompi ala kulkea.

Sik-sak´ista on hyötyä. Kasvaahan keruun alue ja kuutiot sillä tavalla.

[sailor]

Millaista tehoa ja huipputehoa voi odottaa, kun on 6 kpl 200 m kaivoja 15 m välein rinnakkain? Olisiko eduksi porata reunimmaiset vaikka 300 m syvinä? Pohjavesi tulee noin 5 m kohdalla. Harkitaan tässä asuin- liikerakennuksen muuttamista maalämmölle. Vuosikulutus oli 2010 noin 300 MWh ja leutona talvena voi olla 230 MWh. Äärimmäiset eli eniten tehoa vaativat tilat muutetaan matalalämpöpattereille. Rakennus on vm 80.

Tuo kaivojen määrä tulee siitä, että on pitkä ja kapea alue käytettävissä.

Ei taida tuon ikäisessä talossa olla mitään lämmöntalteenottoa? Ulospuhallettavasta ilmasta saisi kaivoille kilowattitolkulla lisälämpöä.

[Paul M]

Huippareilla koko rakennus. Poistoilman lämpösisältö on merkittävä. Kaivoille kannattaisi aivan varmasti ajaa poistoilman lämpö kesät talvet. Mutta oikeasti on pohdinnassa ilmanvaihdon uusiminen.

[tomppeli]

Kunnollisella lämmöntalteenotolla varustettu ilmanvaihto vähentää lämmitystarvetta melkein 30%
verrattuna pelkkään koneelliseen poistoon ja korvausilman ottamiseen suoraan ulkoa. 
Maalämmön hankintahinta laskee,  kun riittää vähän pienempitehoinen pumppu ja vähemmän lämpökaivoja.

Säästön suuruus riippuu kuitenkin kovasti siitä, kuinka isotehoisesti ilmanvaihtoa on käytetty.
Useinkin uusi ilmanvaihto on tehokkaampi, ilmaa vaihtuu enemmän ja säästö voi jäädä siksi ennakoitua pienemmäksi.

[tomppeli]

Huippareilla koko rakennus. Poistoilman lämpösisältö on merkittävä. Kaivoille kannattaisi aivan varmasti ajaa poistoilman lämpö kesät talvet. Mutta oikeasti on pohdinnassa ilmanvaihdon uusiminen.

Laitoin liitteeksi omaan postaukseesi jonkinlaisen kaivomitoituksen.
Mitoitus laskettu 15 metrisellä kaivojen välisellä etäisyydellä.
Jos etäisyyttä saisi lisää, paranisi saanto jonkin verran.