Maalämpöpumppu projektianalyysi Clean Energy (CE) Projektianalyysi kurssi Philadelphian yrityskeskus, USA – 28 maalämpöpumppua lämmitykseen ja jäähdytykseen Kuva: Geothermal Heat Pump Consortium (NREL PIX) © Minister of Natural Resources Canada 2001 – 2006.

Tavoitteet Tarkastella maalämpöpumppu- järjestelmien (MLP) perusteita Kuvata maalämpöpumppu- järjestelmien avainkohtia Esitellä RETScreen® Maalämpöpumppujärjestelmien projektimalli

Mitä maalämpöpumppujärjestelmät tarjoavat? Jäähdytystä Kuumaa vettä Routavauriottomat perustukset …mutta myös… Tehokkuutta Huoltovapautta Teknisen tilan vähäinen tarve Alhaisemmat käyttökustannukset Impact 2000 talo, Massachusetts, USA Kuva: Solar Design Associates (NREL PIX) Asuinrakennuksen lämpöpumppu Tasainen tuotto Viihtyisyyttä & ilmanlaatua Ilmastoinnin huippukuormien sähkönkulutus vähenee

MLP järjestelmän osat 3 2 1 Kytkentä maahan Vaakaputkistot Pohjavesi (kaivo) Vesistö Nestekiertoinen lämpöpumppu Sisätilojen lämmityksen/ jäähdytyksen jakojärjestelmä Perinteiset putkikanavat 3 2 1

Nestekiertoinen lämpöpumppu Vedestä ilmaan siirtävä lämpöpumppu Käänteinen suunta 3,5 - 35 kW jäähdytysteho per yksikkö Isoihin rakennuksiin tarvitaan useita yksiköitä Kompressori Yläpaine Kuumaa höyryä Alapaine Viileää höyryä Lauhdutin Höyrystin Yläpaine Kuumaa nestettä Alapaine Viileää nestettä Paisuntaventtiili Kompressoinnin jälkeinen talteenotettu lämpö johdetaan veden lämmitykseen lämmönsiirtimen kautta

Maaliitännän muotoja Pystyputkisto Vaakaputkisto Pohjavesi Kallioiseen maahaan Kalliimpi Vie vähän pinta-alaa Erittäin tehokas Vaakaputkisto Vie eniten pinta-alaa Halvempi Pieniin rakennuksiin Lämpötila vaihtelee Pohjavesi Pohjavettä johtava maakerros +läpivirtaus Halvin Pohjavesimääräykset Ongelmana likaantuminen Myös vesistö ja pystypilari-lämpövaihtimet

Maalämmön lähteet: Maaperän lämpötila Maaperään sitoutuu noin puolet auringosta tulevasta energiasta Maa vaimentaa lämpötilan vaihtelua maalämpöpumppu tehokkaampi Lämpötilaerot tasaantuvat syvemmällä Erot vähäpätöisiä alle 15 m LÄMPÖTILA °F LÄMPÖTILA °C TALVI KESÄ SYKSY Graafi: Canadian Building Digest Paikallinen maaperän lämpötila riippuu ilmastosta, maaperästä ja lumipeitteestä, kaltevuudesta, maaperän koostumuksesta, jne.

Esimerkki MLP järjestelmän kustannuksista Nousevat energiakustannukset Ympäristötekijät Ilmastointi bonuksena Kuva: Suomen Lämpöpumpputekniikka Oy Lisätukea alentamaan ilmastoinnin huippukuormia Kuva: GeoExchange Consortium

Maalämpöpumppuprojektin näkökohtia Vaakaputkiston asennus, liikerakennus Kustannustehokkain kun: tarvitaan sekä lämpöä että jäähdytystä lämpötila vaihtelee voimakkaasti vuodenajoittain uudistkohteisiin tai ilmastointitöiden yhteydessä lämmityksessä: alhaiset sähkökustannukset, korkeat öljy- ja kaasukustannukset jäähdytyksessä: korkeat sähkökustannukset sekä huippukuormamaksut Tarvitaan ojitus- ja porauskalustoa Lämmönvaihtimen asennuskustannusten suuri vaihtelu Asiakkaan kriteerit kustannustehokkuudelle MLP asennus Kuva: Craig Miller Productions and DOE (NREL PIX)

Esimerkit: Australia, Saksa ja Sveitsi Asuinrakennusjärjestelmät 20 kW pohjavesilämpöpumppu, Saksa Porakaivon porauskalusto, rakennus Sveitsissä “Kovan rahan” talot Korkeammat pääomakustannukset Takaisinmaksuaika pitkä Ympäristö- tai mukavuusedut Hankintatuki voi olla merkittävä tekijä Kuva: Bundesverband WärmePumpe (BWP) e.V. 320 asuntoa, Etelä-Australia Kuva: GeoExchange Consortium Kuva: Eberhard & Partner AG

Esimerkit: UK ja USA Liikerakennusjärjestelmät Lyhyet takaisinmaksuajat (< 5 vuotta) Maapinta-alan vähyys yleensä ongelma Tarvitaan vähemmän teknistä sisätilaa Yksinkertainen, hajautettu säätöjärjestelmä Pienempi ilkivallan riski Alhaisemmat huippukuorman lisämaksut Lisälämmitystä ei tarvita Liikerakennus, Croydon, UK Kuva: Groenholland B.V. Rakennusklusteri, Kentucky, USA Liikenneasema, Kansas, USA Kuva: Marion Pinckley (NREL PIX) Kuva: International Ground Source Heat Pump Association

Esimerkit: Kanada ja USA Julkisten rakennusten järjestelmät Pidemmät takaisinmaksuajat hyväksyttäviä Avoimempia innovatiivisille ratkaisuille Yhtäaikaiset lämpö- ja jäähdytyskuormat Ojitus vaakaputkistolle Kuva: Robert R. Jones/Oklahoma State University (NREL PIX) Koulu, Quebec, Kanada Kuva: Natural Resources Canada

RETScreen® Maalämpöpumppu projektimalli Maailmanlaajuinen energiantuotannon, elinkaarikustannusten ja kasvihuonekaasujen päästövähenemien analyysi Vaaka- ja pystysiirtoputkistot Pohjavesi Asuin-, liike-, teollisuus- ja julkiset rakennukset Malli ei vielä sovellu seuraaviin: Pintavesilämpöpumppu Jos maaperän lämpötila on epätasapainossa pitkiä kausia Yhtäaikaiseen jäähdytykseen ja lämmitykseen Vedenlämmitykseen

RETScreen® MLP energialaskenta MLP järjestelmä, käyttäjän tiedot Rakennus, käyttäjän tiedot Säädata, käyttäjän tiedot Luo kuorman ja lämpötilan suhde, suunnittele kuormat ja tasapainopisteet Määritä lämpöpiirit ja laske maaperän lämpötila Arvioi lämpöpumpun asennus-kapasiteetti Laske rakennus- kuormat eri lämpöpiireille Arvioi maapiirin koko tai pohjaveden virtaus Arvioi lämpöpumpun todellinen teho ja kapasiteetti kaikille lämpöpiireille Katso e-Käsikirja Clean Energy (CE) projektianalyysi: RETScreen® Suunnittelu ja esimerkit Maalämpöpumppujärjestelmän projektianalyysi osio Laske lämmön ja jäähdytyksen lisätarve sekä MLP:n vuosittainen energian tarve (lämpö ja jäähdytys)

Esimerkki RETScreen® Maalämmön projektimallin varmentamisesta Energiantarvetta verrataan tietyn aikavälin seurantatietoon Keräinpiirin pituutta verrataan kuuteen mitoitusohjelmaan sekä yksityiskohtaiseen simulaatio-ohjelmaan Ohjelma 1 vuoden ajanjakso 10 vuoden ajanjakso* Asuinrakennus 1 Louisiana Asuinrakennus 2 Wisconsin Liikerakennus Nebraska Asuinrakennus 1 Louisiana Asuinrakennus 2 Wisconsin Liikerakennus Nebraska Keskimäärin muilla ohjelmilla 266 124 141 293 129 148 vs. RETScreen kuvattu 257 -4% 135 9% 121 -14% 257 -12% 135 5% 121 -18% vs. RETScreen energiankäyttö 236 -11% 127 2% 132 -6% 236 -19% 127 -2% 132 -12% vs. todellinen 344 29% 160 29% 141 0% 344 17% 160 24% 141 -5% * 1 vuoden ajanjaksoa käyttetty RETScreen vertailuun

Johtopäätökset Maalämpöpumput tuottavat lämpöä, jäähdytystä ja kuumaa vettä Maaperä vaimentaa lämpötilan vaihteluita ja tehostaa maalämpöpumpun toimintaa Maalämpöpumpun perustamiskustannukset ovat korkeammat, mutta käyttö- ja huoltokustannukset alemmat Ilmastot joissa tarvitaan sekä lämpöä että jäähdytystä ovat lupaavimpia kohteita RETScreen® arvioi: Ulkolämpötilojen frekvenssijakauman Rakennuksen lämpökuorman ulkolämpötilan funktiona Vuosittaiset tilojen lämmityksen ja jäähdytyksen energiahyödyt RETScreen® on vuosiperustainen analyysilaskenta jonka avulla päästään liki tuntiperustaisen laskennan tarkkuuteen RETScreen® tarjoaa merkittäviä säästöjä esiselvitys- ja kannattavuustutkimusvaiheissa

Kysymyksiä? www.retscreen.net Maalämpöpumppujärjestelmien projektianalyysi osio RETScreen® International Clean Energy projektianalyysi kurssi Lisätietoja RETScreen www-sivustolta: www.retscreen.net