Maaküte

Kui oled põhimõttelise otsuse teinud maakütte kasuks, siis tasub end kurssi viia, milliseid võimalusi maasoojuse ammutamiseks on. Maasoojuspump kasutab soojusallikana maapinda, pinnase ülemisi kihte või lähedal asuvat veekogu ehk et selle kasutamiseks on vajalik sobiva madalatemperatuurilise soojusallika olemasolu.

Maakütte puhul saab rakendada nelja erinevat looduslikku energiaallikat, millest sobivaim valitakse lähtuvalt asukohast ja energiavajadusest. Eestis on enamasti kasutusel pinnasekollektor (horisontaalne maakollektor), kuid viimastel aastatel on kasvanud ka soojuspuuraukude ehk energiakaevude rakendamine.

Ühe meetri sügavusel maapinnas on temperatuur üsna konstantne (4–12 °C). Ideaalsel soojusallikal on kütteperioodil kõrge ja stabiilne temperatuur, sest temperatuurist olenevad külmutusagensi keemistemperatuur aurustis, temperatuuritõus soojuspumbas ning tehnilised näitajad.

Maasoojuspump ehk maaküte

* rakendab maapinda salvestunud päikeseenergiat;
* saab kasutada sooja vee tootmiseks, põhiküttena ja suvel maja jahutamiseks;
* kasutab küll elektrienergiat, kuid iga kulutatud 1 kWh kohta toodab see keskmiselt 3,5 kWh soojusenergiat tagasi (soojustegur/kasutegur ehk COP = 3,5);
* koondab nelja erinevat liiki energiaallikat: maapind (maakollektor), energiakaev, veekogu ja soojuspuurauk;
* rusikareegli järgi vajab 1 m² hoone köetavat pinda 3 m horisontaalset maakollektorit ja 3,6 m² vaba maapinda, siis soojuspuurauk vastavalt 1 m puurimissügavust 1 m² köetava pinna kohta;
* töötab kõige efektiivsemalt, kui kasutusel on vesiküttesüsteemid (radiaator- ja põrandaküttesüsteem);
* sobib kõige paremini majadele, kus on kasutusel põrandaküte (peale-/tagasivoolutemperatuur 40–35 ºC) või küttekalorifeerid (55–35 ºC).

Maasoojuse ammutamiseks on neli võimalust:

Soojus maapinnast — horisontaalne (või spiraalne) maakollektor

Maakütte horisontaalne kollektor

Suve jooksul salvestub maapinna ülemistesse kihtidesse päikeseenergia (ka vihmavee- ja maapinna lähedase õhu soojusenergia). Kollektori pikkus sõltub soojuspumba võimsusest, jäädes tavapäraselt suurusjärku 250–1000 m. Rusikareegli järgi vajab 1 m² eramu köetavat pinda vähemalt 3 m horisontaalset maakollektorit ja vähemalt 3,6 m² vaba maapinda. Seejuures on eelistatud niiske pinnas hea soojusjuhtivuse tõttu (seda lühem on ka maakollektori torustik), millele vastandub kuiv ja liivane pinnas.

Maakollektori torustik paigaldatakse 1–1,2 meetri sügavusele vahekaugusega 1 m. Torustik täidetakse külmumiskindla ringleva vedelikuga (külmakandja), millele ülekandunud maasoojusenergiat kasutatakse soojuspumba abil hoonete kütmiseks ja sooja tarbevee tootmiseks.

Maapinnast talveperioodil võetud soojus taastub suvel. Eesti oludes on maakollektor odavaim variant, vaatamata sellele, mullatööde maht on suur. Maakollektori paigaldamiseks on hea valida selline maatükk, kus talvel aktiivselt peal ei trambita ega lund lükata (lumekiht kaitseb maakollektorit liigse külmumise eest). Samuti ei ole soovitatav maakollektori torustikku paigaldada kõva kattega teede, platside ja terrasside alla. Maakollektori eluiga on väga pikk ning õigesti dimensioneeritud ja paigaldatud maakollektor ei mõju taimede kasvule ega ökoloogilistele tingimustele.

Maakütte spiraalkollektor

Soojuspuurauk ehk energiakaev — vertikaalne kinnine süsteem

Energiakaevuks ehk soojuspuurauguks nimetatakse vertikaalseid või kaldu puurauke, kuhu paigaldatud torustiku kaudu ammutatakse pinnasekihti salvestunud päikeseenergiat. Soojuspuuraugust saadav soojus meetri kohta on keskmiselt kaks korda suurem, võrreldes horisontaalse paigaldusega.

Puuraugud rajatakse sügavusele 50–200 m ja keskmiselt on vaja eramu küttevajaduse katmiseks puurida üks kuni kaks puurauku (keskmiselt 1 m puurauku 1 m² köetava pinna kohta). Puuraugu väikseim kaugus maja seinast on 2–3 m. Puuraugu läbimõõt on enamasti 50-160 mm. Soojuspuuraugu sees on 1–2 U-kujulist plasttoru ning torus ringleb külmakindel vesilahus. Eestis on lubatud see rajada maapinnalt esimesse aluspõhjalisse veekihti, kehtiva korra kohaselt tuleb puurauk täita ja sulgeda (nt savi-betooniga).

Soojus põhjaveest — vertikaalne avatud puurkaevusüsteem

Maasoojuspumbaga ühendatakse tavaliselt kaks üksteisest 15–20 m kaugusel asuvat tavalist puurkaevu, üks vee võtmiseks ja teine vee tagasijuhtimiseks. Puurkaevusüsteemi puurkaevud peavad olema ühesugugse sügavusega ja asuma samas veekihis. Põhjavee temperatuur on aasta läbi konstantne (25–75 m sügavusel on see Eestis 6,5–7 °C). Põhjavee toomiseks pinnale kasutatakse 10–30 m sügavusi, aga ka 70 m ja sügavamaid puurkaeve. Puurkaevude tootlikkus peab vastama vajalikule soojusvõimsusele. Puurkaevust pumbatakse põhjavesi elamus asuvasse soojusvahetisse, kus põhjavesi jahutatakse temperatuurile 3–4 ºC ja suunatakse kas tarbimisse või maa alla tagasi. Maa alla suunatakse vesi teise puurkaevu kaudu, mis peab asetsema vee liikumise suhtes pinnases allavoolu, et vältida ühe ja sama vee korduvat kasutamist. Puurkaevu tootlikkus peab tagama soojuspumba võimsusele ja olmevajadustele vastava veehulga. Sellise puurkaevusüsteemi puuduseks on aga see, et maapinnas ei pruugi tekkida piisavat veeringlust.

Puurkaevu vee kasutamine ei kahjusta põhjavett, sest soojust võetakse kinnise süsteemi abil ja süsteemis kasutatavad materjalid on plast või roostevaba teras. Samuti ei muutu sellega põhjavee tase veehorisondis, sest avatud süsteemi võib vaadelda ühendatud anumatena, kus ühest puurkaevust võetav vesi viiakse teise puurkaevu kaudu maa alla tagasi veetaset muutmata.

Soojus veekogust ehk pinnaveest — veekollektor

Maakütte veekollektor

Kui maja on ehitatud veekogu lähedale, siis saab soojuspumbaga veekogu põhja paigaldatud plasttorustiku (veekollektori) abil ammutada kütmiseks vajalikku soojusenergiat. Pinnavee puhul on tegemist veekogudega, nagu järved, jõed ja ka meri. Jõe- ja järvevesi on head soojusallikad, kuid neil mõlemal on ka oluline puudus. Suvel on veekogu pinnakihi temperatuur kõrgem kui põhjakihtides, talvel vastupidi — pinnakihtides on temperatuur nullilähedane, põhjas keskmiselt 4 °C.

Merevett kasutavad enamasti keskmist ja suuremat tüüpi soojuspumbad. Sügavusel 25–50 meetrit on merevee temperatuur püsivalt 5–8 ºC. Tähelepanu tuleb pöörata süsteemi korrosioonikindlusele, eriti soojusvahetite ja pumpade puhul. Mereveest võib süsteemi ka prahti sattuda.

Soojusvõtuks pinnaveelt on põhiliselt kasutusel kaks moodust: vee pumpamine aurustisse ja sealt jahtununa tagasi veekogusse ning veekogu põhja laotatud kollektorite rakendamine. Esimese mooduse puhul kasutatakse suvel veekogu pinnakihti, talvel põhjakihti. Tagasi tuleb vesi pumbata veevõtukohast eemal. Teise mooduse puhul võib kasutada külmutusagensi otsest aurustamist torustikus või kollektoris ringlevat vahesoojuskandjat. Torustiku läbimõõt on tavaliselt 25–63 mm.

Maakütte kollektori sisend majja

Maasoojuspump NIBE F1245

Akupaak 100L soojuspumbale