Maalämpöpumppu: toimintaperiaate

Jotta ymmärtäisimme paremmin, miten maalämpöpumppu toimii, on syytä tarkastella järjestelmän rakennetta. Varsinainen lämpöpumppu sijaitsee maanpinnan yläpuolella, ja siinä on kompressorin lisäksi kaksi lämmönvaihdinta - höyrystin ja lauhdutin. Käytännössä lämmön talteenottoon maasta käytetään joko maalämpökollektoreja  tai maalämpökeräimiä.

Keräimet ja kollektorit syöttävät lämpöpumppuun lämpöenergiaa

Maalämpökollektorit upotetaan syvälle maahan porakaivojen avulla. Maalämpökeräimet puolestaan sijaitsevat aivan maanpinnan alapuolella, mutta niiden pinta-ala on suurempi, jotta ne voivat absorboida lämpöenergiaa. Molemmat koostuvat suljetusta kierrosta, jossa voi kiertää pakkasenkestävä maalämpöneste. Integroitu pumppu varmistaa, että maalämpöneste pysyy liikkeessä ja siirtää lämmön maasta lämpöpumppuun.

Kylmäaine haihdutetaan maalämpökeräinten tai kollektorien kautta saadun lämpöenergian avulla. Erityisten lämpöominaisuuksiensa vuoksi sen fysikaalinen tila muuttuu alhaisissa lämpötiloissa. Lisättävän lämmön vaikutuksesta kylmäaine muuttuu höyrymäiseksi ja sen lämpötila nousee. Jotta lämpötila saadaan nostettua vaaditulle tasolle, kylmäainehöyry puristetaan kompressorilla. Tämä nostaa paitsi sen painetta myös sen lämpötilaa. Toisessa lämmönvaihtimessa (lauhduttimessa) kylmäainehöyry siirtää aiemmin tuotetun lämmön lämmitysjärjestelmään ja lauhduttaa. Ennen kuin uudelleen lauhdutettu kylmäaine voi jälleen absorboida maalämpöä, se pitää ensin paisuttaa paisuntaventtiilissä. Tässä prosessissa sekä sen lämpötila että paine laskevat. Kun jälkimmäinen on saavuttanut lähtötilanteen, prosessi voi alkaa uudelleen.

Tehokkuus riippuu monista tekijöistä

Lämpöpumppu tuottaa lämpöä haihduttamalla kylmäaineen ensin ympäristön energialla ja sitten puristamalla sen. Puristusprosessia varten lämpöpumppu tarvitsee käyttövirtaa.

Tällaisen järjestelmän hyötysuhteen ennustamiseen käytetään VDI-ohjetta 4650. Tämä laskentamenetelmä laskee kausittaisen tehokertoimen, joka perustuu lämpöpumpun COP-arvoon ja järjestelmän eri parametreihin. COP edustaa tuotetun hyötylämmön hetkellistä suhdetta sähköenergian muodossa käytettyyn käyttövoimaan vakio olosuhteissa. SPF puolestaan on kaikkien vuoden aikana esiintyneiden COP-arvojen summa. Todellisen SPF:n määrittämiseksi sekä lämpö- että sähkömäärät (jotka on luettu lämpö- ja sähkömittareista) on otettava huomioon.

Lämmönlähteen ja lämmitysjärjestelmän menolämpötilan välinen ero vaikuttaa ratkaisevasti järjestelmän tehokkuuteen. Jos lähtölämpötila on esimerkiksi kymmenen celsiusastetta ja menolämpötila 30 celsiusastetta, maalämpöpumpun on nostettava kylmäainetta vain 20 celsiusastetta. Jos lämmitysjärjestelmä koostuu pienipintaisista pattereista ja virtauksen vähimmäislämpötila on 50 celsiusastetta, kompressorin on käytettävä kaksi kertaa enemmän energiaa vaaditun lämpötilan saavuttamiseksi.

Monotilatoimiset maalämpöpumput

Suhteellisen tasaisen ja korkeatasoisen lämmönlähteen ansiosta maalämpöpumput toimivat erittäin tehokkaasti ympäri vuoden. Sovellusalueesta riippuen ne tuottavat yleensä riittävästi lämmitystä ja lämmintä käyttövettä ainoana lämmöntuottajana. Joissakin tapauksissa myös yhdistetty käyttö olemassa olevan lämmitysjärjestelmän kanssa voi olla järkevää. Jälkimmäinen voidaan kytkeä päälle kuormitushuippujen aikana, ja se takaa asuintilojen korkean mukavuustason kaikkina aikoina. Taloudellisen toiminnan varmistamiseksi on otettava huomioon useita seikkoja etukäteen. Yksityiskohtaisia tietoja ja vinkkejä tästä löydät artikkelistamme lämpöpumppu.