Viime vuosina yli 50 prosenttiin uusista omakotitaloista on valittu päälämmönlähteeksi maalämpö. Suurin osa maalämpöpumpuista myydään kuitenkin toisen lämmitysjärjestelmän korvaajaksi.

Maalämpö on erittäin tehokas ja pitkäikäinen ratkaisu, mutta sen haastajiksi ovat pientaloissa nousseet etenkin poistoilma- ja ilma-vesilämpöpumput. Niiden uusimmat mallit louhivat lämpöä varsin hyvällä hyötysuhteella, ja lisäksi investointi on huomattavasti pienempi.

Myyntimäärät kuvastavat muutosta. Vuonna 2017 maalämpöpumppujen myynti laski 5,9 prosenttia edellisvuodesta, kun ilma-vesilämpöpumppujen myynti nousi 11,6 ja poistoilmalämpöpumppujen jopa 22,6 prosenttia.

Motivan mukaan kolme tärkeää seikkaa saattavat yhdessä tehdä maalämpöpumpusta kannattamattoman investoinnin: Rakennuksen lähtökohtainen lämmitysenergian kulutus on alle 25000 kWh/v, maalämpöpumppu liitetään korkealämpöiseen radiaattoriverkkoon (maks. 60–70 astetta) tai kallio on yli 10 metrin syvyydellä.

Mitä isompi ja energiaa kuluttavampi talo on, sitä parempi valinta maalämpö periaatteessa on.

Nykyaikaiset maalämpöpumput pystyvät nostamaan varaajan veden yli 60-asteiseksi ilman sähkövastuksen apua. Tämä riittää lämpimän käyttöveden tuottoon ja vesikiertoisten patterien käyttöön varsinkin, jos talossa on uudenaikaiset radiaattorit.

Hybridijärjestelmäkin on mahdollinen, vaikkei maalämpö sähkövastusta kummempaa tukea välttämättä tarvitse.

Esimerkiksi aurinkokeräimet tuottavat kesäkaudella runsaasti lämpöä varaajaan, jolloin lämpöpumppua ei tarvitse käynnistää lainkaan. Talvikaudella puolestaan vesitakka voi luovuttaa lisälämpöä varaajaan lämpöpumpun tueksi.

15 vuotta sitten tyypillinen maalämpöpumpun hyötysuhde eli COP oli noin 3. Laboratorio-olosuhteissa päästiin jo lähelle lämpökerrointa 5, kun lämmitysveden pyynti oli lattialämmitykselle sopiva 35 °C.

Nyt COP 5 on arkipäivää, ja tästä on kiittäminen teknologisia innovaatioita. Mäntäkompressori on korvattu kierukkakompressorilla. On/off-ohjauksen tilalle on kehitetty portaattomasti säätyvä invertteriohjaus. Kylmäaineen virtausta säätelevää paisuntaventtiiliä on alettu ohjata elektronisesti.

Seuraavaksi laitteistoja kehitetään käyttämään uutta kylmäainetta, jonka tuotenimi on R744. Se ei kuluta pumppua mekaanisesti niin paljon kuin nykyiset kylmäaineet, ja sen avulla käyttövesi voidaan lämmittää vaikka 90 asteeseen. Kylmäaine R744 tunnetaan myös nimellä hiilidioksidi.

Hyvämaineinen laite maksaa noin kymppitonnin. Keruuputkiston asentaminen tai lämpökaivon poraaminen kustantaa keskimäärin 5 000 euroa. Asennuksineen maalämpöön siirtymisestä saa pulittaa 20 000–30 000 euroa. Säästö energiankulutuksessa sähkö- tai öljylämmitykseen verrattuna on kuitenkin niin suuri, että investoinnin takaisinmaksuaika jää yleensä alle kymmeneen vuoteen.

Vanhat mäntäkompressorilla varustetut pumput ovat kestäneet käytössä keskimäärin ainakin 15 vuotta. Uusien invertteriohjattujen kierukkakompressoripumppujen pitäisi palvella pitempään.

Keruupiirin putkien arvioidaan palvelevan ainakin 40 vuotta.

Lämpökaivo on pitkäikäinen, mutta kallioperä jäähtyy ensimmäisinä vuosina hiukan. Vaikutus vuosilämpökertoimeen on pitkällä aikavälillä yleensä vain marginaalinen. Lämpökaivon lämmöntuotto riippuu merkittävästi myös kaivossa virtaavan veden liikkeestä.

Peukalosäännön mukaan energiakaivon sijoittaminen on yleensä helpompaa kuin vaakatasoon kaivetun keräyspiirin. Silti lämpökaivoa ei saa porata mihin vain. Pystysuoran energiakaivon vähimmäisetäisyydet ovat:

Mitä vesipitoisempi maa, sen paremmin siihen soveltuu vaakatasoinen keruupiiri. Kuiva savimaa sisältää vettä vähintään noin 40 prosenttia. Kuiva hiekkamaa johtaa puolestaan huonosti lämpöä, sillä siinä voi olla vettä alle viisi prosenttia. Lämmöntuottoon vaikuttaa myös sijainti. Taulukko kertoo, kuinka paljon keruupiirin putkimetri tuottaa energiaa vuodessa.

Vesistöön upotetusta keruupiiristä tulee vuodessa energiaa noin 70–80 kWh/putkimetri.

Menneen kesän kaltaisia hellekausia koetaan tulevinakin vuosina. Viilennys tulee silloin tarpeeseen. Jos maalämpöjärjestelmä on toteutettu lämpökaivon avulla, syvyyksissä jäähtynyttä keruunestettä voidaan käyttää asunnon viilentämiseen. Itse lämpöpumppua ei tarvita viilennyksessä välttämättä lainkaan, kun järjestelmään kytketään puhallinkonvektori tai ilmanvaihtokone.

Perinteiset maalämpöpumput ovat täys- tai osatehoisia. Uudenaikaiset invertteriohjatut pumput tuovat täystehon edut ilman haittapuolia.

Invertteriohjaus tarkoittaa, että kompressorin käyntinopeus säätyy portaattomasti lämmitystarpeen mukaan. Kuluttavia käynnistyksiä invertterilaitteessa on merkittävästi vähemmän.

Jokaisen maalämpöön siirtyvän talouden pitää valita puolensa: tulistus vai vaihtuva lauhdutus? Tämä on myös eräänlainen Suomi–Ruotsi-maaottelu. Lajina on lämpimän käyttöveden tuotanto.

Suomalaistyyppisessä prosessissa kuumimmasta kylmäainehöyrystä voidaan ottaa hieman lämpöä talteen erillisellä lämmönvaihtimella, tulistimella. Kun tuo tulistuslämpö otetaan erikseen talteen, sillä voidaan lämmittää käyttövesi varaajan käyttövesikierukassa niin kuumaksi (> 60 °C), että legionellabakteeri ei pysy hengissä.

Ruotsalaiset valmistajat ovat valinneet toisenlaisen tavan tuottaa lämmintä käyttövettä. Vaihtuva lauhdutus lämmittää vuorotellen vettä käyttövesivaraajaan ja lämmitysjärjestelmän varaajaan. Legionellariskin vuoksi käyttövettä on usein pitänyt lämmittää lisäksi sähkövastuksella.

Tosin kompressoritekniikka on kehittymässä niin, että vaihtuvalla lauhdutuksella voidaan monissa uusissa malleissa lämmittää vesi yli 60-asteiseksi ilman sähkövastuksia.

Lämmitysjärjestelmien päästörajoitukset ovat kiristymässä koko ajan. Yksi kohde on lämpöpumppujen kylmäaineet. Niiden ympäristövaikutuksia kuvataan tunnusluvuilla, joista keskeisimmät ovat GWP ja ODP.

GWP (Global Warming Potential) ilmoittaa kylmäaineen kasvihuonehaitallisuuden. Vertailulukuna käytetään hiilidioksidia, jonka arvoksi on annettu 1,0. Lämpöpumppujen yleisin kylmäaine, R407c, on GWP-arvoltaan 1774 eli yksi kilo R407c:tä vastaa ilmastovaikutukseltaan 1774:ää kiloa hiilidioksidia!

Vuodesta 2025 EU-alueella myytävien lämpöpumppujen kylmäaineen täytyy olla GWP-arvoltaan alle 750.

ODP (Ozone Depletion Potential) ilmoittaa kylmäaineen suhteellisen otsonihaitallisuuden. Referenssilukuna käytetään erittäin haitallista R11-kylmäainetta, jolle on annettu arvo 1,0.

R407c:n ODP-arvo on 0,0 eli siltä osin asia on kunnossa.