Maalämpö

Maalämpökohteemme kartalla



Klikkaamalla alla olevaa otsikkoa saat lisätietoa aiheesta.

1. Maalämpöjärjestelmän toimintaperiaate

Maalämpöjärjestelmä hyödyntää maaperään, kallioon tai vesistöön varastoitunutta auringon energiaa rakennuksen ja käyttöveden lämmittämiseen. Järjestelmä hakee lämpöenergiaa maaperästä, kallioperästä tai vesistöstä lämmönkeruuputkistolla. Järjestelmä muodostuu kolmesta eri osa-alueesta: lämmönkeruuputkistosta, maalämpöpumpusta ja lämmönjakojärjestelmästä.

Lämmönkeruuputkiston avulla maaperästä, peruskalliosta tai vesistöstä saadaan kerättyä n. 1–4-asteista vesiliuosta. Tämä vesiliuos on luonnollisesti liian kylmää, jotta sitä voitaisiin suoraan käyttää rakennuksen ja käyttöveden lämmittämiseen. Maalämpöjärjestelmään kuuluu maalämpöpumppu, joka nostaa lämmönkeruupiiristä saatavan varsin viileän lämmön korkeampaan lämpötilaan, jotta sitä voidaan käyttää lämmityksessä ja lämpimänä käyttövetenä.

Lämmönjakojärjestelmä luovuttaa maalämpöpumpun lämmön rakennukseen. Lämmönjakojärjestelmänä rakennuksessa tulee olla vesikiertoinen lämmönjakojärjestelmä, esimerkiksi vesikiertoiset patterit tai vesikiertoinen lattialämmitys.

Takaisin sivun alkuun

2. Maalämpö: Lämmityskustannusten säästö

Lämmityskustannusten ja energian säästöä voidaan verrata siihen, kuinka paljon rakennus kuluttaisi lämmitysenergiaa muilla tavanomaisilla lämmitysmuodoilla, kuten öljy- tai sähkölämmityksellä.

Verrattaessa öljylämmitykseen on arviointitilanteena usein vanhan öljykattilan vaihtaminen maalämpöön. Energiansäästön suuruus riippuu olemassa olevan öljykattilan energiataloudellisuudesta eli hyötysuhteesta. Uuden öljykattilan hyötysuhde voi olla 95 % eli öljykattila muuttaa lämpöenergiaksi 95 % öljyn lämpöarvosta. Öljyn lämpöarvo on n. 10 kWh/litra. 95 %:n hyötysuhteella poltettuna litrasta öljyä saadaan lämpöenergiaa rakennuksen lämmittämiseen 9,5 kWh/litra. Yli 30 vuotta vanhan öljykattilan hyötysuhde on tyypillisesti 75 %, jolloin lämmitysöljystä saadaan hyödynnettyä lämpöenergiana 7,5 kWh/litra.

Lämmitysöljyn hinta on ollut vuonna 2012 noin 1,15 e/litra. Öljykattilan hyötysuhteesta riippuen öljylämmityksen kustannukset ovat vaihdelleet vuonna 2012 välillä 12 c/kWh–14 c/kWh. Tyypillisen 1970-luvulla rakennetun 200 m²:n omakotitalon lämmitysenergian tarve voi olla 35 000 kWh/vuosi, jolloin lämmityskustannukset öljylämmityksellä ovat vaihdelleet vuonna 2012 4 226 eurosta 5 031 euroon vuodessa.

Sähkölämmitteisessä rakennuksessa, jonka lämmitysenergian tarve on 35 000 kWh/vuosi, ovat lämmityskustannukset vuonna 2012 olleet noin 4 200 euroa vuodessa (sähkön hinnalla 12 c/kWh).

Lämmityskustannukset maalämmöllä ovat tavanomaisessa patterilämmitteisessä talossa noin 1/3 sähkölämmittämisen kustannuksista. Sähkön hinta vuonna 2012 oli n. 12 c/kWh, jolloin maalämmön lämmityskustannukset olivat n. 4 c/kWh. Rakennuksen, jonka lämmitysenergian tarve on 35 000 kWh, lämmityskustannukset maalämmöllä olivat noin 1 400 euroa vuodessa.

Maalämmön lämmityskustannukset ovat siis tyypillisesti reilu neljäsosa öljylämmitykseen verrattuna sekä noin kolmannes sähkölämmitykseen verrattuna.

Takaisin sivun alkuun

3. Maalämmön hiilidioksidipäästöt verrattuna sähkölämmitykseen

On arvioitu, että yhden kilowattitunnin tuottaminen sähkölämmitystä varten aiheuttaa Suomessa keskimäärin 400 g/kWh:n hiilidioksidipäästöt. Sähkölämmitteinen rakennus, jonka lämmitysenergian tarve on 35 000 kWh/vuosi, tuottaa siis keskimäärin 14 000 kg:n CO2-päästöt vuodessa. Maalämmön CO2-päästöt ovat vajaa kolmannes sähkölämmityksen hiilidioksidipäästöistä.

Takaisin sivun alkuun

4. Maalämmön hiilidioksidipäästöt verrattuna öljylämmitykseen

Yhden lämmitysöljylitran palamistuloksena syntyy noin 2,7 kg hiilidioksidia. 4 000 litran polttaminen omakotitalon öljykattilassa tuottaa noin 10 800 kg:n CO2-päästöt.

Vastaavan rakennuksen lämmittäminen maalämmöllä vaatii noin 11 600 kWh ostettavaa sähköenergiaa. Maalämmöllä 11 600 kWh ostettavaa sähköenergiaa tuottaa noin 4 640 kg:n CO2-päästöt. Tämä on reilusti alle puolet öljylämmityksen päästöistä

Takaisin sivun alkuun

5. Maalämmön lämmönkeruuputkisto

Lämmönkeruuputkisto sijoitetaan tyypillisesti kallioon porattavaan noin 100-200 metriä syvään lämpökaivoon, noin 1,2 metriä syvälle maaperään tai vesistöön.

Maalämpöjärjestelmän lämmönkeruuputkisto on tyypillisesti halkaisijaltaan 40 mm:n muoviputkea, jonka seinämävahvuus on noin 2,4 mm. Lämmönkeruuputkiston seinämävahvuus on pienempi kuin paineluokitellussa vastaavan ulkohalkaisijan omaavassa vesijohtoputkessa. Muoviputken seinämä toimii myös eristeenä, joten paksumpi putken seinämä heikentäisi lämmön siirtymistä kalliosta, maaperästä tai vesistöstä lämmönkeruunesteeseen. Lämmönkeruuputkisto toimii optimaalisesti suhteellisen ohuella, 2,4 mm:n seinämävahvuudella.

Lämmönkeruuputkistossa kiertää veden ja bioetanolin seos, joka kerää kalliosta, maaperästä tai vesistöstä lämpöä maalämpöpumpulle. Lämpökaivon lämmönkeruuputkisto on pituudeltaan tyypillisesti noin 200–400 metriä, mikä edellyttää 100–200 metrin syvyistä lämpökaivoa. Lämpökaivossa lämmönkeruuputkiston pituutta ei voi kasvattaa merkittävästi yli 400 metrin, koska lisääntynyt virtausvastus ja tästä johtuva painehäviö alkaa hidastaa lämmönkeruunesteen virtaamista putkistossa. Neljänsadan metrin pituinen lämmönkeruuputkisto tuottaa 200 metriä syvässä porakaivossa n. 4 000 litran öljynkulutusta vastaavan lämmön vuodessa, toisin sanoen noin 35 000 kWh lämmitysenergiaa.

Lämmönkeruuputkistossa virtaavassa nesteessä on n. 30 % bioetanolia ja n. 70 % puhdasta vettä. Bioetanolia käytetään liuoksen jäätymispisteen laskemiseksi tarpeeksi alas, koska maalämpöpumpun lauhduttimessa lämmönkeruuneste voi jäähtyä jopa - 5 asteeseen. Lämmönkeruuputkisto on suljettu järjestelmä, missä kiertää sama veden ja bioetanolin seos vuodesta toiseen. Lämmönkeruuneste ei siis aiheuta haitallisia vaikutuksia ympäristölle. Poikkeustapauksessa, jossa lämmönkeruujärjestelmä vaurioituu esim. maansiirtokoneen tms. takia, voi maaperään tai vesistöön vuotaa veden ja bioetanolin seosta. Tämä on kuitenkin vaaratonta, koska bioetanoli haihtuu helposti, liukenee veteen ja hajoaa luonnossa toisin kuin öljypohjaiset aineet. Lisäksi bioetanolia voi vuotaa maaperään tai vesistöön vain hyvin rajallinen määrä, sillä maalämpöpumpun lämmönkeruujärjestelmän tilavuus on n. 1,1 litraa metriä kohden eli 400 metrin pituisessa putkistossa n. 440 litraa. Bioetanolia tästä määrästä on n. 132 litraa. Vuodon tapahtuessa kaikki 440 litraa lämmönkeruuputkiston nesteestä eivät vuoda putkistosta ulos, koska lämmönkeruuputket ovat suurimmalta osalta paineistamattomia tai vain kevyesti paineistettuja 1,5 baarin paineeseen. Etanolia esiintyy mm. kaikissa ihmisen käyttöön soveltuvissa alkoholivalmisteissa eikä sitä ole luokiteltu terveydelle vaaralliseksi. Bioetanoli on siis sama kemikaali kuin alkoholi.

Lämmönkeruuputkisto lähtee maalämpöpumpulta ja palaa maalämpöpumpulle. Lämmönkeruupiirin kiertovesipumppu kierrättää lämmönkeruunestettä lämmönkeruuputkistossa. Lämmönkeruuneste tulee maalämpöpumpulle tyypillisesti n. + 1 -asteisena. Tulolämpötila riippuu peruskallion, maaperän tai vesistön pohjasedimentin lämpötilasta. Maalämpöpumppu ottaa lämmönkeruunesteestä lämpöenergiaa, ja lämmönkeruuneste palaa maalämpöpumpulta tyypillisesti noin – 2 -asteisena. Lämmönkeruuneste palaa putkistossa kierrettyään maalämpöpumpulle n. 3 astetta lämmenneenä.

Takaisin sivun alkuun

6. Maalämmön lämmönjakojärjestelmä

Maalämpö vaatii toimiakseen lämmönjakojärjestelmän. Lämmönjakojärjestelmän tulee olla vesikiertoinen, koska järjestelmä voi syöttää lämmintä vettä ainoastaan vesikiertoisiin lämmönjakojärjestelmiin. Vesikiertoisia lämmönjakojärjestelmiä ovat vesikiertoinen lattialämmitys, vesikiertoiset patterit ja vesikiertoiset puhallinpatterit. Kaikki nämä soveltuvat maalämmön lämmönjakotavoiksi. Maalämpöjärjestelmä toimii kuitenkin parhaalla hyötysuhteella eli säästää lämmitysenergiaa eniten silloin, kun lämmönjakojärjestelmän lämpötila on mahdollisimman alhainen. Lämmönjakojärjestelmän vaatima lämpötila on sitä alhaisempi, mitä enemmän lämmönjakoverkostossa on lämpöä luovuttavaa pinta-alaa. Lattialämmitys on tästä johtuen optimaalinen lämmönluovutustapa. Hyötysuhteeltaan paras mahdollinen lämmönjakotapa on valettu betonilattia, joka on päällystetty suoraan betoniin kiinnitetyllä klinkkerillä eli keraamisella laatalla tai luonnonkivellä. Näin maalämpöpumpun tuottama lämpö pääsee siirtymään huonetilaan mahdollisimman tehokkaasti, ja lämmönjakojärjestelmän syöttöveden lämpötila voidaan pitää mahdollisimman alhaisena. Betonilaattaan liimattu parketti toimii myös hyvin, koska betonin ja parketin väliin ei jää ilmarakoa. Samoin uiva parketti toimii hyvin, mutta lämmönjakoverkoston menoveden lämpötilaa joudutaan tuolloin nostamaan muutamalla asteella, koska laatan ja uivan parketin väliin jää parketin alusmateriaalin takia lämmön luovutusta heikentävä ilmarako. Lattialämmitysputkilla varustetun betonilaatan päälle tehtävä koolaus ja massiivisen puulattian käyttö heikentää lämmönjakojärjestelmän hyötysuhdetta, koska betonilaatan ja lattiamateriaalin väliin jää kerros ilmaa, joka toimii eristeenä samoin kuin massiivipuinen lattiamateriaali.

Patteriverkosto toimii maalämpöpumpun kanssa sitä korkeammalla hyötysuhteella, mitä suurempi pattereiden yhteenlaskettu pinta-ala on. Uusiin rakennuksiin asennetaan harvemmin vesikiertoisia pattereita, mutta vanhemmissa rakennuksissa vesikiertoiset patterijärjestelmät ovat yleisiä. Vanhemmissa patterilämmitteisissä rakennuksissa usein vaihdetaan lämmitysjärjestelmä eli vesikiertoinen sähkölämmitys tai öljylämmitys maalämpöön. Tällöin kannattaa kiinnittää huomiota pattereiden pinta-alaan. Mikäli patteriverkoston yhteenlaskettu pinta-ala on erittäin pieni rakennuksen energiankulutukseen suhteutettuna, kannattaa muutama patteri esimerkiksi suuremmissa huonetiloissa vaihtaa pinta-alaltaan suurempiin asennuksen yhteydessä. Näin voidaan varmistaa maalämpöjärjestelmän toimiminen mahdollisimman hyvällä hyötysuhteella.

Vesikiertoiset puhallinpatterit perustuvat suhteellisen alhaiseen veden lämpötilaan, jonka takia maalämpöpumppu toimii hyvällä hyötysuhteella niiden kanssa. Puhallinpatterin lämmön luovutusta tehostetaan puhaltamalla ilmaa lämmityspatterin läpi. Puhallinpatterit luovuttavat lämpöä tehokkaasti rakennuksen sisätiloihin. Yhden puhallinpatterin lämmönluovutusteho voi olla esimerkiksi 10 kW, jolloin yksi puhallinpatteri riittää suurenkin tilan lämmitykseen. Puhallinpatterilla voidaan myös tehostaa lämmönluovutusta rakennuksessa, missä suurin osa lämmityspattereista on normaaleja vesikiertoisia pattereita. Rakennukseen voidaan asentaa yksi tai useampi puhallinpatteri maalämpöjärjestelmän asentamisen yhteydessä.

Takaisin sivun alkuun

7. Suurten kiinteistöjen maalämpöjärjestelmät

Suurempia kiinteistöjä varten valmistetaan maalämpöpumppuja, jotka ovat teholtaan esimerkiksi 21 kW, 26 kW, 35 kW, 45 kW, 55 kW ja 70 kW. Laitteita voidaan myös kytkeä rinnakkain, jolloin voidaan lämmittää minkä kokoinen rakennus tahansa ilman erityisiä rajoitteita. Tuolloin yksi pumppu toimii master–pumppuna, joka käy silloin, kun lämmön tarve on vähäinen. Muut maalämpöpumput (slave–pumput) käynnistyvät lämmön tarpeen kasvaessa. Jotta yhden lämpöpumpun (masterin) käyntiajat eivät nousisi huomattavasti suuremmiksi kuin muiden, vaihtavat maalämpöpumput säännöllisin väliajoin roolejaan masterista slaveksi, esimerkiksi kerran viikossa.

Mikäli tarvitaan erityisen runsaasti lämpöenergiaa, kuten suuremmissa taloissa, toimistorakennuksissa, hotelleissa jne., käytetään useampia n. 400 metriä pitkiä lämmönkeruupiirejä. Lämmönkeruupiirit kytketään maalämpöpumpulle lähtevään ja maalämpöpumpulta tulevaan runkolinjaan käyttäen kytkentäkaivoa, jossa lämmönkeruuliuos ohjataan jakautumaan tasaisesti useampaan lämmönkeruupiiriin. Virtauksen tasainen jakautuminen useisiin lämpökaivoihin tai lämmönkeruupiireihin maaperässä tai vesistössä varmistetaan tarvittaessa virtauksenjakajilla. Suurimmat Suomessa toteutetut lämmönkeruujärjestelmät ovat kokonaispituudeltaan n. 8 km.

Takaisin sivun alkuun

8. Maalämpöjärjestelmän mitoitus

Maalämpöjärjestelmän hankinnassa on tärkeää huolehtia mitoituksen oikeasta suorittamisesta. Muuten on olemassa riski, että maalämpöpumppu tuottaa liian suuren osan lämmöntarpeesta lisävastuksilla, mikä kuluttaa kallista sähköenergiaa.

Merkittävä riski on toisaalta myös se, että järjestelmä ylimitoitetaan. Ylimitoitettu järjestelmä maksaa reilusti enemmän. Ylimitoitetussa järjestelmässä maalämpöpumppu käy vain lyhyitä jaksoja kerrallaan, mikä kuluttaa sekä maalämpöpumppua että lisää energiankulutusta. Maalämpöpumpun käynnistymisen jälkeen kestää muutamia minuutteja, ennen kuin laite toimii parhaalla hyötysuhteella. Ensimmäisten muutaman minuutin aikana kylmäaineen höyrystymis- ja lauhtumisprosessi vakioituu, ja vasta tämän jälkeen saavutetaan paras hyötysuhde. Maalämpöpumpun käynnistymistä voi verrata auton kylmäkäynnistykseen: Pakkasen puolella olevan moottorin käynnistäminen kuluttaa moottoria enemmän kuin usean sadan kilometrin ajaminen. Polttoaineen kulutus on lisäksi moninkertaista ensimmäisten minuuttien aikana, ennen kuin moottori on saavuttanut normaalin käyntilämpötilan. Oikein mitoitettu lämpöpumppu käy pitkiä jaksoja kerrallaan ja tuottaa parhaat mahdolliset säästöt.

Oikein mitoitettu maalämpöpumppu kestää oikean käyttösuhteen vuoksi jopa kymmeniä vuosia. Täystehoinen maalämpöpumppu käy liian suuren tehon tuoton vuoksi pääasiassa vain lyhyitä jaksoja kerrallaan eikä tuota parasta mahdollista lämmitysenergian säästöä. Täystehomitoitus on suositeltava ratkaisu ainoastaan silloin, kun maalämpöpumppu on invertteriohjattu eli portaattomalla kierrosluvun säädöllä varustettu. Invertteriohjatut maalämpöpumput toimivat kaikilla tehoalueilla parhaalla mahdollisella hyötysuhteella. Markkinoiden edistyksellisintä invertteriohjattua tekniikkaa edustaa esimerkiksi IVT:n PremiumLine X15 ja X11 -mallit.

Maalämpöjärjestelmän mitoitus lämmitysjärjestelmää vaihdettaessa perustuu rakennuksen toteutuneeseen lämmitysenergian kulutukseen. Öljylämmitteisessä rakennuksessa tulee tarkastella mahdollisimman pitkää ajanjaksoa öljyn kulutustietoja määritettäessä, mielellään useita vuosia, jolloin vuosittaiset erot lämmitysenergian tarpeessa voidaan huomioida. Mikäli öljyn kulutustietoja ei ole saatavissa kuin esimerkiksi vain yhden vuoden ajalta, voidaan öljyn kulutus normeerata käyttäen tarkasteluajan lämmitystarvelukuja. Öljylämmitteisissä rakennuksissa öljylämmityskattilan hyötysuhteen arvioiminen on tärkeää, jotta rakennuksen todellinen lämmitysenergian tarve saadaan selville.

Sähkölämmitteisissä rakennuksissa on yhtä lailla tärkeää tarkastella tarpeeksi pitkää aikajännettä sähkön kulutuksessa. Samoin täytyy luotettavasti arvioida taloussähkön osuus koko sähkönkulutuksesta, jotta todellinen lämmitysenergian tarve selviää.

Uudisrakennuksen energiankulutus selviää rakennuslupamenettelyn yhteydessä hankittavasta energiatodistuksesta. Energiatodistuksesta selviää rakennuksen lämmitysenergian tarve ja huipputeho, minkä pohjalta maalämpöjärjestelmä voidaan mitoittaa.

Takaisin sivun alkuun

9. Maalämpö: Täysteho- vai osatehomitoitus?

Maalämpöjärjestelmät mitoitetaan joko osatehoisina tai täystehoisina. Täystehomitoitus kuulostaa luonnollisesti ensi kuulemalta paremmalta ja tehokkaammalta mitoitustavalta kuin osatehomitoitus. Maalämpöjärjestelmän tärkein ominaisuus on kuitenkin energiataloudellisuus, ja osatehomitoituksella voidaan saavuttaa aivan yhtä hyvä, usein jopa jonkin verran parempikin energiataloudellisuus kuin täystehomitoituksella.

Täystehomitoitettu järjestelmä on mitoitettu tuottamaan rakennuksen koko lämmitysteho kovimmillakin pakkasilla ilman sähkövastusten kautta tuotettavaa lisälämpöä. Tästä seuraa suuremman maalämpöpumpun ja syvemmän porareiän tarve, jotka lisäävät kustannuksia. Täystehomitoitettu maalämpöpumppu käy suuremman tehonsa takia tavanomaisissa olosuhteissa huomattavasti lyhyempiä käyntisyklejä kuin osatehomaalämpöpumppu. Lyhyet käyntisyklit johtavat siihen, ettei maalämpöpumppu ehdi käyntijaksonsa aikana käydä optimaalisella hyötysuhteella kovin pitkään, koska käynnistymisen jälkeen kestää muutamia minuutteja kylmäaineprosessin vakioitumiseen ja parhaan hyötysuhteen saavuttamiseen.

Osatehomitoitettu järjestelmä on hankintakustannuksiltaan edullisempi ja noin 80 %:n tehopeitto riittää tuottamaan 99 % vuotuisesta lämmitysenergian tarpeesta. Huippupakkasilla 20 % tehon tarpeesta tuotetaan lisävastuksilla. Lisävastusten kuluttaman sähköenergian kustannukset ovat 80 %:n tehopeitolla tyypillisesti 20–30 euroa vuodessa. Sähkövastusten kuluttaman energian kustannukset eivät riitä perustelemaan n. 2 000 euroa korkeampia täystehomitoituksesta seuraavia kustannuksia.

Osateholle mitoitettu maalämpöpumppu käy pidempiä käyntisyklejä, jolloin maalämpöpumppu käy optimaalisella hyötysuhteella pidempiä aikoja. Kokonaishyötysuhde ja energian säästöt ovat usein parempia kuin täystehomitoitetulla maalämpöjärjestelmällä. Siinä 1 %:n säästöt lisäsähkön hankkimisesta voivat aiheuttaa 2 % korkeammat kustannukset, jotka johtuvat epäoptimaalisista käyntisykleistä.

Täystehomitoitettu maalämpöpumppujärjestelmä on energiataloudellisin pääsääntöisesti ainoastaan silloin, kun käytetään portaattomalla kierrosluvun säädöllä varustettua maalämpöpumppua. Portaattomasta kierrosluvun säädöstä käytetään käsitettä invertteriohjaus. Tärkeintä on, että invertteriohjausta käytetään juuri maalämpöpumpun kompressorin tehon säätöön, koska tällä saavutetaan suurin etu kokonaishyötysuhteessa. Markkinoilla on tällä hetkellä kaksi aidosti invertteriohjattua maalämpöpumppua, IVT PremiumLine X-15 ja IVT PremiumLine X-11. Mikäli maalämpöpumpussa on invertteriohjaus ainoastaan lämmönkeruuliuoksen kiertovesipumpussa, ei voida puhua todellisesta invertteriohjauksesta. Invertteriohjatun maalämpöpumpun hankinnassa kannattaa olla tarkkana, jotta nimenomaan kompressori olisi invertteriohjattu.

Takaisin sivun alkuun

Yhteydenottolomake Lähetä sähko¨postia
Kohteen sijainti kartalla on suuntaa antava

Kaikki kunnat

Kaikki kunnat

Yhteydenottolomake Lähetä sähko¨postia

IVT Maalämpö on energiatehokas järjestelmä talon lämmittämiseen. Maalämpöpumppu nostaa maalämpöä maaperästä ja ilma vesilämpöpumppu siirtää lämpöä ulkoilmasta sisälle. IVT on Euroopan suurin lämpöpumppujen valmistaja.