Tämä on yleinen kysymys, jota meiltä kysytään pikemminkin epäsuorasti kuin suoraan.

Vastaus annetaan yleensä vastauksena kysymykseen, voidaanko perinteinen (ehkä jo olemassa oleva) ilmastointilaite tai jäähdytin liittää maalämmönvaihtimeen.

Tämä vastaus on yksinkertainen “ei”, vaikka haluammekin antaa verrattain tekniikattoman selityksen.

Lämpöpumput

Aloitetaan itse lämpöpumpusta. Lämpöpumppu on yksinkertaisesti pumppu, joka siirtää lämpöä paikasta toiseen. Useimmissa tapauksissa tämä tapahtuu höyrynpuristusjäähdytyskierron avulla. Useimmille ihmisille tutuin esimerkki on kotijääkaappi, ja se toimii seuraavasti:

• Sijoitat suunnilleen huoneenlämpöiset elintarvikkeesi (maitoa, vihanneksia jne.) jääkaappiin ja suljet oven;
• Lisälämpö aistitaan ja poistetaan sen jälkeen kylmäkierron avulla siirtämällä se elintarvikkeistasi “mustaan verkkoon” (joka on näkyvissä useimmissa vanhemmissa yksiköissä) jääkaapin takapuolella olevaan “mustaan metalliverkkoon” ja ilmaan. Tämä selittää lämmön jääkaapin takaosassa ja sen, miksi suljettu jääkaappi on yleensä tehottomampi kuin sellainen, josta lämpö pääsee helpommin pois. Geovaihdon yhteydessä tuo “musta verkko” haudattaisiin maahan ulkopuolella;
• Kompressori ja jäähdytysjärjestelmä jatkavat työtään poistaakseen lämpöä, kunnes ennalta määritetty lämpötila-asetuspiste, tyypillisesti noin 4 C, on saavutettu; ja
• Tämä sykli jatkuu joka kerta, kun avaat oven tai laitat sisälle esineen, joka on asetuspistettä lämpimämpi.

Tämä on hyvin matalan teknologian esimerkki, joka toivottavasti auttaa ymmärtämään lämpöpumpun perustoimintaa. (Huomautus: yksityiskohtaisempi tekninen selitys löytyy täältä).

Lämpöpumput ja ilmastointi

Lämpöpumppuja voidaan käyttää kaikkialla, missä tarvitaan lämmön siirtoa. Huomaa, että lämpö siirtyy aina kuumasta kylmään. Vastoin yleistä käsitystä kodin ilmastointi tarkoittaa siis itse asiassa lämmön poistamista siitä eikä kylmän pumppaamista siihen.

Lämpöpumppujen yleisimmät tyypit määritellään ilmastointialalla seuraavasti:

• Ilmalämpöpumppu: Käyttää ulkoilmaa lämmönlähteenä tai lämpönieluna – lähinnä useimmat käänteiskiertoiset ilmastointilaitteet;
• Vesilämpöpumppu: Käyttää vettä lämmönlähteenä tai lämpönieluna ja yleisempi kaupallisissa sovelluksissa. Veden lämpötilaa ohjataan tyypillisesti kattilalla (lämmitys) tai jäähdytystornilla (jäähdytys), jotta se pysyy määritellyissä lämpötilarajoissa. Tämä on tyypillisesti 15-35 C:n alueella, vaikka jotkut voivat ulottua hieman pidemmälle kumpaankin suuntaan; ja
• Maalämpöpumppu: Käyttää maata lämmönlähteenä tai lämpönieluna.

Maalämpöpumpun määritelmä kaipaa luultavasti hieman enemmän selitystä tässä, koska on vaikea kuvitella lämpöpumppua, joka pumppaa kiveä ja multaa! Tässä elementissä maalämpöpumppu on yksinkertaisesti vesilämpöpumpun evoluutio. Maalämpöpumppu käyttää lämpölähteenä tai -nieluna vettä, joka pumpataan maalämmönsiirtimen läpi.

Tämä evoluutio tapahtui geovaihtojärjestelmien alkuaikoina. Järjestelmien suunnittelijat huomasivat nopeasti, että vesilämpöpumpun liittäminen maalämmönsiirtimeen johti siihen, että veden lämpötila suljetussa kierrosjärjestelmässä ylitti vesilämpöpumpun toimintarajat.

Lämmön ottaminen maasta lämmitystilassa esimerkiksi laskee veden lämpötilaa suljetussa kierrossa olevassa maalämmönsiirtimessä. Koska kyseessä on suljettu silmukkajärjestelmä, veden lämpötila laskee edelleen, kunnes se saavuttaa lämpöpumpun sisäänrakennetun turvakatkaisupisteen. Vesilämpöpumpussa on kattila (tai vastaava), joka ylläpitää siihen syötettävän veden vähimmäislämpötilaa (EWT), mitä ei ole olemassa maalämmönsiirtimessä.

Lämpöpumpun EWT-alueen muuttaminen on paljon kustannustehokkaampaa kuin huomattavasti suuremman maalämmönsiirtimen asentaminen – näin syntyi maalämpöpumppu!

Yhteenvetona voidaan siis todeta, että maalämpöpumppu on yksinkertaisesti laajennetun alueen vesilämpöpumppu. Maalämpöpumpun tyypillinen EWT-alue on -5C – 45C, joten siihen voidaan liittää huomattavasti pienempiä maalämmönvaihtimia.

Maalämpöpumppuja on kahta päätyyppiä seuraavasti:

• Vesi-ilma-maalämpöpumppu: Lämmitystilassa siirtää lämpöä maaperän lämmönvaihtimessa olevasta vedestä rakennuksen sisällä olevaan ilmaan. Asuntokäytössä tämä vastaa kanavoitua käänteiskiertoista ilmastointilaitetta; tai
• Vesi-vesi-maalämpöpumppu: Siirtää lämmitystilassa lämpöä maaperän lämmönvaihtimessa olevasta vedestä rakennuksen sisällä olevaan veteen. Asuinrakennuksissa tämä on vesikiertoinen lämmitysjärjestelmä lattialämmitystä, pattereita tai jopa uima-allasta varten.

Kaikki maalämpöpumput ovat käännettävissä, joten edellä mainituissa esimerkeissä voidaan tuottaa sekä kylmää ilmaa että jäähdytettyä vettä. Jotkut valmistajat ovat myös kehittäneet yhdistelmäyksikön, joka pystyy tuottamaan sekä kuumaa/kylmää ilmaa kanavoituja järjestelmiä varten että kuumaa vettä vesikiertoista lämmitystä varten.