Maasoojussüsteemid

Suletud süsteemi korral asetseb puuraugus U-kujuline torustik, milles ringleb madala külmumistemperatuuriga vedelik (sageli kasutatakse piirituse või propüleenglükooli vesilahust). Madal külmumistemperatuur võimaldab alandada ringleva vedeliku temperatuuri alla 0°C ning suurendada horisontaalsuunalist soojusvoogu puuraugu suunas. Puuraukude täitmiseks sobilike materjalide väljatöötamisega tegeletakse kogu maailmas pidades silmas, et täitematerjalil oleks võimalikult suur soojusjuhtivus ning suur vastupidavus korduvale külmumisele. Sageli kasutatakse puuraukude täitmisel bentoniitsavi ja betooni segusid, mis säilitavad elastsuse ja veepidavuse ka pärast korduvaid külmumisi.

Soojusvaiad on oma olemuselt analoogilised tampoonitud soojuspuuraukudele, sest nad puuritakse ja hiljem täidetakse vett mittejuhtiva materjaliga. Vaiade rajamist reguleerib Eestis ehitusseadus, mis käsitleb puurimist oluliselt leebemalt ja puurimisloa saamine on palju lihtsam. Esineb juhtumeid, kus rajatavate vaiade sügavus on mitukümmend meetrit ehk sarnane madalamate soojuspuuraukude sügavusele. Põhimõtteline vastuolu Eesti tingimustes seisneb selles, et soojuspuurauke käsitletakse puurkaevudena, mille rajamiseks nõutakse tavapraktikas 10 m hooldusala (kaugus ehitistest ja krundi piirist) olemasolu, samas kui soojusvaiad asuvad vahetult ehitise all.

Saksamaa Inseneride Assotsiatsioon (Verein Deutscher Ingenieure) on välja töötanud standardi VDI 4640, millega määratletakse soojuspuuraukude tehnilised nõuded. Muu hulgas on toodud ka keskmised soojushulgad puuraugu jooksva meetri kohta, mida saab kasutada soojuspuuraukude dimensioneerimiseks (Tabel 1). Arvestades Eesti aluspõhjas esinevaid kivimeid ja nende soojusjuhtivusi, on ka meil sobilik lähtuda keskmisest veega küllastunud kivimi soojusandvusest 50 W/m. VDI 4640 soovitab ka, et kui soojuspuuraukude sügavus on kuni 50 m, siis peaks puuraukude vahekaugus olema vähemalt 5 m ja kuni 100 m sügavuste puuraukude korral vähemalt 6 m. Eestis tuleks kaaluda veelgi suuremat vahekaugust, kuna meie kütteperiood on pikem.

Tabel 1. Soojuspuuraukudest topelt U torustikuga saadav soojushulk ühe meetri kohta
vastavalt Saksamaa standardile VDI 4640.

Soovituslikud keskmised
 
kuiv setend (soojusjuhtivus <1,5 W/m/K)
20 W/m
tavaline veeküllastunud kivim (1,5 W/m/K < soojusjuhtivus < 3,0 W/m/K) 50 W/m
kõrge soojusjuhtivusega kivim (soojusjuhtivus > 3,0 W/m/K) 70 W/m
Kivimitüübiti  
kuiv kruus ja liiv < 20 W/m
veega küllastunud kruus ja liiv 55-65 W/m
lubjakivi 45-60 W/m
liivakivi 55-65 W/m


Poolavatud süsteemi puhul kasutatakse maasoojuse saamiseks veetarbimise puurkaeve. Antud süsteemi puhul rajatakse puurkaev (vt kõrvalolevat animatsiooni) või asetatakse varem rajatud puurkaevu U-kujuline torustik. Hilisema kasutuse käigus jäetakse puurkaev tsementeerimata ning sealt on võimalik tarbida ka põhjavett.

Poolavatud süsteemid on põhjavee kaitse seisukohalt kõige keskkonnaohtlikumad, kuna soojuskontuuri purunedes lekib soojusvedelik otse põhjavette.

Poolavatud süsteemide puurkaevude rajamisel tuleb lähtuda EV Veeseaduse nõuetest ning KKM 30. jaanuari 1997. a. määruse nr 8 "Põhjavee uurimise, kasutamise ja kaitse korra kehtestamine ning puurkaevude projekteerimise, puurimise ja konserveerimise ja likvideerimise korra kehtestamine" nõudetest.
   

Avatud süsteemiga soojuspuurauke kasutatakse nii madalate kui ka sügavate soojusressursside tarbimisel alates eramute kütmisest kuni elektri tootmiseni. Valdavalt juhitakse välja pumbatud vesi teise puuraugu kaudu maa sisse tagasi, kuigi paljudes riikides ei ole see nõutud. Madalate süsteemide puhul peetakse silmas pigem põhjavee varude säilitamist. Sügavate süsteemide puhul lisandub probleem soolase veega, mis pinnaveekogudesse juhtides võib põhjustada ökoloogilisi muutusi.

Avatud maasoojussüsteemi rajamisel tuleb arvestada kõigi Veeseadusest tulenevate nõuetega, kuna selle koostiselementideks on 2 puurkaevu (vt kõrvalolevat animatsiooni). Puurkaeve võib rajada vaid vastavat litsentsi omav ettevõte. Iga puurkaevu rajamisele peab eelnema projekteerimine. Valmivas puurkaevu projektis peavad olema toodud lahendused:

  1. pudedate ja varisevate setete kindlustatuseks
  2. puurkaevu põhikolonni torutagusele tsementratsioonile, et isoleerida kasutatav veekiht ning hoida ära pinnavee ja ülemiste kihtide vee segunemist
  3. pudedate ja varisevate setete isoleerimiseks
  4. vajaliku veehulga läbilaskmiseks
  5. manteltorude põhikolonni ulatumine vähemalt 0,2 m üle maapinna või pumbamaja põranda

Kui rajatavate kaevude asukoha hüdrogeoloogilised tingimused pole teada, on vajalik eelneva uuringu-puuraugu rajamine, milles tuleb läbi viia geofüüsikalised uuringud ning katsepumpamised hüdrogeoloogiliste parameetrite hindamiseks.

Tootvad puurkaevud peavad olema projekteeritud ning rajatud selliselt, et neist oleks võimalik saada vajalik hulk vett. Avatud maasoojussüsteemi puhul võib projekteerimisel arvestada, et iga kW soojuse tootmiseks on vajalik pumbata 0,25 m3/h põhjavett.

Soojuspumba poolt jahutatud või soojendatud vesi pumbatakse tagasi vastuvõtvasse puurkaevu, mis peab olema rajatud nii, et kogu tootvast puurkaevust pumbatud vesi imenduks maapinda (vt kõrvalolevat animatsiooni). Vastuvõtvad puurkaevud peavad olema puuritud allavoolu põhjaveevoolu suunast, sellisel juhul saab tootev kaev alati "värsket", loodusliku temperatuuriga põhjavett. Temperatuuride vahe välja ja sisse pumbatava põhjavee vahel ei tohiks ületada 6 K.


 


 

« Eelmine | Järgmine »