Kirjoittanut Sergio Rossi ja Jaana Numminen Metropolia Ammattikorkeakoulu

BLOCKCC-hankkeessa on huomioitu alueellinen näkökulma energiankäyttöön. Tässä kirjoituksessa tarkastellaan lämpöpumppujen merkitystä ja mahdollisuuksia osana alue-energiajärjestelmää asuinalueella.

Lämmitys lämpöpumpuilla

Lämpöpumpuilla hyödynnetään niiden ympäristöstä saatavaa energiaa, joten paikallista yhteistyötä voisi  lisätä energianlähteiden kokonaisvaltaiseksi huomioimiseksi. Aiheen terminologia on toisinaan häilyvää. Vuodenaikojen vaihtelu vaikuttaa maaperässä noin 15 metrin syvyyteen, jonka alapuolella lämpötila nousee sitä korkeammaksi mitä syvemmälle mennään. Esimerkiksi maalämpö on määritelmällisesti auringon tuottamaa uusiutuvaa energiaa, joka on varastoitunut maan pintakerroksiin, joita myös maan ydin lämmittää. Maalämmöstä puhutaan myös geotermisenä energiana, jolloin osin auringon lämmittämään osuuteen voidaan viitata matalana geotermisenä energiana. Toisaalta matalat kaivot voivat yltää kilometrin syvyyteen, jolloin kyseessä on jo selvästi maan ytimen lämpö. Geotermisinä ratkaisuina yksittäiset keskisyvät ja syvät lämpökaivot vastaavat toimintaperiaatteeltaan matalaa lämpökaivoa, mutta ovat tuhansia metrejä syviä.  [1].

Suomeen oli myyty 1,6 miljoonaa lämpöpumppua vuoteen 2024 mennessä. Tästä suurin oli lmalämpöpumppujen osuus. Lämpöpumppujen myynnin kumulatiivinen arvo ylitti 9 miljardia euroa.  Maalämpöpumppuja oli myyty Suomeen arviolta 200 000 kappaletta ja niiden osuus kaikista lämpöpumppuinvestoinneista on merkittävä. Vuonna 2024 poistoilmalämpöpumppujen myyntimäärä oli suunnilleen samoissa ilma-vesilämpöpumppujen kanssa. [2.] Maalämpöpumput ovat ihanteellisia suurille asuinrakennuksille, kun taas ilma-vesilämpöpumput ovat suosituimpia yksittäisille kodeille.

Maalämpöpumput siirtävät lämpöä maasta rakennuksen lämmitysjärjestelmään, käyttäen samanlaista teknologiaa kuin jääkaapit, mutta siirtäen lämpöä eri suuntaan. Ne tarvitsevat matalan lämpötilan lämmönlähteen (kylmä lähde) ja korkeamman lämpötilan lämpöaltaan (kuuma allas), kompressorin, kylmäaineen ja hieman sähköä. Lämpöpumppujen tehokkuus ilmoitetaan COP:lla, eli suorituskyvyn kertoimella. COP 3 tarkoittaa, että yksi kWh sähköä tuottaa kolme kWh lämpöä. Termi ”SCOP” puolestaan tarkoittaa järjestelmän keskimääräistä vuositehokkuutta. [3.]

 

Lämpöpumpun tehokkuuteen vaikuttavat tekijät

Erityisen hyvin maalämpö sopii jaettavaksi matalalämpöiseen vesikiertoiseen lattialämmitykseen, mutta nykyään päästään hyvään tehokkuuteen myös vesikiertoisilla patterijärjestelmillä [3]. Mitä pienempi lämpötilaero on kylmän lähteen ja kuuman altaan välillä, sitä korkeampi on järjestelmän kausitehokkuus (SCOP). Korkean tehokkuuden saavuttamiseksi lämpötilaero lämmityspattereille menevän (T1) ja keruupiiristä lämpöpumpulle palaavan lämmönsiirtonesteen (T2) välillä tulisi olla minimaalinen. Lämmitysverkoston menolämpötilan (T1) alentaminen voi siis parantaa tehokkuutta, erityisesti rakennusten saneerauksissa.

Energiakaivosta palaavan lämmönsiirtonesteen lämpötila (T2)

Maaperän rakenne ja lämpötila vaikuttavat maalämpöjärjestelmän suunnitteluun ja toimintaan. Etelä-Suomessa maan lämpötila on noin 6°C. Maalämpöjärjestelmät käyttävät energiakaivoja, jotka ovat tyypillisesti 100–300 metriä syviä, ja joissa muoviputket kuljettavat lämmönsiirtonestettä (vettä ja etanolia estämään jäätymistä). Lämmönsiirtoneste kiertää lämpöpumpun ja energiakaivon välillä. Korkeammat maan lämpötilat ja pidemmät putket nostavat nesteen paluulämpötilaa (T2). Hyvin suunniteltu järjestelmä vakauttaa maan lämpötilan, varmistaen pitkäaikaisen toiminnan.

Järjestelmä on suunniteltava siten, ettei maalämpöpumppu käy jatkuvasti täydellä teholla. Samoin ylimitoitettu järjestelmä voi tuottaa turhan suuret investointikustannukset ja teknisiä ongelmia. Oikean mitoituksen lisäksi, järjestelmän eheys ja suunnitelmanmukainen toiminta varmistavat energiakaivon lämpöenergian riittävyyden. Optimoinnissa on huomioitava, että vaakaputkiston pituus rakennuksen ja kaivojen välillä vaikuttaa investoinnin lisäksi jatkuvaan pumppausenergian tarpeeseen [3].

Kuva: Jaana Numminen

Ratkaisut paluulämpötilan (T2) nostamiseksi

Ratkaisun kestävyyttä voidaan lisätä lämpöenergian varastoinnilla [4]. Hyvin suunniteltu energiakaivo voi toimia uusiutuvana lämpölähteenä ja suorana kylmän lähteenä. Kesällä ylimääräinen lämpö asunnoista voidaan siirtää maahan, tarjoten edullista jäähdytystä ja parantaen lämmitysjärjestelmän tehokkuutta talvella. Maa toimii energian varastona, jota ladataan kesällä ja puretaan talvella.  Tämä konsepti toimii hyvin, jos ylimääräinen kesälämpö on ilmaista tai halpaa. Paikalliset tekijät, kuten maanalaisen peruskallion ominaisuudet, vaikuttavat varastoinnin tehokkuuteen. Jos rakennus ei tarvitse jäähdytystä, energiakaivo voisi palvella lähirakennuksia, hyödyttäen molempia osapuolia.

Kuvankaappaus HOK-Elannon kotisivuilta

Hukkalämmön talteenotto ruokakaupoista

Ruokakaupat tarvitsevat jäähdytysjärjestelmiä kylmäsäilytykseen. BLOCKCC-projektin kautta tapasimme HOK-Elannon, joka on osa S-ryhmää. HOK-Elanto pyrkii vähentämään päästöjään 90 % vuoteen 2030 mennessä. He käyttävät ympäristöystävällisiä luonnollisia kylmäaineita, kuten hiilidioksidia, joka toimiakseen oikein vaatii kesällä jatkuvan kylmänlähteen. Energiakaivot ovat ihanteellisia tähän tarkoitukseen. Vuodesta 2018 lähtien HOK-Elanto on solminut useita sopimuksia toimittaakseen kondensoitumislämpöä ruokakauppojensa energiakaivoista lähistön asuntoyhtiöille, joilla on maalämpöjärjestelmä [5]. Tyypillinen järjestely tarjoaa kondensoitumiskapasiteetin 30–50 kW ja takaisinmaksuaika on vain kaksi tai kolme vuotta. [6.]

Lämmitysjärjestelmillä on suuri taloudellinen ja ekologinen merkitys, joten jo suunnitteluvaiheessa kannattaa ajatella järjestelmän ylläpitoa ja elinkaarta. Kun asuinrakennuksessa on maalämpöä hyödyntävä lämmitysjärjestelmä, kannattaa tarkistaa lähistöllä olevat hukkalämmönlähteet, kuten jäähdytysjärjestelmät tai ruokakaupat, järjestelmän käytön tehostamiseksi ja mahdollisesti jopa käyttöiän pidentämiseksi. 

BLOCKCC – Energiakorttelit -alueelliset toimintamallit ilmastonmuutoksen hillitsemiseksi – ”Block the Climate Change” -hankkeen kehitystyö on tehty vuosina 2023 – 2025 yhteistyössä Green Net Finlandin, Metropolian ja Aalto-yliopiston kanssa. Hanke oli EU:n osarahoittama.

1 Helsingin yliopisto. Geotermisen energian muodot. https://www.helsinki.fi/fi/seismologian-instituutti/maanjaristykset/geoterminen-energia-ja-ihmisen-aiheuttamat-maanjaristykset/geotermisen-energian-muodot. Luettu 25.6.2025.

2  Suomen lämpöpumppuyhdistys SULPU ry. https://www.sulpu.fi/lampopumppujen-myynnissa-pudotusta-14-kasvu-uralle-palaamisen-merkit-jo-nahtavissa/. Luettu 25.6.2025.

3 Suomen lämpöpumppuyhdistys SULPU ry. Maalämpöpumput. https://www.sulpu.fi/lampopumput/maalampopumput/. Luettu 25.6.2025.

4 GTK. Geoenergia. http://projects.gtk.fi/syvareika/muut_tutkimukset/geoenergia/. Luettu 25.6.2025.

5 HOK-Elanto. HOK-Elannon myymälöiden lauhdelämpö lämmittää suomalaiskoteja. https://hok-elanto.fi/news/hok-elannon-myymaloiden-lauhdelampo-lammittaa-suomalaiskoteja/. Luettu 26.6.2025

6 Keitaanranta, M. SOK. Keskustelu 11/2023.