Hyviä tuloksia kallioenergiaan perustuvalla jäähdytyksellä

Kallioperän lämpötila on tasainen ympäri vuoden, joten sitä voidaan hyödyntää jäähdyttämiseen. Järjestelmän toimintaperiaate on hyvin yksinkertainen, siinä kallio- tai maaperään porataan reijät, joihin asennetuissa putkissa kierrätetään kylmäainetta tai vettä kiertovesipumpun avulla. Poranreikäputkistosta kylmäenergia otetaan talteen lämmönvaihtimilla. Järjestelmän käyttökustannukset ovat hyvin edulliset, koska se toimii lähes täysin kallion luontaisella lämpötila-alueella, jolloin lämpöpumppua ei tarvita. Jäähdytysjärjestelmä soveltuu erityisesti erikoistilojen jäähdyttämiseen ja pienentää merkittävästi rakennuksen sähkönkulutusta.

Kallioenergiaan perustuvia jäähdytysjärjestelmiä on tutkittu ja kehitetty VTT:llä ja toteutettu VTT:n omassa toimitalossa jo vuosina 1999–2000 tietokone- ja palvelintilojen jäähdytykseen. Kehitystä on jatkettu kokeellisella rakennusprojektilla ja seurantatutkimuksilla vuosina 2000–2005 VTT:n omissa toimitiloissa ja Ruusutorpan ala-asteen koulussa Espoossa. Tulokset ovat lupaavia, joten jatkokehitetty kallioperää hyödyntävä jäähdytyslaitteisto aiotaan rakentaa myös kahteen uuteen rakenteilla olevaan kouluun Espoossa.

Ruusutorpan koulu on Espoon kaupungin ekokokeilurakennus, johon VTT mitoitti, laati suunnitteluohjeen ja teki seurantatutkimuksen kalliojäähdytysjärjestelmästä. Kallioenergiaan perustuva jäähdytysjärjestelmä on ollut toiminnassa koulun avaamisesta, vuodesta 2002 alkaen. Kallioenergialla jäähdytetään koulun erityis- ja teknisiä tiloja, jotka vaativat jäähdytystä ympäri vuoden. Jäähdytettävää pinta-alaa on koulussa noin 425 m2. Kalliojäähdytysjärjestelmä on toiminut ongelmitta ja tuottanut noin 400 MWh jäähdytysenergiaa ja keskimääräinen jäähdytysteho on ollut noin 15 kW.

VTT:n omassa toimistokiinteistössä kalliojäähdytysjärjestelmä on ollut käytössä vuodesta 2001 ja sen jäähdytysteho on ollut 4-5 kW. Järjestelmä on tuottanut jäähdytysenergiaa 250 MWh erittäin pienillä kustannuksilla tietokone- ja palvelintilojen jäähdytykseen.

Kalliojäähdytysjärjestelmä on osoittautunut pilot-kohteista saatujen tulosten perusteella huoltovapaaksi ja ekologiseksi energialähteeksi. Sähkönkulutuksen säästön vuoksi myös rakennuksen aiheuttamat hiilidioksidipäästöt pienenevät verrattuna perinteisen jäähdytysjärjestelmän käyttöön. Laskennallisesti uusiutuvaan energiaan perustuva kalliojäähdytys on vähentänyt hiilidioksidipäästöjä Ruusutorpan koulussa noin 150 t ja VTT:n toimitalossa noin 100 t käyttöönotosta tähän päivään.

Kalliojäähdytysjärjestelmän takaisinmaksuaika on suhteellisen pitkä, yleensä noin 10 vuotta. Tämä johtuu tarvittavasta kallioreikien suuresta määrästä hyödynnettävään tehoon nähden. Jos samoja kallioreikiä käytetään jäähdytyksen lisäksi lämpöpumpun avulla myös lämmitykseen, vähenee tarvittava porareikämäärä huomattavasti, koska lämmönotto ja jäähdytys osittain kompensoivat toisiaan. Lisäksi koulurakennuksissa syntyy lauhde- ja ilmaisenergiaa mm. keittiöympäristöjen kylmä- ja kuumalaitteista. Nämä lauhde-energiat voidaan kallioenergiajärjestelmässä tilapäisesti lauhduttaa kallioon ja hyödyntää myöhemmin lämpöpumpulla lämmityksessä, ellei lämmitystarvetta esiinny samanaikaisesti.

Uuden sukupolven jäähdytys- ja lauhdutusenergiaa hyödyntävä hybridijärjestelmä on kehitteillä ja koerakenteilla uuteen Espoon kaupungin suunnitteluvaiheessa olevaan koulurakennukseen Saunalahteen. Kun samoja energiakaivoja käytetään sekä lämmitykseen että jäähdytykseen energiajärjestelmän takaisinmaksuaika lyhenee noin 6-10 vuoteen.

Tutkimusta ovat rahoittaneet Espoon kaupunki, työ- ja elinkeinoministeriö ja VTT.

Lisätietoja:

Jouko Ritola
Erikoistutkija
email:jouko.ritola@vtt.fi

Lisätietoja VTT:stä:

Olli Ernvall
Viestintäjohtaja

olli.ernvall@vtt.fi
www.vtt.fi