Lämpötilan muutos energiakaivon elinkaaren aikana

Abstract

Opinnäytetyön tarkoituksena oli tutkia lämpötilan muutosta energiakaivossa sen elinkaaren aikana. Rototec Oy:n Pirkkalan kiinteistöllä on energiakaivokenttä, jossa on kuusi 260 metriä syvää energiakaivoa. Yksi kyseisen energiakaivokentän energiakaivoista on niin sanottu testikaivo, jossa on Geologian Tutkimuskeskuksen (GTK) DTS-mittauskaapelit. Kaivokenttä on ollut kuormitettuna noin kahdeksan vuotta ennen DTS-mittausten tekemistä. Tutkimuksen pohjana käytettiin GTK:n vuonna 2023 tekemän DTS-mittauksen tuloksia sekä EED-simulaatiota. Lämpötilanmuutoksen tutkimisen lisäksi tutkittiin lämmönkeruunesteen lämpötilan jäähtymisen vaikutusta maalämpöpumpun lämpökertoimeen. Yrityksen toiveesta laskettiin myös kustannuslaskelmat käytön-aikaisesta säästöstä verrattuna siihen, että kiinteistöä olisi lämmitetty kahdeksan vuotta suoralla sähköllä. Kustannuslaskelmissa keskityttiin pelkästään käytönaikaiseen säästöön ja alkuinvestoinnit jätettiin huomiotta.

Vuonna 2023 tehdyn DTS-mittauksen tulokset saatiin GTK:n Petri Hakalalta ja raakadataa käsiteltiin omiin tarpeisiin sopivaksi haluttujen lopputulosten kannalta. Rakennuksen energiankulutuksesta ei ollut saatavilla mitattuja kulutustietoja EED-simulaatiota varten. Rakennuksen energiankulutus arvioitiin kokemusperäisesti käyttämällä hyväksi myös yrityksen valmista Excel-laskentapohjaa sekä käytössä olevien laitteiden teknistä dataa. Kyseiseen testikaivoon ei ole tehty TRT-mittausta porauksen jälkeen, mutta samalta kiinteistöltä löytyy toinen testikaivo, jonka TRT-mittauksen tuloksia käytettiin EED-simulaatiossa. Kallion ominaisuuksien voidaan olettaa olevan samat, koska energiakaivot sijaitsevat GTK:n Maankamara-karttapalvelun mukaan samalla kallioperävyöhykkeellä.

DTS-mittauksen ja EED-simulaation tulokset kulkevat pääpiirteittäin linjassa toistensa kanssa. Joitain poikkeavuuksia löytyy, jotka johtuvat hyvin todennäköisesti EED-simulaation epävarmoista lähtötiedoista. DTS-mittauksen tulokset ovat kuitenkin mitattua dataa lämmönkeruunesteen lämpötilasta, kun taas EED-simulaatio antaa tuloksen asetettujen lähtötietojen perusteella. EED-simulaation perusteella energiakaivot ovat jäähtyneet kahdeksan vuoden käytön aikana noin 0,8 celsiusastetta. Tällä ei ollut suurta merkitystä maalämpöpumpun lämpökertoimeen. Muutos lämpökertoimessa oli noin 1,28 prosenttia.

Kyseisellä kiinteistöllä maalämpöjärjestelmällä saatiin kahdeksan vuoden käytön aikana 107 754 euroa säästöä verrattuna suoraan sähkölämmitykseen. Kyseinen maalämpöjärjestelmä kattaa koko kiinteistön lämmitysenergiantarpeen.