Soojuspumba ja kollektori dimensioneerimine ning valik

Soojuspumpade dimensioneerimisel lähtutakse maksimaalsest küttevõimsusest. Tavaliselt valitakse soojuspumba võimsuseks 50-100% maksimaalsest vajalikust küttevõimsusest. Soojuspump, mis on liiga võimas, töötab lühikeste tsüklitega – käivitub ja seiskub sageli. Seetõttu soojuspump kulub kiiremini ja tööiga on lühem. Lisaks maksab võimsam pump ka rohkem.
Mõistlik on valida soojuspump võimsusega 70% maksimaalsest küttevajadusest. Sellega kaetakse 90% ja rohkem soojavajadusest. Näiteks 30% võimsusega kaetakse ca 60% ja 50 % ca 80 % soojavajadusest.
Näiteks kui maja vajalik küttevõimsus on 15 kW (see on ca 250 m2 uuselamu), siis soojuspump võiks olla võimsusega 10-11 kW.

Kollektori pikkuse arvutamisel on oluline tähtsus pinnase koostisel (sellest sõltub soojusmahtuvus) ja niiskusel (sellest sõltub soojusjuhtivus). Seega peab arvutamisel hoolikalt tutvuma pinnase omadustega, kuna pinnase omadused ja koostis võivad teinekord varieeruda väga väikestel vahemaadel. Tavaliselt paigaldatakse 1-2 m kollektorit ühe 1m³ köetava ruumi kohta.
Pinnas suudab anda aastas 30-60 kWh energiat ühe kollektori meetri kohta. Eelnevalt näites toodud 250 m2 maja soojusenergia vajadus on ca 40 000 kWh aastas. See vajab kuiva ja liivase pinnase ning põrandaküttesüsteemi (madala temperatuurigraafikuga)  korral ca 1300 m pikkust, aga niiske ja savise korral ca 600m pikkust kollektorit.

CTC maasoojuspumpade maksimaalsed maakollektorite pikkused:
EcoHeat, EcoPart 5 – üks ring, eelistatult mitte jagada, maks 700m, üle selle kaheks
EcoHeat, EcoPart 7,5 – 550 m, üle selle kaheks
EcoHeat, EcoPart 8,5 – 500 m, üle selle kaheks
EcoHeat, EcoPart 10,5 – 450 m, üle selle kaheks
EcoHeat, EcoPart 12,5 – 600m, üle selle kaheks, (seadmel võimsam tsirkulatsiooni pump)
Juhul, kui on vajadus pikema kollektori järele, tuleks pikkus jagada võrdselt pooleks või võrdeliselt kolmeks ja kollektorid ühendada paralleelselt.

Maakollektor paigaldatakse olenevalt asukohast 80-120 cm sügavusele (külmumispiirist sügavamale), kusjuures torustike vahekaugus teineteisest peaks olema vähemalt 1,5 m. Kollektoris kasutatakse mittekülmuvat vedelikku (tavaliselt vee ja etüülalkoholi segu). Selles neeldub maasse kogutud soojus, mis eraldatakse soojuspumbas.
Kollektor paigutatakse majast eemale selliselt, et ei tekiks õhutaskuid. Samuti peaks jälgima kohti, kus talvel oleks lumekate. Lumi on hea isolaator, mis ei lase maapinnal maha jahtuda.
 

Millega tuleks veel arvestada enne soojuspumba ostmist ja installeerimist?

1. Enne soojuspumba ostmist tuleks kindlasti kontrollida, kas see sobib olemasoleva küttesüsteemiga. Soojuspump on efektiivsem madala küttevee temperatuuridega (põranda- ja konvektorküte) küttesüsteemides. Need ei vaja külma ilma korral küttevee temparatuuri mitte üle 55˚C.
Kõrgema kui 55˚C kütteveetemperatuuridega küttesüsteemides (radiaatorküte) kasutab soojuspump temperatuuri tõstmiseks sellesse installeeritud elektriküttekeha. Selle tulemusel soojuspumba efektiivsus langeb. Juhul, kui küttevee pealevoolu ja tagasivoolu temperatuurid on suhteliselt kõrged (80/60), siis soojuspump ei käivitugi ja hoonet on köetakse ainult elektriga (kulukas).

2. Tavalisel juhul küttekulud peale soojuspumba paigaldamist vähenevad. See tekitab soovi tõsta  sisetemperatuuri, mille tagajärjel suureneb soojuspumba kütteveetemperatuur 2-3 kraadi võrra iga toatemperatuuri kraadi kohta. Samuti võib tekkida soov köetava pinna (näiteks garaaž, talveaed vmv) suurendamiseks.
Nende tegurite tulemusel võib esialgu valitud soojuspump osutuda väikseks ja seetõttu kasutatakse kütmiseks planeeritust rohkem elektrit.

Seepärast õige soojuspumba valikul on vaja teada kliendi tarbimisharjumusi täna ja tulevikus ning arvestada ja juhtida tähelepanu nendest tingitud võimalikele muutustele.

HOONE ENERGIATARVE JA KÜTTEVÕIMSUS

Energiavajaduse arvutamine on suhteliselt keeruline ja seda eriti vanemate majade puhul. Energiatarvet mõjutavad energialekked, kasutatud soojustusmaterjal ja selle paksus, maja asend tuulte suhtes, eluruumide suurus ja paljud muud tegurid. Soojus kandub (kaob) läbi seinte, akende, jmv ning ventilatsiooniga.

Loomuliku ventilatsiooniga hoone ligikaudne energiakadu jaotub alljärgnevalt: läbi
• Akende 35%
• Seinte 20%
• Lae ja katuse 15%
• Põranda ja keldri 15%
• Ventilatsiooniga 15%
(väärtused sõltuvad suuresti soojustusest ja materjalidest)

Küttevõimsuse arvutamiseks võib kasutada valemeid:

Pt = U x A x (Ts – Tv)
Pv = mõhk x cp,õhk x (Tvent,v – Tvent,s)

, kus:
A – hoone osa (aken, sein, lagi jne) pindala (m2)

Cp,õhk – õhu erisoojus, 4,18 (kJ/kg, ˚C)

mõhk – õhuvool (kg/s), normaalolekus (õhurõhk 1013 bar, temp 20˚C) on õhutihedus 1,2 kg/m3. Õhuvoolule 1 m3/s = 1,2 kg/s

Pt – küttevõimsus soojusjuhtivusest (soojaülekandest), (W)

Pv – küttevõimsus ventilatsioonist, (W)

Tv – välistemperatuuri arvutuslik väärtus, (˚C), Eestis -24˚C

Ts – soovitud sisetemperatuur, (˚C)

Tvent,s – sissepuhkeventilatsiooni õhutemperatuur , (˚C)

Tvent,v – väljatõmbeventilatsiooni õhutemperatuur , (˚C)

U – soojusjuhtivuse koefitsient (W/m2, ˚C)