Maalämmön kehittäminen kaivamattomalla tekniikalla

Abstract

Työni tavoitteena on selvittää maaperästä saatavissa oleva lämpöenergia ja teho käytettäessä vaakaporausta eli kaivamatonta tekniikkaa maalämpöputkien asennuksessa. Maalämpöä yleisesti ja sen eri asennustapoja on käsitelty. Kaksi yleisintä tapaa on vaakaputkiston asentaminen pintamaahan, tai pystysuoraan asennettu lämmönkeruuputkisto kallioon tehtyyn pora- eli lämpökaivoon. Tutkimus keskittyy vaakaporauksella asennettuun lämmönkeruuputkistoon. Myös maalämpöpumpun toimintaperiaatetta ja lämpökerrointa selvitetään lyhyesti. Työssä on tutkittu lämmönoton saannin vaikutusta maaperän lämpötilaan eri maalämmön asennus tekniikoilla. Vaakaputkistossa ja porakaivossa on käytetty hyväksi käytännössä saatuja kokemuksia, mutta vaakaporauksessa on ratkaistu lämmönsaanti ja sen vaikutukset maaperään lämmönjohtumiskaavalla. Maaperän lämmönjohtokyky sekä häiriintymättömän maaperän lämpötila ovat tärkeitä tekijöitä. Tästä syystä on tutkittu myös maaperän lämmönjohtokykyä ja häiriintymättömän maaperän lämpötilaa erilaisissa maaperän olosuhteissa. Työssä on käyty läpi laskuesimerkkien avulla miten sallittu lämpöteho ja energia lasketaan. Saaduista tuloksista selviää mikä on sallittu lämpöteho ja energia erilaisilla maaperän lämmönjohtokyvyillä ja maaperän lämpötiloilla. Työn tuloksena selviää kaivamattomalla tekniikalla maasta saatava lämpöteho ja energia erilaisissa maaperän olosuhteissa. Selvitettyjä tuloksia hyväksikäyttäen pystytään mitoittamaan asennettavat lämmönkeruuputkistot sopivan pituisiksi.

The goal of my thesis is to clarify the amount of heat energy and power available when using HDD (Horizontal Drilling Device)technology in ground heat pipe installation. Ground heat in general and its various installation methods are discussed. Two of the most common methods are a horizontal pipe installed on the topsoil, or a vertically installed heat collection pipe in a drill well, also known as heat well. The research focuses on heat collection pipes installed with HDD technology. The operating principle of a geothermal pump and the concept of thermal coefficient are also briefly explained. In the thesis, the heat uptake on the soil temperature by different ground heat installation technologies is studied. In horizontal piping and the drill well, the practical experiences about these technologies have been used, but in HDD technology the heat intake and its effects on soil have been solved with a thermal conductivity formula. Soil thermal conductivity and undisturbed soil temperature are important factors. For this reason, the soil thermal conductivity ability and undisturbed soil heat have been studied under different soil conditions. The thesis includes calculations of how the permissible heat power and energy have been solved. The results obtained show permissible heat power and energy with different kinds of soil thermal conductivity and soil temperatures. As a result of the thesis, permissible heat power and energy in different soil conditions are clarified by using HDD technology. By utilizing the results obtained the length of the heat collector pipes can be measured to be suitable.