Spiraalkollektoritega maapõuest soojust püüdmas. Lahendus väikesele maalapile

 (11)
Spiraalkollektoritega maapõuest soojust püüdmas. Lahendus väikesele maalapile
Movek Grupp

Kui on kindel soov saada oma majja maaküte, aga ruumi lihtsalt pole tavalise pinnasekollektori jaoks, siis uuema lahendusena saab kasutada spiraalkollektoreid. Viimaste väljatöötamise ja tootmisega tegelev Movek Grupp on kaheksa aasta jooksul paigaldanud umbes 500 objektile üle 20 000 spiraalkollektori. Uurime lähemalt, millega on tegu.

Spiraalkollektoreid paigaldatakse Euroopas juba ammu ning Saksamaal on paigaldatavatest maasoojuspumpadest üle 90% lahendatud spiraalkollektoritega. Erinevused Eesti ja Saksamaa paigaldustes on erinevast kliimast tulenevalt dimensioonimises. Kui Saksamaal paigaldatakse 160 m2 elamule tavaliselt 8-9 spiraali, siis Eestis tuleb sõltuvalt pinnasetüübist panna 24 -32 spiraali. Põhjus on Eesti külmem kliima ja pinnase soojusmahtuvusest tulenevad erinevused. Muide, näiteks Soomes ja Rootsis spiraalkollektoreid ei kasutata, sest pinnas on kaljune ning seal on põhiliseks lahenduseks energiakaev. Põnevaid maasoojuslahendusi on veelgi, näiteks spiraalkollektori erilahendusena võib vaadata hoonete vundamendi vaiadesse paigaldatavaid kollektoreid. Ühesõnaga, tänapäeval on alati võimalik igale objektile leida mingi sobilik lahendus.

Eestis oma sobilik lahendus

Kuidas jõuti Eestis spiraalkollektorite väljatöötamiseni? „Soojuspumbalahenduste väljatöötamisel tekkis olukord, kus enamlevinud pinnasekollektorit ei olnud võimalik mõnel objektil lihtsalt kasutada, sest puudus selleks vajalik vaba maalala. Põhjamaades väga levinud energiapuurkaevusid ei ole aga kõrge maksumuse tõttu täna veel võimalik laialdaselt Eestis kasutada. Meil on tingituna geoloogilisest eripärast energiapuurkaevude rajamine kaks korda kallim kui rikastes Põhjamaades,“ seletab Movek Grupi juhataja Heino Uussaar.
Lahenduse leidmiseks hakati uurima, kuidas maailmas sellist olukorda lahendatakse. Spiraalkollektorite kohta on avaldatud kõige rohkem teadustöid. Erinevates teadusasutustes Kanadas, Austrias, Saksamaal ja mujal on spiraalkollektorite kasutamise teema juba alates 1990. aastast hästi läbi töötatud ja informatsiooni palju.
„Spiraalkollektorite kasutamine Eestiga sarnases või isegi külmema kliimaga piirkondades andis põhjust teemat lähemalt uurida ja otsida ka meie oludesse sobiv lahendus. Teised lahendused nagu kollektorkorvid, kaheksakujulised või kastikujulised kompaktkollektorid ei võimalda pinnase ühtlast jahutamist ja nende kasutamist me täpsemalt läbi töötama ei hakanud,“ seletab Heino Uussaar.

Movek Grupp
Seotud lood:

Tootmisele eelnesid uuringud ja katsetused

Olenemata kasutatavast soojuse saamise viisist on soojuskogumise süsteemi ehitamisel põhiliseks ülesandeks lahendada kasutatava mäemassi võimalikult ühtlane jahutamine. Kasutatav mäemass on kindla soojuskoormuse tagamisel ühesuguses pinnasetüübis alati võrdse suurusega olenemata tema jahutamiseks kasutatavast lahendusest.
Spetsialisti sõnul võib Eestis kolme-neljameetrises kaeves olla igal meetril erineva koostisega pinnasekiht, mis teeb täpsemad soojusmahtuvuse arvutused mahukaks. Uuriti erinevate pinnasetüüpide soojusmahtuvust, koostati arvutusmudel pinnase soojusmahtuvuse määramiseks arvestades erinevaid pinnasematerjali tüüpe, struktuuri ja veesisaldust. Katsetati läbi erinevad spiraalide paigaldusskeemid, määrates optimaalsed vahekaugused, paigaldussügavuse, spiraalide võimalikud pikkused, torustike erinevad materjalid, torustike vahekaugused toetuskarkassil.
„Katsemudelitel kontrollisime soojuspumba jahutusvõimsuse optimaalset jaotumist pinnases, optimaalseid soojussiirdevedeliku vooluhulkasid ja spiraalkollektorite omavahelist tasakaalustamist. Selle töö teostamiseks kulus veidi rohkem kui aasta. Seejärel alustasime esimestel objektidel spiraalide paigaldusega. Spiraalide paigaldamisel pidime leidma lahendused paljudele praktilistele küsimustele. Paigaldustele vesiliivades või kergelt varisevates kaevetes töötasime välja lahenduse spiraalide paigaldamiseks vastavas hülsis, mis vältis kaeve kokku varisemist enne spiraali paigaldust. Spiraalide paigaldamisel kasutame pinnasepuuri, mis ei võimalda teostada töid kivises, pae või tugeva liivakiviga pinnases,“ räägib Heino Uussaar.
Kogu spiraalkollektorite paigaldamise aja jooksul ei ole ette tulnud juhust, et spiraalkollektori toru läheks maa sees katki. Liidetena lubab RYL kasutada nii keevis kui tihendiga keeratavaid muhvühendusi. Muhvühendustena kasutatakse spetsialisti sõnul ainult koonustihendiga muhve, mis on 100% töökindlad.

Spiraalide arv sõltub pinnasest

Olenevalt pinnasetüübist võib sama soojusvõimsuse saamiseks vaja minevate spiraalide arv erineda 2-2,5 korda. „Kuivas pinnases, näiteks Nõmme linnapoolses piirkonnas, peab kasutama ühe kW soojusvõimsuse saamiseks nelja kahemeetrist spiraali. Väga veerikkas Veskimetsa piirkonna pinnases piisab selleks kahest kahemeetrisest spiraalist või veel vähemastki,“ seletab Heino Uussaar.

Süsteem tuleb ehitada tasakaalustatuna

Spetsialisti sõnul tuleb kogu spiraalisüsteem ehitada tasakaalustatuna. Ühes spiraalis on umbes 45- 47 meetrit PEM 25x2 toru. Jadamisi võib ühendada kolm või neli spiraali, mis teeb siis ühe spiraalikontuuri toru pikkuseks umbes 140-180 meetrit. Sellise toru takistusega on arvestatud soojuspumba tsirkulatsioonipumpade valikul. Spiraalikontuurid koondatakse kollektorkaevu, kust magistraalid tuuakse elamu tehnilisse ruumi. Suurearvulistes süsteemides kasutatakse koondkaevu.
Suurem soojussiirdevedeliku mass ja kindel vooluhulk võimaldab mäemassi ühtlast jahutamist kogu mäemassi ulatuses. Soojussiirdevedeliku peale ja tagasivoolu erinevus ei tohi üldjuhul ületada 3,0-4,0 0C. Sellise temperatuurivahe hoidmine tagab ühtlase mäemassi jahutamise ja kevadise ülessoojendamise.
„Spiraalkollektoritega lahendus dimensioneeritakse nii, et mingit vajadust ventilatsiooni või jahutusenergia jääksoojuste järele ei ole. Erilahendustes võib sellega arvestada, kui spiraalide paigaldamiseks kasutatav mäemass jääb vajalikule soojuskoormusele väikeseks. Spiraalkollektorite soojussiirdevedeliku maast tulev temperatuur võib tavalahenduses olla kuni -4,0 0C. Erilahendustes ka kuni -6,0 0C. Samad temperatuuripiirangud kehtivad ka pinnasekollektori kohta,“ seletab Heino Uussaar.