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:
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.
|
|