Maalämpökaivot eivät ole ikuisia – Lämpöä saa kaivosta 30–50 vuotta

[naur1s]

No niin, tein sitten hukkainvestoinnin ja rahat meni hyväuskoiselta kankkulan kaivoon:

https://tekniikanmaailma.fi/lehti/5a-2023/maalampokaivo-jaahtyy-vuosien-mittaan/

Alkua lukuunottamatta maksumuurin takana. Jos jollain on lukuoikeudet, voisi cooypastea tännekin.

[Roori]

No niin, tein sitten hukkainvestoinnin ja rahat meni hyväuskoiselta kankkulan kaivoon:

https://tekniikanmaailma.fi/lehti/5a-2023/maalampokaivo-jaahtyy-vuosien-mittaan/

Alkua lukuunottamatta maksumuurin takana. Jos jollain on lukuoikeudet, voisi cooypastea tännekin.

Miten niin tuli hukkainvestointi, jäätyykö talvella?

[luu5]

Luin sarkasmia alustuksesta.

[naur1s]

Miten niin tuli hukkainvestointi, jäätyykö talvella?

Yritin olla sarkastinen.

[tomppeli]

Jos kaivo on alimitoitettu, eikä kaivon läpi kulje pohjaveden virtausta, on todennäköistä, että kaivo viilenee vähitellen huomattavasti.
Viileneminen on nopeinta ensimmäisenä vuotena.
Viileneminen hidastuu vuosien kuluessa.
Jossain vaiheessa saavutetaan lähes tasapainotilanne.
Asiaa pahentaa, jos lähistöllä on muitakin energiakaivoja.
Naapurikaivot saattavat estä tätä tasapainotilanteen syntymistä.
Lämpö siirtyy korkeammasta lämpötilasta viileämpään.
Ympäristöstä ei kuitenkaan siirry uutta lämpöenergiavarantoa, kun sekin on kuormitettu suunnilleen samaan, alhaiseen lämpötilaan.
Alueella, jossa on naapurikaivoja, on syytä porata vähän syvemmälle, jotta saadaan käyttöön suurempi lämpövarasto.

[maalämpöilija]

Jos kaivo on alimitoitettu, eikä kaivon läpi kulje pohjaveden virtausta, on todennäköistä, että kaivo viilenee vähitellen huomattavasti.
Viileneminen on nopeinta ensimmäisenä vuotena.
Viileneminen hidastuu vuosien kuluessa.
Jossain vaiheessa saavutetaan lähes tasapainotilanne.
Asiaa pahentaa, jos lähistöllä on muitakin energiakaivoja.
Naapurikaivot saattavat estä tätä tasapainotilanteen syntymistä.
Lämpö siirtyy korkeammasta lämpötilasta viileämpään.
Ympäristöstä ei kuitenkaan siirry uutta lämpöenergiavarantoa, kun sekin on kuormitettu suunnilleen samaan, alhaiseen lämpötilaan.
Alueella, jossa on naapurikaivoja, on syytä porata vähän syvemmälle, jotta saadaan käyttöön suurempi lämpövarasto.

Minkälaisillä etäisyyksillä voidaan olettaa viereisten kaivojen vaikuttavan? Ymmärrän ettei tähän voi antaa tarkaa vastausta, mutta jos kunnan rakennusohjeissa raja on 15 metriä tai sitten kaivon etäisyys on 50 tai 100 metriä.

[tomppeli]

Kaivon vaikutus toiseen kaivoon yltää noin 70 - 100 metriin.
Silloin vaikutus on kuitenkin varsin vähäinen.

Jo kahden kaivon välinen etäisyys on vain 25 metriä, on vaikutus jo melkoinen ja edellyttää jo noin 5 - 10 % lisäsyvyyttä
Jos kaivojen etäisyys on vain 15 m, tarvitaan noin 20 % lisäsyvyyttä.

Jos on kolme kaivoa rivissä 20 metrin välein, tarvitaan noin 45 % lisäsyvyyttä.
Keskimmäisen kaivon tilanne on huonoin, koska se molemmilla puolilla on naapurikaivo varastamassa energiaa yhteisestä varastosta.

[aksutre]

Pitkälti pohjaveden virtauksesta tuo kaivon lämpö on kiinni. Ruotsissa mitattu 260m kaivon lämmöt, karkeasti menomatkalla, sininen käppyrä lämpiää 3.5 astetta ja palatessa punainen käppyrä lämpiää vain alle yhden asteen. Kaivossa kiertävän nesteen lämpö seuraa pitkälti ympäröivän pohjaveden lämpötilaa, siniset pisteet oikealla.

Oma kaivo on keskimmäinen kolmen kaivon rivissä, välit 15-25m ja kaivosta tulee nyt 4.8 astetta ja menee 1.7 astetta. On vähän provosoiva tarkoitushakuinen tuo otsikko, kyllä kaivon pitää olla pahasti alimitoitettu että jäähtyisi täysin.

[kotte]

Tuo alkuperäinen lehtijuttu on kirjoitettu aika lailla suurten kohteiden näkökulmasta kuten tiheään kaavoitettujen rivitaloalueiden tai kerrostalokohteiden, jollaisia on suurissa kaupungeissa eniten, mutta joiden määrä on aivan viime vuosina lisääntynyt selvästi. Noiden niukasti mitoitettujen ja tiheään porattujen kaivojen mahdollisesta jäähtymisestä on jutussa esitetty lähinnä kvalitaatiivisia toteamuksia ja lupaprosessin edellyttämiä raja-arvoja, jotka eivät mene niinkään syvälle kuin @Tomppeli 'n luvut edellä. Jutussa aika paljon korostetaan kaivon rasituksen vähentämistä ja jäähtymän pitämistä kurissa tuomalla tavalla tai toisella hukkalämpöä hyödyksi kaivopiirien tueksi tai toteuttamalla hybridilämmitysjärjestelmä, jos tilanne on tuollainen kriittinen kaivojen jäähtymisen kannalta.

Kokonainen kaivokenttä joka koostuu syvistä kaivoista saattaisi olla lämmön palautuksen kannalta hedelmällisin tapaus, mutta pitkäaikaisia kokemuksia syvistä kaivoista on toistaiseksi niukahkosti. Jutussa myös viitataan monen kerrostalon kohdalta puuttuvaan ilmanvaihdon poistoilman lämmöntalteenottoon, mistä saataisiin lisää lämpöä maapiirin tueksi ja tuota lämpöä olisi kesäaikaan ylimäärä myös maahan palautettavaksi (vähäisellä ylimääräisen sähkön käytöllä). Tietenkin rakennuksen maajäähdytys vaikkapa puhallinkonvektorein antaisi lisää palautettavaa lämpöä pelkän liuoksen pumppauksen kustannuksin taloyhtiölle (osakas vastaisi oman puhallinkonvektorin virrankulutuksesta eli käytännössä puhaltimen sähkönkulutuksesta, jonka määrä mitataan asunnon sähkömittarilla) -- tämä vain omana lisäyksenäni lehtijuttuun.

[tomppeli]

Tiheään rakennetuilla alueilla on syytä porata lämpökaivot reilusti syvemmiksi, mutta samalla syntyy ongelma keruun nestekierron kasvavasta virtausvastuksesta.
Tarvitaan isompi läpimittainen keruun putkitus, jotta keruun kierron painehäviö ei nouse liikaa.

Keruun dT olisi hyvä pitää riittävän alhaisena, alle 4 K.
Jos putkiläpimittaa ei kasvateta, tarvitaan dT -arvon kurissa pitämiseen isompitehoinen keruun kiertopumppu, joka puolestaan lisää sähkön kulutusta ja huonontaa COP -arvoa.

Isommat putket eivät mahdu 110 mm porareikään.
160 milliset poraukset ja 50 - 60 milliset keräimet tarvitaan 300 metrisissä kaivoissa.

[aksutre]

Suurin ongelma noissa KT/RT kohteissa on tarjousten alimitoitus, tehopeitto on 60-70%. Kun esim. oikeasti pitkässä juoksussa tarvitaan 80kW tehoinen pumppu ja 1.7km kaivot, niin tarjotaan 50kW pumppu ja 1.1km kaivot. On muutaman kymppitonnin halvempi.

Alimitoituksessa alkavat ongelmat näkyä jo viiden vuoden kuluttua, kaivo viilenee ja sähkönkulutus nousee. 45mm putkea tarjotaan 300m kaivoihin, 50mm putkea en ole tarjouksissa nähnyt.

Nykyään on mahdollista porata syviä kaivoja 400-600m, niitä voidaan tehdä vähemmän niin kenttä mahtuu paremmin tontille eikä häiritse viereisiä kaivoja.

OK taloa ja KT/RT kohteita on huono verrata, OK talossa pumppu voi välillä huilata ja kaivo palautua, KT/RT kohteissa tarvitaan käyttövettä jatkuvasti. Harvoin näkee että lämmityskaudella kaikki kompressorit olisi seis.

[jmaja]

Mulle olisi tullut 50 mm keräin 125 mm kaivoon. Ei tarvita siis 160 mm porausta.

Invertteripumpun kanssa ei ehkä ole tarpeen niin paljoa stressata dT:stä ja keruupumpun sähkönkäytöstä, kun kovin harvoin otetaan suurempia tehoja.

[T5ID]

Mulle tuli viime marraskuussa 114 mm reikään 50 keräimet. Rototec teki. Helppo talvi, mutta toistaiseksi vaikuttaa toimivalta, patteritalon cop 4,7 tältä ajalta (lämmitys). Sähkövastus estetty.

[kotte]

Nykyään on mahdollista porata syviä kaivoja 400-600m, niitä voidaan tehdä vähemmän niin kenttä mahtuu paremmin tontille eikä häiritse viereisiä kaivoja.

OK taloa ja KT/RT kohteita on huono verrata, OK talossa pumppu voi välillä huilata ja kaivo palautua, KT/RT kohteissa tarvitaan käyttövettä jatkuvasti. Harvoin näkee että lämmityskaudella kaikki kompressorit olisi seis.

Kuten tuossa alkuperäisessä lehtijutussakin todettiin, toistaiseksi syvälle poratuista tiheistä kaivokentistä ei ole kovin pitkäaikaista kokemusta. Kallioperän lämmönjohtavuus ei syvemmällä paremmaksi muutu ja pohjaveden uutta lämpöä käytetyn tilalle tuovat virtaukset vähenevät, mitä syvemmälle mennään. Syvältä johtuvan geotermisen lämmön vuo on suhteessa olematon verrattuna lämpömäärään, jota totutusti kaivolta odotetaan porattua metriä kohti ja pinnalta johtuvan lämmön vuo heikkenee absoluuttisestkin koko kaivokentän syvyydeltä summattuna syvyyden lisääntyessä.

Mainituista syistä on hyvät teoreettiset perusteet olettaa, että vuosikymmenien kuluessa syvistä kaivoista saatavilla oleva lämmön määrä jatkuvasti vähenee, ellei tilalle tuoda jostakin korvaavaa lämpöenergiaa. Toki hidastumisen tahtikin vähitellen loivenee, mutta mitään ehdotonta rajaa ei tule vastaan, vaikka kallio kylmenisi kymmenilläkin asteilla. Syvien suoranaisten kaivokenttien poraaminen korkeille kerrostaloille laajemmilla tiheästi rakennetuille alueille tuottaa kestävää maalämpöä vain, jos kaivokenttään suhtaudutaan kuin matalalämpötilaiseen lämpövarastoon, jonne lämpimänä vuodenaikana varataan rakennuksesta ja ympäristöstä edullisesti saatavaa lämpöä puretun tilalle. Kysymystä ei voi tiheästi rakennetetuilla seuduilla ratkaista pelkästään kiinteistökohtaisesti, vaan vaaditaan kaupunginosatasolla tapahtuvaa maalämmön latauksen koordinointia, jos maalämpö todellakin muuttuu alueella vallitsevaksi lämmön lähteeksi.