AIT Nord maakütte blogi

Pane kampsun selga, võta tass kuuma kohvi, loe meie blogi ja kui siis kah soe ei hakka, tuleb Sul ilmselt kodune küttesüsteem välja vahetada.

Jahutusvõimalused maasoojuspumbaga

postitas Ait-Nord | 28.aprill 2016

Kuidas see ütlus käiski: „Eesti kliima – ehk 365 päeva kehva suusailma?“ Tõepoolest päikeserohkeid päevasid me liiga tihti ei näe. Tulenevalt sellest, et elame keskmisest jahedamas kliimas, ei ole vajadus jahutusenergia järgi (eeskätt eramajade lahendustes) eriti aktuaalne.

Nii nagu küttekoormuse määramisel tuleb arvesse võtta kõik ehituslikud aspektid (U-arvud, infiltratsioon, lagede kõrgused, vabasoojused ning terve rida muid keerulisi termineid, mille üksikasjalik avamine ning analüüs jäägu juba litsentseeritud projekteerijate pädevusse), tuleb sarnaselt toimida ka hoone jahutuskoormuse määramisel. Nii kütte kui ka jahutuskoormuse määramine on vastavalt hoone iseärasustele täiesti individuaalne.

Kogemuslikult saame öelda, et umbes kümnest päringu esitajast (võtame aluseks uut eramut ehitavad potentsiaalsed kliendid) kaks tunneb ka huvi jahutusssüsteemi väljaehitamisest. Võimalusi on siinkohal mitmeid. Antud artikliga avame erinevaid (kindlasti mitte ammendav nimekiri võimalustest) potentsiaalseid jahutuslahendusi ning räägime nende eripäradest (plussid / miinused). Eesmärk anda ülevaade süsteemide olemusest ning kui antud artikkel osutub kellelegi valiku langetamisel kasulikuks lisand-materjaliks – siis oleme oma eesmärgi igati saavutanud

NB! AIT-Nord ei väsi korrutamast, et uue maja ehitamisel tuleks kindlasti eriosad lahendada litsentseeritud projekteerija abiga. Iga eramu on oma olemuselt individuaalsete omadustega. Vaid kogenud projekteerija teenust kasutades võite olla kindlad, et jõuate lahenduseni, millega ka hiljem  tõeliselt rahul olete. Üksikasjalike eriosade projektide koostamine moodustab vaid väikese murdosa kogu maja ehitamisega seonduvatest kuludest. Mitte mingil juhul ei ole projekti koostamisest hoidumine mõistlik kulude kokkuhoid ning esmapilgul kokkuhoitud eurod võivad kliendile üsnagi kalliks maksma minna.

Maaküte – kütab ning jahutab

Hoone jahutamine ei ole midagi muud kui üleliigse soojuse (liigsoojuse) eemaldamine. Liigse soojuse eemaldamiseks on mitmeid erinevaid võimalusi.

Vastavalt maasoojuspumba tööreziimile, saame laiema määratluse järgi jaotada jahutusvõimalused kaheks:

  1. Passiivjahutus: maasoojuspump rakendab jahutuse tootmiseks kompressorit;
  2. Aktiivjahutus: maasoojuspump ei rakenda jahutuse tootmiseks kompressorit.

Passiivjahutuse rakendamiseks peab meil olema jahutusvajaduse ajal pidevalt saadaval madalat temperatuuri kandev „külma-allikas.“

Passiivjahutus: maaküte horisontaalselt paigaldatud maakollektoriga

Tegemist on investeeringu perspektiivist vaadatuna üsna odava lahendusega. Tööpõhimõttelt tsirkuleerib maasoojuspumba primaarringi ringluspump maakontuuris ringlevat jahedamat soojuskandjat läbi:

  • Ventilatsiooni sissepuhke kanalisse paigaldatud kalorifeeri. Õuest sisenev kõrge temperatuuriga õhk ringleb läbi kalorifeeri, kus omakorda ringlev maakontuuri soojuskandja haarab endale osa soojusenergiast, mille tulemusel tuppa sisenev õhk on nüüdseks jahedama temperatuuriga võimaldades ka toasisest temperatuuri langetada.

Siinkohal põrkume kokku aga olulise probleemiga. Nimelt kütteperioodi lõppedes hakkavad soojem välisõhk / päikesekiired / soojad (võrreldes maa temperatuuriga peale kütteperioodi) sademed maapinna järk-järgult üles soojendama. Selle tulemusel on läbi ventilatsiooni sissepuhke kalorifeeri ringlev soojuskandja üha kõrgema ning kõrgema temperatuuriga. Tulemuseks on see, et ventilatsiooni sissepuhke kanalist sisenev välisõhu temperatuuri ning kalorifeeris ringleva maakontuuri soojuskandja temperatuuride vahe on niivõrd väike, et reaalselt ei suuda kalorifeer sisenevat õhku jahutada.

Kui maasoojuspump ammutab soojusenergiat läbi horisontaalse kontuuri – saame nii-öelda pooliku jahutuslahenduse, mis (olenevalt muidugi kui soe kevad ja suvi on) jahutus-perioodi kestel lõpuks täiesti „otsa lõppeb.“

Siinkohal tasuks lisanduvalt ära mainida, et tüüpiliste eramu-lahenduste puhul ei ole võimalik läbi ventilatsiooni ruume normikohaselt jahutada (isegi siis, kui meil on aastaringselt jahutusenergiat võtta). Põhjus peitub selles, et ventilatsiooni õhuvoolu kogused on niivõrd väikesed, et ei suuda ka madalatemperatuurilisest kandjast ruume soovitud temperatuurini jahutada.

  • Teine võimalus on kasutada põranda-jahutust. Siinkohal seavad meile aga füüsikareeglid väga ranged piirid.

Nimelt tsirkuleerides põrandasse jahedamat kui 19C vedelikku – tekib kondenseerumisoht. Seega jahutada saame vaid väga kõrge (jahutuse vaatevinklist vaadatuna) temperatuuriga. Kui näiteks õues on 30C sooja, siis 19C põrandamassiga me just suurt jahutamist teostada ei suuda. Lisaks võib põrandajahutusega kaasnev jahe põrand olla kaunis ebameeldiv paljale jalale.

Tulenevalt sellest, et põrandajahutuse puhul saame vaid kõrgel temperatuuril jahutust teostada, võimaldab see maksimaalselt 2C ruume jahutada. Mida pikemalt jahutusperiood kestab, seda kiiremini maa seest saadav jahutusenergia „otsa lõppeb.“

Seega jahutamine läbi horisontaalse maakontuuri: poolik lahendus, mis kahtlemata ei taga täit jahutusvajadust. Saame küll toatemperatuuri ca 2 C – 3 C madalamaks teatud ajavahemikul jahutusperioodist, kuid see on ka kõik. Kui jahutus „otsa saab,“ ei ole meil seda enam kuskilt ammutada.

Passiivjahutus: maaküte vertikaalselt paigaldatud maakollektoriga

Rääkides vertikaalselt paigaldatud maakollektorist ning passiivjahutusest, on lood natuke positiivsemad võrreldes ülalnimetatuga.

Nimelt maaküte vertikaalsete puurkaevudega võimaldab meile aastaringselt suhteliselt jahedat temperatuuri. Kuna päikese, välisõhu ning sademetega kaasnev soojusenergia niivõrd sügavale maapõue ei jõua – ei ole meil sellist probleemi nagu horisontaalse kollektoriga (vt ülal). Sügavas maapõues asetsev kollektor võimaldab meile kogu jahutusperioodi jooksul jahedat soojuskandjat.

Olgugi, et vertikaalsete puurkaevude puhul toimib nii põrandajahutus kui ka jahutamine läbi ventilatsiooni sissepuhke kanali paremini võrreldes horisontaalse kontuuriga – ei taga ka vertikaalsed puurkaevud vajalikku jahutust jahutusperioodi kestel. Põhjuseks sama, mis ülalnimetatud lahenduste puhul (ei põrand ega ventilatsioon ei suuda lihtsalt piisavat jahutust ruumidesse tagada).

Seega tagamaks soovitud sisekliima läbi kogu jahutusperioodi, tuleb ikkagi kogu jahutusring üle maja välja ehitada (torustik sõlme ning ruumide vahel / jahutusplafoonid ning muu seonduv).

Siinkohal on aga jällegi omad nüansid, mida tuleks kindlasti silmas pidada. Nimelt jahutusringi temperatuuride graafik. On oluline vahe, kas jahutame graafikul näiteks 7C / 12C või näiteks 12 / 17C. Sõltuvalt jahutus-graafikust tuleb valida ka sobivad jahutuse jagajad (nt lae- ning seinanishidesse paigaldatavad plafoonid). Mida kõrgema temperatuuriga jahutame, seda suuremad peavad olema jahutus-plafoonid. See tõstatab omakorda küsimuse, et kuidas suured jahutusplafoonid ehituse üldosa arvestades hoonesse sobitada.

Passiivjahutuse puhul mida kõrgemate temperatuuridega saame hoone jahutatud, seda pikemalt saame kasutada maapõuest saadavat „tasuta jahutusenergiat.“ Kui jahutusgraafik on aga madalatele temperatuuridele (nt 7C / 12C)  dimensioneeritud – tekib olukord, kus maapõu ei suuda enam meile vajalikku 7C temperatuurilist soojuskandjat võimaldada. Kui aga graafik on kõrge (nt 12 / 17C) – saame oluliselt pikemalt (mõistlikel tingimustel ka kogu jahutusperioodi) tasuta jahutusenergiat.

Maasoojuspump vertikaalsete puurkaevudega annab meile tasuta jahutusenergia ning lisaks valmistab pinnase ette järgmiseks kütteperioodiks. Ettevalmistamise all peame silmas lisanduva soojuse laadimist maapõue. Sellest tulenevalt saab järgmiseks kütteperioodiks maapõu soojusenergiat „täis laetud,“ mis omakorda tõstab oluliselt soojuspumba soojustegurit (COP) kütmisel. Vertikaalsete puurkaevude puhul suudab küll maapõu iseeneslikult samuti taastuda, kuid kasutades passiivjahutust saame maapõu keskmise temperatuuri mitu head kraadi kõrgemaks võrreldes naturaalse taastumisega.

Aktiivjahutus – maasoojuspump rakendab ruumide jahutamiseks kompressorit

Aktiivjahutuse puhul ei ole me seotud maakontuurist saadava temperatuuriga. Aktiivjahutuse puhul tekib jahutusenergia kompressori tööle rakendamisega. Jahutusenergia (soojuspumba primaarringi poolel) suunatakse mitte maapinna sisse vaid otse jahutuspaaki (sealt kannavad ringluspumbad selle juba edasi jahutus-plafoonidesse). Tekkiv jääksoojus (soojuspumba sekundaarringi poolel) laetakse kas tarbevee soojendamiseks või siis otse kütte puhverpaaki.

Tulenevalt sellest, et jahutusperioodil on kütte vajadus nullilähedane, hakkab jääksoojuse tekkimisel temperatuur kütte puhverpaagis tõusma. Et temperatuur üle kriitilise piiri ei tõuseks, tuleb puhverpaagist üleliigne soojusenergia (jääksoojus) sealt minema viia. Seega tuleks süsteemi lisada ka aktiivjahutusest tekkiva jääksoojuse mahalaadimine.

Kokkuvõtvalt

Hoone jahutamiseks on mitmeid erinevaid võimalusi, kuid ainuke terviklik ning jätkusuutlik lahendus on ehitada välja jahutusring (torustik, plafoonid, automaatika) ning rakendada kas siis (vertikaalsete puurkaevude puhul) kõrgetemperatuurilist passiivjahutust või siis madalatemperatuurilist passiivjahutust üleminekuga aktiivjahutusele (üleminek leiab aset siis kui puurkaevud ei võimalda enam niivõrd jahedat temperatuuri kui maja jahutusring vajab).

Alternatiivsed poolikud lahendused on jahutamine läbi põranda ning ventilatsiooni sissepuhke. Poolikud on need lahendused seepärast, et ei põrand ega ventilatsioon ei suuda juba ise piisavalt jahutust ruumidesse edastada. Tulemuseks saavutame mõnekraadise temperatuuri langemise. Langetatud temperatuur püsib stabiilsena vertikaalsete puurkaevude puhul / horisontaalse maakontuuri puhul on ka vaid mõnekraadine temperatuuri langus ajutine ning kestab vaid seni kuniks maapind on sedavõrd soojaks köetud, et enam sealt jahutusenergiat saada ei ole.

Tervitades,
Perekond AIT-Nord