Close

Lämpökaivo

Maaperä, kallio ja vesistö varastoivat auringon energiaa. Voit käyttääsitä rakennuksen ja käyttöveden lämmitykseen, kun sinulla on maalämpöpumppu ja lämpökaivo. Se voidaan porata pienelle kaupunkitontillekin, yleensä lähelle rakennusta. Lämpökaivosta lämpö saadaan talteen erityisellä lämmönkeruuputkistolla.
Porakaivoista tehdään yleisimmin 100-210 metriä syviä. Se, kuinka syvän sinä tarvitset, voidaan helposti arvioida vuosittain kuluttamasi lämmitysöljyn tai sähkön määrästä ja öljykattilasi hyötysuhteesta. Nyrkkisääntönä voidaan sanoa, että isohko omakotitalo lämpiää 200 metrin kaivolla.

Rakentaja. Kun haet rakennuslupaa, tarvitset energiatodistuksen. Katso että se on oikein laadittu. JH-Lämpö Oy:n ammattilainen voi sen avulla määritellä järjestelmäsi mitoituksen. Kaivon halkaisijalla ei ole isoa merkitystä, mutta nykyään halkaisijasta saadaan jonkin verran pienempi, mikä lisää vähän tehoa. Useimmiten se on 115 mm.

Kun poraamme, emme sotke tonttiasi. Vain poravaunu vierailee porauspaikalla. Muu kalusto seisoo kauempana ja kerää porausjätteen. Poraustyö vie urakasta normaalisti päivän tai pari.

Lämpökaivon poraamista voivat hidastaa peruskallion päällä oleva paksu maakerros, kallion rikkonainen kohta tai voimakkaan vesisuonen osuminen tielle. Yleensä nämä haasteet on kuitenkin voitettavissa eikä lisäkulujakaan synny paljon.

Maalämpökaivo porataan mahdollisimman lähelle taloa, usein vain muutaman metrin päähän. Lämpökaivon porauksessa käytetään uusinta poravaunukalustoa, joissa on kumitelat. Telat jättävät maahan vain pieniä painaumia. Kuukauden kuluttua pihassa ei yleensä ole jälkeäkään poravaunun kulkureitistä. JH-Lämpö Oy:n lämpökaivoja porataan kesät talvet viimeistellyissäkin pihoissa taajama-alueella. Lämpökaivo syntyy pihaasi siististi ja porauksesta syntyvä kivituhka kerätään saman tien pois, joten se ei pääse leviämään ympäristöön. Lämpökaivon porauksen jälkeen kaivoon lasketaan energiankeruuputkisto. Se on 40 mm (putken halkaisija merkki) PEM muoviputkea, joka on valmistettu vain tätä käyttöä varten. Energiankeruuputki täytetään luonnossa täysin hajoavalla 30% bioetanoliliuoksella.

Lämpökaivon yläpää suojataan muovisella kaivorenkaalla ja kannella. Se voidaan jättää maan alle, jossa se on suojassa eikä näin häiritse pihan käyttöä. Mikäli lämpökaivo joudutaan tekemään ajoradalle, se tehdään betonirenkaasta ja valurautaisesta kannesta. Lämpökaivo merkitään aina tyyppikilvellä talon sokkeliin. Tyyppikilpi pitää sisällään tiedon lämpökaivon sijainnista; näin maan alla oleva lämpökaivo löytyy helposti. Lämpökaivon porauksesta saat porausraportin, johon on kirjattu informaatiota lämpökaivosta ja maaperästä porauksen yhteydessä. Oikein mitoitettu lämpökaivo on ikuinen ja energiankeruuputkiston käyttöiäksi on arvioitu 100 vuotta. Yhden Lämpökaivon poraaminen kestää yleensä yhden työpäivän.

Lämpökaivolta tulevan putkiparin ns.taloontuonti tehdään siististi pienellä kumitela kaivinkoneella tai lapiolla. Kaivannon syvyys on kohteesta riippuen 40-70 cm. Mahdolliset pihakivetykset ja laatat poistetaan putkiston asennusreitin kohdalta ja asetetaan takaisin lämmönkeruuputkiston asennuksen jälkeen. Näin piha ja muu ympäristö jäävät siistiksi. Putkipari on samaa 40 mm (putken halkaisia merkki) PEM muoviputkea, jota käytettään lämpökaivossakin, mutta taloontuontiputket ovat eristettyjä ja ne on suojattu erillisellä suojaputkella. Merkitsemme kaivannon huomionauhalla, jotta putket löytyvät helposti mahdollisten muiden kaivaustöiden yhteydessä. Taloontuontiputket johdetaan yleensä talon sokkelin läpi timanttiporalla tehdyistä rei´istä, joskus myös pannuhuoneen korvausilmaventtiilistä, ala- tai yläpohjastakin. Lämpökaivon ja taloontuontiputkien liitos tehdään muovihitsaamalla . Näin saadaan huoltovapaa ja kestävä liitos putkien välille. Toimenpide suoritetaan yleensä kaivon porauksen yhteydessä tai seuraavana työpäiväna joten siihen varataan yksi työpäivä.

1. Porakaivon syvyyden määrittäminen

Porakaivon syvyys riippuu tarvittavasta lämmitysenergian määrästä. Maalämpöjärjestelmä ja porakaivon syvyys mitoitetaan vanhoissa rakennuksissa toteutuneen lämmitysenergian kulutuksen perusteella, esimerkiksi lämmitysöljyn vuotuisen kulutuksen tai lämmitykseen käytetyn sähköenergian perusteella.

Öljylämmitteisissä rakennuksissa lämmitysenergian tarve ja siitä seuraava lämpökaivon syvyys määrittyvät toteutuneen öljyn kulutuksen ja öljykattilan hyötysuhteen perusteella. Öljykattiloiden hyötysuhde vaihtelee vanhempien kattiloiden 75 prosentista uudempien öljykattiloiden 90 prosenttiin. Etelä-Suomessa sijaitseva rakennus, jollaa on ollut 4 000–4 500 litran öljynkulutus vuodessa, vaatii tyypillisesti yhden 200 m syvän lämpökaivon, kun öljylämmitys vaihdetaan maalämpöön.

Sähkölämmitteisessä rakennuksessa, missä lämmitysenergian kulutus on n. 35 000 kWh, riittää 200 m:n syvyinen lämpökaivo tuottamaan maalämpöjärjestelmän tarvitseman lämmön, kun sähkölämmitys vaihdetaan maalämpöön.

Uudisrakennuksissa maalämpöjärjestelmän ja porakaivon mitoitus perustuu rakennuksen laskennalliseen lämmitysenergian kulutukseen. Rakennuslupaa haettaessa tarvitaan energiatodistus, josta selviää rakennuksen lämmitysenergian ja huipputehon tarve. Mikäli energiatodistus on oikein laadittu, voidaan maalämpöjärjestelmän mitoitus tehdä energiatodistuksen tietojen perusteella.

2. Porakaivon halkaisija

Porakaivon halkaisija on tyypillisesti 100 mm–150 mm. Tavanomaisin porakaivon halkaisija on 115 mm. Vanhemmalla tekniikalla tehtävät porakaivot ovat tyypillisesti halkaisijaltaan tätä suurempia, n. 150 mm. Lämpökaivon halkaisijalla ei tutkitusti ole merkittävää vaikutusta lämmönkeruuputkiston energiatehokkuuteen. Halkaisijaltaan pienempi porakaivo on hieman suurempihalkaisijaista porakaivoa tehokkaampi. Tämä selittyy sillä, että lämpökaivossa oleva vesi toimii ainoastaan lämmönsiirtäjänä kalliosta lämmönkeruuputkistoon. Mitä vähemmän vettä on kallion ja lämmönkeruuputkiston välissä, sitä tehokkaampaa on porakaivossa lämmön siirtyminen kalliosta lämmönkeruuputkistoon ja lämmönkeruunesteeseen.

3. Lämpökaivon poraustyöt

Lämpökaivon porauksen suorittaa tähän tarkoitukseen suunniteltu porauskalusto, johon kuuluu kuorma-autossa oleva kompressoriyksikkö, poravaunu ja pölynsidontakontti. Poravaunu on näistä ainoa laite, jonka täytyy ajaa tontille suorittamaan poraus. Kompressoriyksikköä ja pölynsidontakonttia ei tarvitse tuoda lähelle rakennusta, vaan ne voidaan useimmissa tapauksissa jättää esimerkiksi tien varteen. Kompressoriyksikkö kytketään poravaunuun joustavalla paineilmaputkella ja poravaunulta viedään pölyn pois kuljetusta varten pölynsiirtoputki. Uudenaikaista kalustoa (kuten erillistä pölynsidontakonttia) käytettäessä lämpökaivon poraus on siistiä ja tehokasta, eikä edes valmiiseen puutarhan jää merkittäviä jälkiä porakaivon porauksesta. Yhden lämpökaivon poraustyöt kestävät tavanomaisissa olosuhteissa yhden päivän. Mikäli maaporauksen tarvetta peruskallion päällä on runsaasti, voi tämä aiheuttaa yhden tai kahden päivän lisätyöt porakaivon porauksessa.

4. Porakaivon maaporaus

Maalämpöjärjestelmän lämpökaivon poraus aloitetaan poraamalla maakerroksen läpi teräksinen suojaputki peruskallion pintaan asti. Peruskallion syvyys maan pinnasta määrää huomattavan osan porakaivon kustannuksista, koska maaporausosuus on merkittävästi hitaampaa kuin kallioporaus. Maaporaus vaatii vahvan teräsputken estämään maa-aineksen valumista maalämpöjärjestelmän lämpökaivoon. Teräsputki on 115 mm:n lämpökaivossa ulkohalkaisijaltaan 139,7 mm, kun seinämävahvuus on 5 mm. Teräsputkea porataan tarvittava määrä peruskallion sisään, kunnes kallio on ehjää. Poikkeustapauksissa, kun kallio on rikkonaista, voi olla tarpeen porata teräksistä suojaputkea kallion sisään jopa useita kymmeniä metrejä, kunnes saavutetaan ehjä kallio. Kokemusten mukaan vain noin yhdessä prosentissa lämpökaivojen poraustöistä peruskallio on niin rikkonaista, että teräsputkea joudutaan poraamaan peruskallion sisään merkittäviä määriä.

Tyypillisesti maaporausmetri tai teräsputkella tuettu kallioporaus on noin kolme kertaa kalliimpaa kuin kallioporausmetri. Mikäli peruskallion päällä on useita kymmeniä metrejä paksu maakerros, aiheutuu tästä useamman tuhannen euron ylimääräiset kustannukset maalämpöprojektille. Tuolloin kannattaa harkita lämmönkeruuputkiston sijoittamista maaperään tai paikasta riippuen vesistöön. Myös ilma-vesilämpöpumppu voi olla tällöin kilpailukykyinen vaihtoehto.

5. Porauksen yhteydessä vedellä täyttyvä porakaivo

Poikkeustapauksessa maaporauksen ja esimerkiksi 100 m:n kallioporauksen (ehjään kallioon) jälkeen tulee peruskalliossa vastaan niin vahva vesisuoni, että porakaivo täyttyy nopeasti vedellä, jolloin lämpökaivon porauskaluston kompressorista tuottama paineilma ei ehdi tyhjentämään porakaivoa vedestä yhtä nopeasti kuin vettä virtaa lämpökaivoon. Tällöin porauksen kivipöly ei nouse pois porakaivosta tarpeeksi tehokkaasti, eikä poraustyötä voidaan jatkaa. Ratkaisuna on porata noin 15 m:n päähän toinen porakaivo, jotta lämpökaivoilta vaadittava kokonaismetrimäärä täyttyy.

Lämpökaivo voi täyttyä jo porauksen yhteydessä vedellä, mikäli kalliossa halkeamia, joita pitkin vesi siirtyy porakaivoon. Lämpökaivon kohdalla voi olla myös niin ehjää kalliota, ettei vesi ala kerääntyä porakaivoon porauksen yhteydessä. Tällöin lämpökaivo täytetään vedellä, jotta lämmönkeruuputkistoa ympäröisi vesi porakaivossa. Täytetty porakaivo toimii lämpökaivona aivan yhtä hyvin kuin luonnostaan vedellä täyttyvä lämpökaivo. Ehjä kallio myös pitää veden lämpökaivossa. Porakaivossa veden pinta vakioituu lähelle luontaista pohjaveden tasoa riippumatta siitä, täyttyykö lämpökaivo itsestään vai täytetäänkö porakaivo vedellä porauksen jälkeen.

6. Rikkonainen kallio porakaivon kohdalla

Harvinaisessa poikkeustapauksessa ehjän kallioporauksen jälkeen kallioperässä on rikkonainen vyöhyke. Vaihtoehtoina on porata n. 15 metrin päähän toinen lämpökaivo tai valaa viskositeetiltaan hyvin juoksevaa ja raekooltaan pientä betonia porakaivoon sekä puristaa juokseva betoni kompressorin paineilmalla kallion halkeamiin. Tämä yleensä stabiloi kallioperän niin, että rikkonaisen vyöhykkeen läpi voidaan porata ja jatkaa porausta ehjään kallioon. Näin voidaan saavuttaa lämpökaivon tarvitsema syvyys.

7. Lämpökaivon näkyviin jäävät rakenteet

Lämpökaivosta ei tyypillisesti jää rakenteita näkyviin maan pinnalle. Porakaivon lämmönkeruuputkiston liitokset tehdään muovihitsaustekniikalla, jolloin lämpökaivo ja lämmönkeruuputkisto ovat huoltovapaita. Lämpökaivon yläosa varustetaan huoltokaivolla, jonka kansi tavallisesti peitetään maa-aineksella. Näin porakaivosta ei näy maan pinnalle mitään.

8. Lämpökaivojen tulevaisuus

Lämpökaivojen poraamiseen jatkossa toimenpidelupa
Maalämmön hyödyntämiseen tarkoitetun lämpökaivon poraaminen muutetaan luvanvaraiseksi. Luvanvaraisuus koskee myös maaperään tai vesistöön sijoitettavan lämmönkeruuputkiston asentamista. Tätä koskeva maankäyttö- ja rakennusasetuksen muutos tulee voimaan vappuna, eli 1.5.2011.

Lupa vaaditaan, kun lämmitysjärjestelmää uusitaan

Lupa vaaditaan silloin, kun rakennuksen lämmitysjärjestelmää vaihdetaan tai uusitaan maalämpöä hyödyntäväksi, tai kun maalämpöä halutaan käyttää lisälämmön lähteenä. Toimenpidelupaa haetaan kunnan rakennusvalvonnasta ja luvan hinnoittelu on kunnan omassa päätösvallassa. Toimenpidelupa ei koske uudisrakentamista, sillä uuden rakennuksen lämmitysjärjestelmä ratkaistaan rakennusluvan yhteydessä.

Sijainti kaukolämpöverkon alueella ei este luvan myöntämiselle

Käytännössä toimenpidelupa myönnetään, ellei sille ole estettä. Se, että kiinteistö sijaitsee kaukolämpöverkon alueella, ei sinänsä ole este luvan myöntämiselle.

Luvan myöntämisen esteenä voi olla esimerkiksi se, että lämpökaivo halutaan porata merkittävälle pohjavesialueelle tai liian lähelle toista lämpökaivoa tai porakaivoa. Pohjavesialueella lupaharkinnassa voidaan ottaa huomioon suunnitellun lämpökaivon sijainti suhteessa esimerkiksi vedenottamoihin. Este lämpökaivon poraamiseen voi syntyä myös siitä, että kunta valmistelee maanalaista asemakaavaa kyseiselle alueelle.

Asetuksen muutoksella yhtenäistetään lupakäytäntöjä eri kuntien välillä. Tällä hetkellä suurin osa kunnista ei vaadi lupaa, osa vaatii toimenpideilmoituksen, osa toimenpideluvan ja osa rakennusluvan. Näin myös suurimmassa osassa maata ei ole tietoa lämpökaivojen sijainnista. Toimenpideluvan myötä rakennusvalvonnat saavat kaivoista rekisterit, joiden avulla voidaan arvioida, voidaanko lämpökaivo porata tai lämmönkeruuputkisto asentaa suunniteltuun paikkaan.

Lämpökaivojen suosio kasvanut nopeasti
Lämpökaivojen suosio on kasvanut 2000-luvulla hyvin nopeasti. Vuonna 2006 noin joka viidenteen uuteen pientaloon energialähteeksi valittiin maalämpö. Nykyään uusista omakotitaloista 30–40 prosenttia ottaa maalämmön energiaratkaisukseen. Vuonna 2008 Suomessa porattiin maalämpöä varten yli 5 000 kaivoa. Lämpökaivojen ja lämmönkeruuputkistojen rakentaminen tulee korjausrakentamisen myötä lisääntymään rakennetuilla alueilla ja taajamissa. Useimmiten yksi 150–200 metriä syvä kalliolämpökaivo riittää keskikokoisen omakotitalon energiatarpeisiin.