Lämpökaivo jäätyy? Mikä avuksi

[rvn]

@Tupi

Toinen hirsitalon omistaja Rovaniemeltä ilmoittautuu. Minulla on paluu 0 ja -1 välillä koko talven ja kaivo jäätyy. Mutta kenellä kaivo ei jäädy täällä? Useamman tuoreen talon omistajan kanssa olen jutellut ja paluut on kaikilla pakkasella kun kuukauden keskilämpötila on -15. Epäilen että maaperä on kylmä ja valmistajan mitoituksissa käytetyt laskelmat ei sellaisenaan päde.

Mutta mikä on se ongelma jonka haluat ratkaista?

Minulla ongelma on paineen nousu kaivossa. Ratkaisuna toimii alkutalvesta tapahtuva kaivon sulatus; kiertopumppu täysille, kompura kiinni ja sähkövastukset käyttöön. Neljän tunnin sisään paine helpottaa. Se romahtaa äkillisesti takaisin normaaliksi joten jokin kova paine helpotttaa. Epäilen, että teräsputkiosuudella on jäätulppia joiden väliin jää vettä ja kun liuosputken pinta menee nollan pintaan, niin vesi pääsee purkautumaan muualle kaivoon. Tämän olen tänä talvena tehnyt kahdesti ja sulatuksen jälkeen menee kuukausi tai pidempään ilman ongelmia. Paineen nousu ei tapahdu äkillisesti, vaan se hiipii hitaasti ylöspäin, joten kaivo ei vaadi aktiiviseurantaa.

Huonontunutta hyötysuhdetta en pidä ongelmana, sillä sen korjaus, eli isompi kaivo, ei maksa koskaan itseään takaisin. Eli huonompi hyötysuhde on pelkästään tässä tarkastelussa se paras ratkaisu. Omalta osalta olen hyväksynyt kaivoin mitan vaikka se ei selkeästi riitä pitämään kaivoa sulana. Viisaammat voi tästä toki perustella toiseen suuntaan ja seuraako siitä ongelmia, että kaivoa pidetään jäässä noin 4kk vuodesta.

[Lappanen]

Joku jollakin foorumilla pähkäili, saisiko tuon kaivon yläosan jäätymistä ehkäistyä eristämällä kaivolle palaava putki esim. Armaflexilla sujuttaa putken päälle. Taitaisi jälkikäteen tehtynä vaatia vaan liitosten aukaisua kaivon päässä, itsellä ei ainakaan ole sulkuja kaivon päässä joten menisi läträämiseksi..

[rsaarela]

Joku jollakin foorumilla pähkäili, saisiko tuon kaivon yläosan jäätymistä ehkäistyä eristämällä kaivolle palaava putki esim. Armaflexilla sujuttaa putken päälle. Taitaisi jälkikäteen tehtynä vaatia vaan liitosten aukaisua kaivon päässä, itsellä ei ainakaan ole sulkuja kaivon päässä joten menisi läträämiseksi..

Armaflex voi halkaista leikkaamalla ja asennus putkeen, liimaus kontaktiliimalla, toimii.
On niillä siihen se niiden oma liimakin, jos haluaa.
Siis ihan käytetty menetelmä, liimailla armaflexiä.

[rvn]

Auttaisko tuo? Sehän jäätäisi heti siitä mistä eristys loppuu ja päältä ainakin näillä leveysasteilla. Silloin olisi taas kaksi jäätulppaa ja vesi välissä puristuksissa. Sulanapitokaapeli auttaisi, mutta omassa tapauksessa kun ei tiedä missä tuo jää tarkalleen aiheuttaa ongelmia, niin pitäisi pistää useampi kymmenen metriä kaapelia kaivoon. Ei varmaan tarvitsisi kuin kerran talvessa käyttää siinä virrat ja päästää paineet pois.

[Lappanen]

Armaflex voi halkaista leikkaamalla ja asennus putkeen, liimaus kontaktiliimalla, toimii.
On niillä siihen se niiden oma liimakin, jos haluaa.
Siis ihan käytetty menetelmä, liimailla armaflexiä.

Nojuu, kyllähän se noinkin onnistuu. Mutta ainakin itsellä vaakaputket lähtee kaivolta betonirenkaan läpi maan alla joten sitten menisi kaivuuhommiksi jos haluaisi niitä putkia sen verran ylös, että tulpan ja lämpökaivon välissä mahtuisi armafleksiä pujottelemaan ja liimailemaan.

Eihän tuota eristettä kai tarvitsisi kuin sille pätkälle missä menee metalliputki, jos se siitä on herkin jäätämään. Kaivolta palaava keruunestehän on sitten yleensä plussalla tai ainakin nollan pinnassa niin eikös tuo auta sitten osaltaan pitämään myös sitä jäätä poissa kun se pakkasella oleva putki on eristetty. Ei ainakaan nii nnopeasti pääsisi tianne eskaloitumaan.

[rvn]

Paine ongelmaahan ei ole jos paluu on nollassa vaikka se meno olisi -5. Paluuputken pinta lienee silloin kiinteästä jäästä vapaa ja sitä pitkin pääsee paine purkautumaan. Rovaniemellä on meno ja paluu pakkasella ja maa roudassa yli metrin matkalta. Paineongelma siis poistuu kun tehdään pystysuunnassa kanava mistä paine voi poistua. Minulla siis auttaa kun nostan paluun nollan pintaan. Viimeksi tein tuon tammikuun alussa ja siitä asti on pidellyt -10 tai kylmempää eikä ongelma toistu. Kaivo arvatenkin umpijäässä mutta se paineenalainen vesi tai muu sohjo pääsi tuolloin tammikuussa pois puristamasta putkia.

Pelkkä jää ei tietääkseni ole ongelma (viisaammat voi korjata onko se kuitenkin pitkässä juoksussa sellainen). Johan täällä on maapiiritkin tukevasti pakkasella.

[jmaja]

Minähän tuota eristystä jokunen aika sitten ehdotin potentiaaliseksi ratkaisuksi jäätymisen ehkäisyyn. Idea on eristää ohuesti. Tarkoitus on vain jakaa suuri kylmäkuorma pidemmälle matkalle. Menon kaivoon ollessa reilusti pakkasella tulee suuri lämpötilaero keruunesteestä kaivon veteen. Tällöin putken ulkopinta menee helposti pakkaselle ja jäätä kertyy muutenkin kylmään kaivon yläosaan. Jää johtaa vettä paremmin, joten jää paksunee.

Ohut eriste pitää eristeen ulkopinnan plussalla, mutta sallii kuitenkin jonkinlaisen lämmönsiirron. Estää myös lämmönsiirron kasvamista, jos jäätyisikin. Eristeen loppuessa keruuneste on jo lämpimämpää ja kaivokin on lämpimämpi.

Tämä ihan teoreettisella tasolla. En ole kokeillut enkä tiedä kokeillun.

Ehkä eriste voisi olla vain PE putkea? 50 mm putki halki ja ujuttaa päälle.

[tomppeli]

...Ehkä eriste voisi olla vain PE putkea? 50 mm putki halki ja ujuttaa päälle.

Tuntuisi ajatuksena järkevältä.
Toivottavasti joku pääsisi kokeilemaan tuota.

[euroshopperi]

Olen tätä aikaisemminkin ehdottanut maapiirin ja kaivon sekoituksena.
Kaivetaan tontille kaivoon menevälle putkelle 50 m maalenkki ja laitetaan 63 mm putkikieppi oikeaan syvyyteen. Vastapaineen nousu on tuollaisella pätkällä mitätön ja hidas virtaama tehostaa maalenkin lämmönvaihtoa. Kesällä lenkki latautuu auringosta ja saadaan ehkä jopa palautusta hieman kaivoon. Kustannukset on muutaman satasen. Kaivoon palaa joka tapauksessa siedettävämmällä lämmöllä liuos kompuralta, niin ehkä tuo toimisi hyvinkin. Ainakin se vastapaineen nousu sarjaan kytkettynä saadaan haltuun tarpeeksi suurella putken halkaisijalla. Ja kun tavoitteena ei ole kuin saada pudotettua tuo tulo kaivolle jonkun asteen, niin .....

[fraatti]

Ja kuten "Tomppeli" tuossa aiemmin totesi keruun suuri lämpötilaero yli 3 astetta saattaa olla merkki jäätymisongelmasta.

Tarkoittaako se jäätymisongelmaa että valmistaja on säätänyt pumppujen automaattisäädön softassa asentoon missä se pyytää lämpötilaeroksi 4 K? Se mitä tuota parametrointia tutkin niin tällöin asia oli niin. Aikaisemmissa 222-g malleissa ei ollut kuin toinen liuospuolen anturi. Uudemmassa taitaa olla jo kaksi toisen laskennallisen sijaan. Liekö samalla tullut PWM ohjattu pumppu?

[Halkoholisti evp]

Minä oon miettiny tuohon viileään kaivoon semmosta ratkaisua, että laittais vanhan ilmalämpöpumpun ulkoyksikön liuospiiriin. Hanat siihen, jolloin voisi kesäksi panna maalitkun kiertämään  tuon ulkoyksikön kautta. Sillä lämpiäis käyttövesi ja pesutilojen lattiat. Ja voishan sillä kesäpäivinä  ladata kaivoon lämmintä.

Oiskohan tuommosessa mitään itua. Niillä ulkoyksiköillähän käsittääkseni vois ottaa aika kovia tehoja, jotka siirtäis sinne kaivoon.

[Halkoholisti evp]

Laskin, että 1000 litran tuntivirtauksella ja 15 asteen lämpötilaerolla kenno tuottais noin 17,5 KW energiaa. Kiertovesipumpun kulutus tuosta ei paljoa tehoja veis. Äkkiä ajatellen ainakin tummosessa seisovavetisessä kaivossa vois toimia. Mutta voiskohan tuo ilmalämpöpumpun ulkoyksikkö toimia noin tehokkaasti ja tuommoisilla virtauksilla.

[jmaja]

Olen tätä aikaisemminkin ehdottanut maapiirin ja kaivon sekoituksena.
Kaivetaan tontille kaivoon menevälle putkelle 50 m maalenkki ja laitetaan 63 mm putkikieppi oikeaan syvyyteen. Vastapaineen nousu on tuollaisella pätkällä mitätön ja hidas virtaama tehostaa maalenkin lämmönvaihtoa.

Riittäähän tuohon jo 50 mm hienosti, jos keräin 40-50 mm. Ei se 50 m hirveästi tunnu. Riippuu sitten maaperästä paljonko tuosta on iloa. Sinänsä hyvä, ettei jäätyminen haittaa ellei sitten pilaa nurmikkoa tms. Teho voisi olla hyväkin, kun tuonne menee kaikista kylmin. Itse mietin vähän samaa logiikkaa betonoidulla matalalla kaivolla. Ei haittaa vaikka kuinka olisi pakkasella kunhan vain lämpeää tarpeeksi vesikaivoon.

Tuollaista systeemiä saattaisi kaivon jäätymisen kannalta kannattaa ajaa suurella dT:llä, jolloin saataisiin entistä suurempi teho siitä "esilämmityksestä".

[euroshopperi]

Riittäähän tuohon jo 50 mm hienosti, jos keräin 40-50 mm. Ei se 50 m hirveästi tunnu. Riippuu sitten maaperästä paljonko tuosta on iloa. Sinänsä hyvä, ettei jäätyminen haittaa ellei sitten pilaa nurmikkoa tms. Teho voisi olla hyväkin, kun tuonne menee kaikista kylmin. Itse mietin vähän samaa logiikkaa betonoidulla matalalla kaivolla. Ei haittaa vaikka kuinka olisi pakkasella kunhan vain lämpeää tarpeeksi vesikaivoon.

Tuollaista systeemiä saattaisi kaivon jäätymisen kannalta kannattaa ajaa suurella dT:llä, jolloin saataisiin entistä suurempi teho siitä "esilämmityksestä".

Idea suuresta putkesta olisi juurikin virtaaman viive tuolla 50 m matkalla. Eli vastuksen kasvu ensinnäkin virtaamasta ihan olematon, eikä tarvitse mitään lisäpumppua. Pidempi viive luovuttaa maasta lämpöä kompensoimaan ajassa pyörteisyyden vähenemistä. DT pitää höyrystimellä olla pieni, ettei työnnetä kylmää enempää, joten ei kannata pienentää, vaan menee sen ltä pystyy. Puhkeahan voi suurentaa miten parhaaksi katsoo. Kaivon läpi virtausnopeus pysyy suurinpiirtein samana, mutta maaosuuden virtauksen nopeuteen pystytään puuttumaan.

[sailor]

En muista, missä korkeudessa vesi oli, mutta poranneen firman mukaan(kun nyt tän ongelman yhteydessä kysyin) tällä alueella on ollut vettä ihan hyvin, mutta ei mitenkään yltiöpäisen paljon.
Talossa on Vallox MV110 IV kone ja käytän sitä paljon automatiikalla sekä viikkokelloon ohjelmoituna kotona/poissa. Lisäksi kovilla pakkasilla pidän poissa-asennossa mahdollisimman paljon.
Kaivolta pumpulle on noin 15m, mistä vajaa puolet talon alla. Pihan puolella olevat putket olen eriatänyt Finnfoam "laatikon" sisään. Itse kaivosta on noin 50cm maanpinnalle, mikä on eristetyn viemäriputken sisällä, joten pääsen näkemään esim kesällä liitokset yms. Nyt lunta tietty reilu puoli metriä päällä. Kaivoon olen myös tehnyt eristetyn kannen, n. 20cm foamia.

Mietin että saisiko kaivosta pumpattua vettä kesällä. Itse täyttelin aikaisemmin 20-25m3 uima-allasta joka kesä. Pumpun max. imusyvyys noin 8m ja täyttöön meni aikaa pari vuorokautta. Tavallinen lohkolämmittimen ajastin 15min ON/15min OFF, koska tuotto ei riittänyt jatkuvaan pumppaamiseen. Tuolla tavalla saisit elvytettyä kaivoa ehkä tehokkaimmin.

Ilmanvaihtokoneeseen voisi virittää kennon jätepuolelle, joka siirtäisi lämpöä kaivoon. Käyttäjä Opation on moinen systeemi käytössä alamittaisessa kaivossa.

Kaivon jäätymisen (jäätulppa) estämiseksi riittänee kun pujottaa kaivoon paksuseinämäistä kumiletkua/vast., joka "imee" puristusvoimat itseensä.

Kaivoputkien eristäminen kuulostaa hölmöläisen peitonjatkamiselta 

[tomppeli]

Tarkoittaako se jäätymisongelmaa että valmistaja on säätänyt pumppujen automaattisäädön softassa asentoon missä se pyytää lämpötilaeroksi 4 K? ...

Keskikeuroopassa on kallioperän lämpötila 50 metrin syvyydessä noin +12 C.
Siellä ei jäätymisongelma ole niin lähellä, kuin meillä Suomessa, missä vastaava lämpötila on noin +3 .. +7 C.
Siellä riittää yleensä vähän pienitehoisemmat maakiertopumputkin. Lämmökeruupiiri voidaan mitoittaa vähän huolettomammin.

Meidän olosuhteemme ovat maalämmön kannalta aika vaativat.
Tarvitaan tarkempi mitoittaminen ja tehokas lämmönkeruunesteen kierrätys.
"Joudumme puristamaan sitruunasta sen viimeisenkin pisaran"..!

[jmaja]

Jos "eristämiseen" käyttää PE-putkea, ei se vaikuta juuri mitään kokonaisuuteen. PE johtaa lämpöä lähes yhtä hyvin kuin vesi. Mutta PE:ssä läpötilan tippuminen alle nollan ei haittaa, toisin kuin vedessä, jossa vesi jäätyy paremmin lämpöä johtavaksi jääksi. Tuosta siis tulee kierre, jossa lämmönsiirto tehostuu ja jää kasvaa tehokkaasti.

Tavallaan optimiratkaisu olisi siis valaa kaivon yläosa täyteen PE:tä tai mielummin jotain paremmin johtavaa, joka estäisi jäätymisen haittavaikutukset.

Jäätyminen sinänsä ei ole ongelma, vaan melkeimpä hyvä asia, koska lämmönsiirto paranee ja jäätyminen vaatii paljon energiaa. Pitää vain päästä eroon sen aiheuttamista ongelmista eli maaviinan tulo ulos ylipaineventtiilistä ja pahimmillaan keruuputkiston nousu ylös kaivosta tai litistyminen.

Onkos muuten yhtään ongelmaa tullut nykyaikaisella kaivon tulpalla, joka sitoo lujasti putket kaivon teräsputkeen eli putkien nouseminen kaivosta lienee mahdotonta? Lyttyyn tietysti voivat mennä tulpan alapuolella, mutta menevätkö kaivon ahtaassa tilassa.

[tomppeli]

Lämpökaivon täyttäminen jollain hinnaltaan edullisella, hyvin lämpöä johtavalla, jäätymättömällä aineella voisi olla hyvä ajatus.
Silloin ei haittaisi, vaikka kaivon lämpötila menisikin vähän miinukselle pakkaskaudella. Keräin ei nouse ylös, eikä rutistu.
Kaivosta taitaisi tulla kylläkin "kertakäyttöinen". Keräintä ei saa ylös.

[jmaja]

Laskin EED:llä kaksi tapausta. Toisessa normaali 40x2,4 keräin ja toisessa 44,8*4,8 keräin. Eli sama sisähalkaisija, mutta tuplapaksu seinämä. Laskettu kaivo syveni 229->232 m eli ei käytännössä mitään vaikutusta.

Jos tuossa kaivoon menevän putken alussa otetaan vaikkapa 100 W/m teho, on 40x2,4 putken seinämän yli 4,8 C lämpötilaero. Siis menee ulkopinnasta pakkaselle, kun keruuneste on n. -6 C (turbulentissa virtauksessa lämpötilaero nesteestä putkeen n. 1 C). Jos putki olisikin 44,8x4,8, tulisi ko tilanteessa 9,1 C lämpötilaero eli jäätymistä tapahtuisi vasta keruunesteen ollessa -10 C paikkeilla.

Pienemmällä teholla toki tulee pienempi lämpötilataero, mutta silloin myös lämpötilaero keruunesteestä putken sisäpintaan pienenee. Nuo menee lineaarisesti.

Ei taida ilmeisesti olla lainkaan poikkeuksellista, että keräin juuttuu lopullisesti kaivoon, vaikka ei täytetä. Ainakin olen poraajilta kuullut juuttuneista.

[euroshopperi]

Keskikeuroopassa on kallioperän lämpötila 50 metrin syvyydessä noin +12 C.
Siellä ei jäätymisongelma ole niin lähellä, kuin meillä Suomessa, missä vastaava lämpötila on noin +3 .. +7 C.
Siellä riittää yleensä vähän pienitehoisemmat maakiertopumputkin. Lämmökeruupiiri voidaan mitoittaa vähän huolettomammin.

Meidän olosuhteemme ovat maalämmön kannalta aika vaativat.
Tarvitaan tarkempi mitoittaminen ja tehokas lämmönkeruunesteen kierrätys.
"Joudumme puristamaan sitruunasta sen viimeisenkin pisaran"..!

Muistaakseni tuolla keskisemmällä Euroopan alueella on kaivojen poraaminen ihan eri filosofialla laskettu, kuin meillä. Siellä porataan n 100 m max kaivoja ja niitä porataan tarvittava kappalemäärä. Putkitus toimii 32 mm putkilla ja reiäksi riittää 85 mm reikä. Usein nämä myös täytetään esim betoniitilla, joka toimii hyvinkin noin matalaan reikään, eikä hydrostaattista painetta vielä tule liikaa.  Hydrostaattinen paine tosin vain kuivassa reiässä riskinä. Meillä pitäisi laittaa aina esim 4 x 32 mm keräin reikään, jotta vesitila saadaan mahdollisimman pieneksi. Tällöin jää ei enää pysty aiheuttamaan lieveilmiöitä, kun sekä noste, että turpoaminen on murto-osa tavalliseen 2-putki reikään verrattuna. Moniputkikeräimiä omistavat voivat varmaan asian varmistaakin ja epäilen, ettei yhtään ongelmissa olevaa ilmoittaudu.

[jmaja]

115 mm kaivossa on tilavuutta 10,4 l/m. 2x40 keräin vie siitä 2,5 l/m. 4x32 keräin 3,2 l/m, 2x45 keräin 3,2 l/m ja 2x50 keräin 3,9 l/m.

Kukaan ei taida suostua laittamaan tavallista 50 mm keräintä 115 m kaivoon. Ainakin minulle tarjonneet vaativat porattavaksi 125 mm (12,3 l/m) tai 140 mm (15,4 l/m) kaivon. Osa ei suostu edes 45 mm putkia yrittämään 115 mm kaivoon.

32% tilavuudesta keräintä taitaa olla aika maksimi ja 24% on siis tuo perustaso normaalikeräimillä. Geo-Pipen 50 mm keräimillä sitten voisi päästä 38%, mutta meneekö ne ongelmitta 115 m kaivoon.