Miten on mahdollista, että talvisaikaankin onnistutaan kylmästä maasta keräämään lämpöä riittävästi talojen ja vesien lämmitykseen? Tutustutaan maalämmön toimintaperiaatteeseen.
Maalämpöjärjestelmässä ja lämmitysprosessissa on ikään kuin kolme suljettua kiertoa, joiden välillä lämpö liikkuu.
Ulkona kulkee maalämpökaivojen keruupiiri, jossa kulkee 30-prosenttinen etanoliliuos. Sisällä lämpöpumpun omassa suljetussa kierrossa kulkee kylmäaine. Lisäksi talon lämmitysjärjestelmässä kiertää vesi.
Nämä kierrot eivät sekoitu fyysisesti, vaan tietyissä kohdissa järjestelmää eli ns. lämmönvaihtimissa lämpöenergia siirtyy kierrosta toiseen.
Tutustutaan maalämmön toimintaperiaatteeseen tarkemmin.
Keruupiirissä kiertävä etanoliliuos höyryttää kylmäaineen lämpöenergiallaan
Maalämpöjärjestelmässä ulkona eli maalämpökaivojen keruupiirissä kiertää 30-prosenttinen etanoliliuos. Keruupiirissä kiertäessään se sitoo itseensä ympäristöstä lämpöä, jolloin etanoliliuoksen lämpötila nousee noin kolme astetta.
Keruupiirissä lämmennyt etanoliliuos luovuttaa lämpönsä lämpöpumpun sisäisessä kierrossa olevalle kylmäaineelle maalämpöjärjestelmässä ensimmäisellä levylämmönvaihtimella, joka on ns. höyrystin. Nimensä mukaisesti höyrystimessä -10 asteinen, nestemäinen kylmäaine muuttuu höyryksi. Vaikka keruupiirinesteen lämpötila ei nouse kuin muutaman asteen, sen luovuttama lämpö riittää muuttamaan kylmäaineen olomuodon, sillä kylmäaineen höyrystymislämpötila on erittäin alhainen.
Höyrystynyt kylmäaine johdetaan kompressorille. Se nostaa kylmäaineen painetta, ja samalla sen lämpötila nousee noin +100 C lämpötilaan.
100-asteinen kylmäaine luovuttaa lämpönsä käyttöveteen
Lämmennyt, paineistettu kylmäaine kulkee seuraavalle levylämmönvaihtimelle, joka on lauhdutin. Lauhdutin on kohtaamispiste, jossa kylmäaine luovuttaa lämpöenergiansa joko lämmitys- tai käyttöveteen ja sen olomuoto muuttuu taas höyrystä nesteeksi. Kylmäaineen paine alennetaan paisuntaventtiilillä.
Kun kylmäaine luovuttaa lämpöenergiansa, se muuttuu takaisin nesteeksi ja sen lämpötila laskee takaisin noin -10 asteeseen. Kylmäaine palaa taas kiertoon kohtaamaan keruupiirissä kulkevan etanolin ja lämmittämään sitä.
Lämpöpumppu toistaa tätä prosessia.
Maalämmön käyttö arjessa on vaivatonta
Maalämpöjärjestelmä on helppokäyttöinen. Haluttu sisälämpötila syötetään maalämpöpumpun automatiikkaan, joka huolehtii lämmöntuoton säädöistä.
Lämmitettävän veden lämpötila määritellään ulkolämpötilan ohjaamana ulkolämpötilaan sopivaksi.
Maalämpöpumpun automatiikka säätää lämmönjakoverkon menoveden lämpötilan lämmitysjärjestelmään automaattisesti halutun sisälämpötilan mukaiseksi.
Automatiikka siis huolehtii, että säädettyä sisälämpötilaa noudatetaan ja lämmintä käyttövettä lämmitetään tarpeen mukaan.
Kun käyttöveden tarve ilmenee, lämpöpumppu ryhtyy automaattisesti lämmittämään käyttövettä tarpeen mukaan.
Lämpimän käyttöveden riittävyys määritellään talon käyttöön sopivaksi oikean kokoisella käyttövesivaraajalla.
Tyypillisesti riittää lämpöpumppuun integroitu n. 180 litran käyttövesivaraaja. Mikäli käyttöveden tarve on normaalia suurempi, asennetaan lämpöpumpun (lämpöpumppu ei sis. varaajaa) rinnalle erillinen 300 litran varaaja.
Erittäin suuri käyttöveden tarve täytetään asentamalla maalämpöpumppu, joka pitää sisällään 180 litran varaajan ja sen rinnalle asennettavan 300 litran erillisvaraajan.
Talon lämmittäminen on edullisempaa kuin käyttöveden lämmittäminen
Säästö muihin lämmitysjärjestelmiin verrattuna on sitä parempi mitä matalampaa lämpötilaa lämpöpumppu tuottaa. Näin ollen talon lämmittäminen on edullisempaa kuin käyttöveden lämmittäminen, koska käyttövesi on kuumempaa kuin talon lämmitysvesi.
Moderneissa lämpöpumpuissa on sisäänrakennettu vaihtoventtiili, jonka avulla varmistetaan paras mahdollinen hyötysuhde ja säästö, sillä se varmistaa, että käyttövettä lämmitetään vain silloin, kun siihen on tarve.
