Mitoituspyyntö Kangasala

[UunoTahvo]

Hei!
Tälläiseen kohteeseen ollaan suunnittelemassa maalämpöä:

-   Kangasala 1980 rakennettu omakotitalo laatan päällä
-   Talossa puulämmitys, jonka vuosikulutus ollut noin 16 - 20 m3 kahdella asujalla
-   Talossa patterilämmitys
-   Painovoimainen ilmanvaihto, keittiössä käsikytkimellä toimiva huippuimuri
-   Tilat yhdessä kerroksessa
-   Rakennusala 194 m2, huoneistoala 139m2 ja rakennustilavuus 430 m3. Huonekorkeus 2,5m ja lämpimiä huonetiloja noin 350 m3. Lisäksi varasto 20 m3 on puolilämmin tila korkeudeltaan 3m.
-   Ulkoseinissä eristevillaa 175mm, yläpohjassa 250mm, alapohjassa 150mm
-   Talossa 3-lasiset alkuperäiset ikkunat. Ikkunoiden pinta-ala ”normaali”.
-       Tarkoitus toteuttaa lämmönkeruu maapiirillä, koska talon vieressä savipeltoa ja innokas kaivajakin on ilmoittautunut

[tomppeli]

Tervetuloa mukaan foorumille!
Koetin tehdä laskelman ja liitin siitä tulosteen omaan viestiisi.
Jos laskelman lähtötiedoissa on virheellisyyksiä, kerro niistä ja korjaan ne. Korjaaminen on helppoa.

Laskelmassa olevan lämpöpumpun antoteho 7,1 kW (= lämmitysteho),
pitää katsoa pumpun valmistajan tiedoista B0 W50 tai B0 W55 olosuhteissa.
B0 W35 olosuhteissa ilmoitettu lämmitysteho on isompi ja se saavutetaan vain lattialämmityksellä eikä päde patterilämmityksellä.
Jos kohteessa on vain osaksikin patterilämmitys, on mitoitus tehtävä patterilämmityksen mukaisesti.

Tässä laskelman tulos tiivistettynä:
Talo  ”UunoTahvo”   KANGASALA (Pirkanmaa)
VUOTUINEN LÄMMITYSTARVE:  PATTERILÄMMITYS  -  COP -laskennassa 39 °C -  menovesi lämpötila max 45 °C
LÄMMITYSTARVE ILMAN LÄMMINTÄ KÄYTTÖVETTÄ  -  MUT = -29 °C
- Asunto-osa 1980: Patterilämmitys, 22 °C, 139 m2, 348 m3:   5,54 kW   17 128 kWh
- Varasto 1980: Patterilämmitys, 13 °C, 20 m2, 60 m3:      0,73 kW   1 645 kWh
RAKENNUKSEN  LÄMPÖHÄVIÖT  YHTEENSÄ   6,27 kW   18 773 kWh

• Kiinteistö,  159 m2,  408 m3    4,1 COP   5,92 kW   18 773 kWh
- Lämmin käyttövesi,   varaajatilavuus   0,157 m3 / 50 °C   2,8 COP   1,21 kW   4 800 kWh
- Yhteensä         3,7 SCOP   7,1 kWh   23 573 kWh
- Vähennetään taloussähkön lämmitysvaikutus   -1 663 kWh   0,50 kW   21 910 kWh
- Ei huomioitu mitään lisälämmitysmuotoja    0 kWh   0,00 kW   21 910 kWh
- Maalämmöllä tuotetaan            7,10 kW   21 910 kWh
- Sähkövastuksella tuotettavaksi jää      0 kWh
  Yhteensä  ( E luku = 108   Luokka = C )   21 910 kWh

Tarvittava lämmityslaitteen lämmitysteho   7,1 kW
- Valitun lämmityslaitteen lämmitysteho,  ( Optimiteho )   7,1 kW
- Valitun lämpöpumpun teho riittää saakka   -29 °C
▪ Maasta kerätään    ( 3,7 COP)   5,4 kW   16 043 kWh
▪ Sähkölaitokselta tulee pumpun käyttösähköä   5 867 kWh
▪ Ostosähköä yhteensä  (pumpun käyttösähkö + vastuslämmitystä  0 kWh)   5 867 kWh
▪ Ei ole ilmanvaihdon jälkilämmitystä  sähköllä!    0 kWh

Tarvitaan 177 aktiivimetrin lämpökaivo. Keruun virtaus oltava vähintään 0,4 l/s (= 24 l/minuutissa).
- Kaivossa aktiivisyvyyttä 177 m + kaivon yläosassa vedetöntä osuutta 4 m.    Poraussyvyys   181 m
- Kaivoon tarvittavan keräimen pituus 2 x 181 metriä.   Putkea kaivossa yhteensä   362 m
- Liitäntäputkitus pumpulta kaivolle.  Etäisyys kaivolle = 10 m      2 kpl   PE40x3.7   20 m
Kaivon aktiivisyvyydellä tarkoitetaan sitä kaivon syvyyttä, jossa keruuputkisto on aina veden ympäröimänä.

Alla keruupiirin painehäviö sileäseinämäisille keräinputkille virtauksella 0,4 l/s = 24 l/min = 1440 l/h:
• Kaivon painehäviö 0,4 l/sek virtauksella ja PE40*2.4 putkilla, ΔT = 3,3 K      35 kPa (0,35 bar)

• Tai vaakakeruupiiri, kostea savi, 383 metriä  = 1 x 400 m PEM40x3.7  SINIRAITA. 56 kPa (0,56 bar) (toimii jotenkuten invertterikoneella)
• Tai vaakakeruupiiri, kostea savi, 383 metriä  = 1 x 400 m PEM50x4,6  SINIRAITA. 20 kPa (0,20 bar) (toimii sekä on/off, että invertterikoneella)
...
Jos haluat, lähetän koko laskelman sinulle tavalliseen sähköpostiisi. Silloin voisit itse korjata virheelliset lähtötiedot.
Laskentaohjelman avaamiseen tarvitaan koneellesi ladattu ilmainen LibreOffice -toimisto-ohjelma.
Laskentapohja on myöskin ladattavissa täältä.

Tämäkin mitoituslaskelma on vain suuntaa antava; ei ole mikään takuumitoitus.
Luotettavimman suunnittelun ja mitoituksen saat paikalliselta alan ammattisuunnittelijalta.

[UunoTahvo]

Kiitokset Tomppelille laskelmasta!
Maapiirin upotussyvyyteen liittyen olisin vielä kysynyt kommentteja. Aihetta googlettaessa tuli sellainen tapaus vastaan, maapiirin peltoon upotuksen jälkeen pellon sajaojat olivat jäätyneet eikä pelto kuivunut enää samoin kuin ennen. Joku kokeneempi osaa varmaan esittää teorian, onko maapiirin mitoituksessa ollut tällöin joku mahdollinen virhe esim. liian lyhyt keruuputki tai väärä upotussyvyys?
Jokun kemmontoi myös sitä, että putkien upotus liian syvälle voi aiheuttaa "ikiroudan" eli kesän aikana maaperä ei ehdi lämpiään kunnolla.

[Kuumaa_kalliosta]

Aihetta googlettaessa tuli sellainen tapaus vastaan, maapiirin peltoon upotuksen jälkeen pellon sajaojat olivat jäätyneet eikä pelto kuivunut enää samoin kuin ennen. Joku kokeneempi osaa varmaan esittää teorian, onko maapiirin mitoituksessa ollut tällöin joku mahdollinen virhe esim. liian lyhyt keruuputki tai väärä upotussyvyys?

Tämä on voinut liittyä juuri näihin kahteen syyhyn. Jos keruupiiri on liian lyhyt, keruunesteen lämpötila putoaa reilusti pakkaselle ja keruupiirin ympäristö jäätyy kunnolla. Kannattaa laittaa mieluiten 50 mm:n keruuputki, jolloin neste kiertää pienemmällä virtausvastuksella. Liian matala upotussyvyys voi aiheuttaa sen, että keruuputken päällä olevat salaojat jäätyvät ja että maaperästä ei saada ammennettua suurinta mahdollista määrää lämpöä. Sinänsä kostea savi on ihanteellinen maaperä keruupiirille.

Jokun kemmontoi myös sitä, että putkien upotus liian syvälle voi aiheuttaa "ikiroudan" eli kesän aikana maaperä ei ehdi lämpiään kunnolla.

Tämä on ilmeisen vanhentunut käsitys. Noin puolitoista metriä on järkevä upotussyvyys. Lämpöä johtuu keruuputkille suunnilleen tuossa syvyydessä parhaiten joka suunnasta.

[UunoTahvo]

Eräs toimittaja tarjosi yhtä 600m keruupiiriä ja toinen kahta erillistä 300m keruupiiriä. Molemmat edelliset 40mm putkilla. Mitä muita käytännön eroja yhden tai kahden keruupiirin toteutuksella on?
Isommalla 50mm putkella saadaan hitaampi virtausnopeus. Ilmeisesti isompaa putkea toimitetaan pienemmissä keloissa. Tällöin voi tulla tarve tehdä liitoksia keruupiiriin. Miten nämä liitokset kannattaa tehdä? Onnistuuko joltain muulta kuin putkimieheltä?

[tomppeli]

Jos maalämpökone lämmittää 7 kW lämmitysteholla ja sen COP = 5,4 ja dT halutaan pitää arvossa 3,0 K,
nousee 600 metrisen 40x3.7 putkella tehdyn keruupirin ulkoinen painehäviö arvoo noin 102 kPa,
joka on aivan liikaa maalämpökoneen kiertopumpulla. Ei siis toimi.

Jos muuten sama, mutta 400 metriä 40x3.7 putkella, on painehäviö silloinkin 68 kPa, joka on liikaa.

Jos muuten sama, mutta 50x4.6 putkella, on painehäviö vain noin 33 kPa, joka on hyvä arvo.

Teillä riittänee 400 metriä 50x4.6 putkea, on painehäviö vain noin 22 kPa, joka on hyvä arvo.

2 lenkkiä x á 300 metriä 40x3.7 putkella, on painehäviö vain noin 17 kPa 68 kPa. Toimii hyvin ja tulisi hyvä keruupiiri.