Geothermische Heizsysteme für ein Landhaus: Ausstattungsmerkmale zum Selbermachen

Funktionsprinzip

Ein Phänomen wie die Erdwärmeheizung, deren Prinzip einem herkömmlichen Kühlschrank ähnelt, nur umgekehrt, wird immer beliebter. Die Erde speichert ständig Wärme, es ist möglich, auf ihrer Oberfläche befindliche Objekte zu erwärmen. Unterm Strich heizt heißes Magma die Erde von innen auf und friert dank des Erdreichs nicht von oben zu.

Und das Funktionsprinzip ist hier wie folgt: Eine Wärmepumpe wird darauf gestellt, ein Wärmetauscher wird in einen speziellen Erdschacht abgesenkt. Grundwasser fließt durch die Pumpe und wird erhitzt. Die in diesem Fall gewonnene Wärme wird also für industrielle oder häusliche Zwecke verwendet. So funktioniert eine Bodenheizung.

Schematische Darstellung der Wärmepumpe

Beachten Sie, dass der Hauptvorteil eines solchen Systems darin besteht, dass wir bei Stromkosten von 1 kW nützliche Wärmeenergie im Bereich von 4 bis 6 kW erhalten. Zum Vergleich: Eine herkömmliche Klimaanlage ist nicht in der Lage, 1 kW Strom in 1 kW Wärmeenergie umzuwandeln (das Energieerhaltungsgesetz, da Verluste bei der Umwandlung einer Energieart in eine andere leider noch nicht aufgehoben wurden ). Heizen aus Erdwärme rechnet sich schnell genug mit dem richtigen Ansatz zur Umsetzung von Erdwärme.

Ungefähre Kosten und Amortisation des Systems

Bei der Wahl der thermischen Heizung, deren Funktionsprinzip bereits bekannt ist, sollten sich die Eigentümer bewusst sein, dass bestimmte Investitionen erforderlich sind. Die Gerätemarke wird nach den Anforderungen des Benutzers ausgewählt, der Preis der Einheiten hängt von vielen Faktoren ab, beispielsweise von der Leistung.

Geräte für 4-5 kW werden auf 3000-7000 $ geschätzt, für 5-10 kW kosten sie 4000-8000 $, für 10-15 kW schon 5000-10000 $. Außerdem entfallen 40-50 % des Betrags auf die Kosten für Installationsarbeiten und die Inbetriebnahme des Systems. Das Ergebnis ist eine sehr beeindruckende Menge an Kosten. Aber alle werden sich in etwa 3-5 Jahren amortisieren, und dann bleiben nur die Stromrechnungen übrig, die die Wärmepumpe verbraucht.

Das Prinzip der Gewinnung von Erdwärme

Der Betrieb von Erdwärme-Heizwerken wird oft mit dem Funktionsprinzip von Klimaanlagen oder einem herkömmlichen Kühlschrank verglichen. Jedes der Schemata besteht aus zwei Wärmetauscherkreisläufen. Es ist allgemein anerkannt, dass in dem im Boden befindlichen Kreislauf der Träger erhitzt wird (meistens spielt nicht gefrierendes Freon diese Rolle), das anschließend in den „Heimkreislauf“ im Verdampfer des Wärmetauschers übertragen wird.

Die nach dem Zirkulieren im Haus abgekühlte Flüssigkeit muss erneut auf ca. + 7 ° C erhitzt werden, um den Zyklus zu wiederholen. Gleichzeitig arbeitet das System im Sommer nach dem entgegengesetzten Prinzip und kühlt die Luft im Haus, daher wäre es richtiger, es nicht als Heizung, sondern als Klimaanlage zu bezeichnen.

Einsatz einer Wärmepumpe

Die Lebensdauer des Systems hängt von den Eigenschaften und Bedingungen ab, unter denen die Wärmepumpe arbeitet. In geothermischen Anlagen kann es ungefähr 1800 Stunden pro Jahr betrieben werden. Dies ist ein Durchschnittswert für Breiten ohne unterirdische Thermalquellen.

Wie eine Wärmepumpe funktioniert

Das Funktionsprinzip der Thermoheizung ist identisch und hat nichts mit Herkunftsland oder Marke zu tun. Erdwärmepumpen können in Design, Größe und Aussehen variieren, aber der Wärmeerzeugungskoeffizient ist für Pumpen verschiedener Unternehmen und verschiedener Länder immer gleich. Dies liegt gerade an der Besonderheit der Verarbeitung von Naturenergie in Wärmeenergie.

Die Folgen solcher Fehleinschätzungen führen letztlich zu verheerenden Folgen – der Boden sackt ungleichmäßig ab, an manchen Stellen geht er sehr tief, wodurch die schützenden Kunststoffrohre beschädigt werden. Wenn sich das Haus in der Nähe befindet, kann es aufgrund geologischer Veränderungen zu Verformungen des Fundaments oder der Wände kommen.

In regelmäßigen Abständen müssen Maßnahmen zur „Regeneration“ des Bodens ergriffen werden, für die dem Wärmetauscher zusätzliche Wärmeenergie zugeführt wird. Dies kann Solarenergie oder Sondenheizung sein, wenn die Wärmepumpe im Raumkühlungsmodus verwendet wird.

Abschließend ist festzuhalten, dass die Geothermieanlage noch nicht für jedermann zugänglich ist.In einigen Fällen kann die Amortisationszeit mehr als 10 Jahre betragen, aber am Ende werden diese Methoden zum Heizen eines Hauses bald nicht nur alternativ, sondern die einzig möglichen sein.

VIDEO: Erdwärmepumpen

Erdwärme: Wir analysieren das Funktionsprinzip

Das Funktionsprinzip dieser Art der Heizung ist recht einfach und liegt in der Eigenschaft der Erde, auch bei relativ niedrigen Temperaturen nicht zu gefrieren. Beispielsweise friert die Erde bei einer Lufttemperatur von etwa minus fünfzehn auf nur fünf bis sieben Grad zu. Und jetzt beantworten wir die Frage, ist es möglich, den Nutzen aus diesem Grundstückseigentum recht erfolgreich zu ziehen und das Haus mit Hilfe einer solchen Ressource zu heizen? Die Antwort liegt auf der Hand: Natürlich, ja! Warum also nicht? Die Sache ist, es ist gar nicht so einfach. Um eine solche Heizung zu installieren, müssen die damit verbundenen kleinen Probleme gelöst werden, die unten aufgeführt sind.

Erdwärmeanlage

• Um die maximale Wärme aus der Erde herauszuholen, muss man genau diese Wärmeenergie akkumulieren und auf die Beheizung des Hauses konzentrieren, und das ist einige Mühe wert.
• Es ist notwendig, die Temperatur des Leiters aufrechtzuerhalten. Die beheizte Steigleitung muss Wärme in die Flüssigkeiten leiten, die durch das Zentralheizungssystem fließen.
• Wenn dieser Leiter abgekühlt ist, muss seine Temperatur sofort durch Erhitzen wiederhergestellt werden. Um dieses Problem zu lösen, wurden spezielle Erdwärmepumpen erfunden, die bei der Bewältigung der Aufgabe helfen.Dieses Gerät hilft, die für die normale Beheizung des Hauses erforderliche Wärmemenge zu extrahieren, die für eine Vielzahl von Bedürfnissen verwendet werden kann. Übrigens sind solche Pumpen in der Lage, ziemlich große Arbeitsvolumina zu bewältigen. Die Gestaltungsmöglichkeiten hängen direkt von seinem Standort im Haus ab.

Wenn früher ein solches Phänomen wie das Heizen eines Hauses mit Hilfe der Wärmeenergie der Erde ausschließlich außerhalb unseres Landes zu finden war, sind solche Geräte heute kein Wunder und keine Seltenheit.

Das Funktionsschema von thermischen Strukturen

Bitte beachten Sie dabei, dass sie nicht nur in den südlichen, warmen Teilen installiert sind, wie Sie vielleicht denken. In den nördlichen Regionen ist dies noch häufiger.

Schauen wir uns genauer an, welche Art von Arbeitsschema die Strukturen haben. Vor langer Zeit stellten sich die Menschen die Frage, warum, wenn bestimmte Flüssigkeiten von irgendeiner Oberfläche verdunsten, die Oberfläche abkühlt und warum Energie weggenommen wird. Sobald die Antwort auf diese Frage gegeben war, kam der Gedanke auf, warum diesen Mechanismus nicht in umgekehrter Reihenfolge laufen lassen, also nicht warme Luft statt Eis bekommen. Ein Beispiel ist der Betrieb moderner Klimaanlagen: Viele von ihnen können die Luft nicht nur kühlen, sondern auch erwärmen. Der einzige Nachteil solcher Geräte ist ihr eingeschränkter Betrieb bei niedrigen Temperaturen. Ab einer bestimmten Temperatur können sie einfach nicht funktionieren. Im Gegensatz zu ihnen ist die Erdwärmeheizung eines Landhauses völlig frei von einem solchen Nachteil, obwohl das Funktionsprinzip für sie und für das oben genannte Gerät ungefähr gleich ist.

Geothermische Beheizung eines Landhauses

Einbau Wärmetauscher

Die aktuellen Installationstypen sind:

• vertikal, wenn Sie mehrere Brunnen bohren müssen;
• horizontal, wo Gräben unterhalb der Gefriertiefe gegraben werden;
• unter Wasser, wenn die Verlegung entlang des Bodens des nächsten Reservoirs erfolgt.

Das ist interessant: Finden wir es gemeinsam heraus - was ist effizienter Einrohr- oder Zweirohrheizung?

Systeminstallation

Die geothermische Beheizung eines Landhauses in der Phase der Einrichtung erfordert eine solide finanzielle Investition. Die hohen Endkosten des Systems sind größtenteils auf den großen Landaufwand zurückzuführen, der mit der Installation des Heizkreislaufs verbunden ist.

Mit der Zeit rechnen sich die finanziellen Kosten, da die während der Heizperiode genutzte Wärmeenergie mit minimalen Stromkosten aus den Tiefen der Erde gewonnen wird.

• der Hauptteil sollte sich unterirdisch oder am Boden des Reservoirs befinden;
• im haus selbst werden nur recht kompakte geräte verbaut und ein heizkörper oder fußbodenheizkreis verlegt. Mit der im Haus befindlichen Ausrüstung können Sie den Erwärmungsgrad des Kühlmittels einstellen.

Bei der Auslegung der Heizung aufgrund der Erdwärme ist es notwendig, die Installationsmöglichkeit für den Arbeitskreis und den Kollektortyp zu bestimmen.

Es gibt zwei Arten von Sammlern:

1. Vertikal - taucht mehrere zehn Meter in den Boden ein. Dazu müssen in kurzer Entfernung vom Haus mehrere Brunnen gebohrt werden. In die Brunnen wird ein Kreislauf eingetaucht (die zuverlässigste Option sind Rohre aus vernetztem Polyethylen).

2. Nachteile: Große finanzielle Kosten für das Bohren mehrerer Brunnen im Boden mit einer Tiefe von 50 Metern oder mehr.

   Vorteile: Die unterirdische Anordnung der Rohre in einer Tiefe, in der die Bodentemperatur stabil ist, gewährleistet eine hohe Effizienz des Systems. Darüber hinaus nimmt der vertikale Kollektor eine kleine Fläche ein.

3. Horizontal. Die Verwendung eines solchen Kollektors ist in Regionen mit warmem und gemäßigtem Klima zulässig, da die Gefriertiefe des Bodens 1,5 Meter nicht überschreiten sollte.

4. Nachteile: Die Notwendigkeit, einen großen Bereich der Website zu nutzen (der Hauptnachteil). Dieses Stück Land kann nach dem Verlegen der Kontur nicht für einen Garten oder Gemüsegarten verwendet werden, da das System mit der Freisetzung von Kälte während des Transports des Kältemittels arbeitet, wodurch die Wurzeln der Pflanzen gefrieren.

   

   

   

   

   

   

   

   

   

   

   Vorteile: Günstigere Landarbeiten, die Sie sogar selbst erledigen können.

Geothermische Energie kann durch die Verlegung eines horizontalen geothermischen Kreislaufs am Boden eines nicht gefrierenden Reservoirs erzeugt werden. In der Praxis ist dies jedoch schwierig umzusetzen: Der Speicher kann sich außerhalb des Privatbereichs befinden, dann muss die Installation des Wärmetauschers abgestimmt werden. Der Abstand vom beheizten Objekt zum Reservoir sollte nicht mehr als 100 Meter betragen.

Anforderungen an die Erdwärmeheizung zu Hause mit eigenen Händen

Auf den ersten Blick scheinen die Installationskosten zu hoch zu sein, aber bei längerer Nutzung der Installation kann sich jeder davon überzeugen, dass sich diese Heizung schnell amortisiert und keine Investitionen erfordert.

Erdwärme erfordert:

• Einmalige Investition einer großen Geldsumme;
• Erhebliche Kräfte für die Anordnung;
• Korrekte und kompetente Vorbereitung.

Hinzu kommt die fast monatliche Preiserhöhung für Ressourcen wie Gas und Strom, von der die Geothermie jedoch nicht abhängig ist.

Ein Teil des Systems ist unterirdisch angeordnet, wodurch die Erde als Wärmequelle genutzt wird. Für eine solche Heizung sind ein Brunnen, eine Sonde und ein Wärmetauscher erforderlich. Auf dem Territorium des Hauses wird nur ein Gerät installiert, wodurch Wärme erzeugt wird und in der Regel nicht zu viel Platz benötigt wird. Durch dieses Gerät wird die Temperatur reguliert und Wärmeenergie zugeführt. Bei der Installation des Systems ist eine kleine Verzweigung von Rohren und einem Heizkörper erforderlich, und wenn das Gebäude klein ist, wird der Generator im Keller installiert.

Wir installieren Erdwärmeheizungen selbst

Die Kosten für das Projekt und die Arbeiten zur Installation einer geothermischen Struktur sind ziemlich hoch, der Kauf aller erforderlichen Geräte, die Einbeziehung eines Spezialistenteams sowie die Notwendigkeit langfristiger Ausgrabungen können nicht billig sein.

Aufgrund der Rentabilität der Installation dieser Art von Heizung im Haus ist die Amortisationszeit jedoch recht schnell. Zusätzliche Einsparungen können durch die Installation anderer Quellen alternativer Energieerzeugung erzielt werden, wie z. B. Sonnenkollektoren, die ein Erdwärmenetz mit Strom versorgen können. Auch bei deutlichen Preiserhöhungen für fossile Rohstoffe und Gas wirken sich diese nicht auf die Heizkosten aus.

Der Hauptteil des Kabelnetzes ist tief unter der Erde verborgen, ein Kühlmittelreservoir, das in einem Brunnen platziert ist, versorgt das Haus mit Brennstoff.Außerdem müssen Sie im Keller oder in einem anderen Hauswirtschaftsraum einen Wärmegenerator aufstellen. Die meisten dieser Geräte sind recht kompakt. Um die Räumlichkeiten zu erwärmen, müssen mehrere Heizkörper installiert werden.

Über den installierten Generator ist es möglich, die Temperatur im Haus und den Energieverbrauch zu regulieren. Die Installation wird begleitet von der Installation von Geräten zum Heizen von Räumen und Abzweigen der Rohrleitung. In den meisten Gebäuden wird der Wärmegenerator in einen separaten Raum gebracht, damit der Arbeitslärm die Bewohner nicht bei ihren eigenen Geschäften stört.

So machen Sie Erdwärme mit Ihren eigenen Händen zu Hause

Schema der Installation einer Erdwärmepumpe.

Dies ist eine der teuersten und zeitaufwändigsten Heizarten. Sie müssen großflächige Erdarbeiten durchführen, die Gerätekosten machen den Großteil der Kosten aus. Bevor Sie anfangen, eine solche Heizung mit Ihren eigenen Händen zu erstellen, müssen Sie herausfinden, welche Systeme verwendet werden und welche Funktionen ihr Gerät hat.

Benötigte Materialien für die Installation einer Erdwärmeheizung:

• Polyethylenrohre;
• Wärmepumpe;
• Heizkörper.

Klassifizierung nach Typ:

• Der horizontale Wärmetauscher wird am häufigsten verwendet, während die Rohre bis zu einer Tiefe im Boden verlegt werden, die den Gefrierpunkt des Bodens in Ihrer Region übersteigt. Diese Art der Heizung hat einen erheblichen Nachteil - der Kreislauf nimmt eine große Fläche ein. Wenn die Fläche Ihres Hauses 250 m² beträgt, müssen Sie zum Heizen Rohre auf einer Fläche von etwa 600 m² verlegen, was nicht in jedem Bereich möglich ist. Es ist besonders unpraktisch, eine solche Heizung zu Hause durchzuführen, wenn das Gebiet beispielsweise bereits veredelt ist und der Kollektor nicht näher als 1,5 m vom Baum entfernt sein sollte.
• Der vertikale Wärmetauscher ist viel kleiner, aber seine Kosten sind höher. Für die Installation benötigen Sie etwas Platz, müssen jedoch Bohrgeräte verwenden.

Der Brunnen kann 50 bis 200 m hoch sein, aber er wird bis zu 100 Jahre dienen. Diese Methode ist praktisch, wenn das Territorium eines Landhauses bereits ausgestattet ist und die bestehende Landschaft nicht geändert werden muss. Die Installation dieser Art von Erdwärmeheizung vollständig mit Ihren eigenen Händen funktioniert nicht, da Sie zum Bohren eines Brunnens eine spezielle Ausrüstung benötigen - ein Wassertauscher ist der wirtschaftlichste Weg, er nutzt die Wärmeenergie des Wassers. Seine Verwendung ist möglich, wenn der Abstand zum Reservoir nicht mehr als 100 m beträgt. Eine spiralförmige Kontur besteht aus Rohren und wird bis zu einer Tiefe verlegt, die die Gefrierzone überschreitet, die Fläche des Reservoirs sollte mehr als 200 m² betragen . Bei der Umsetzung dieser Methode entfallen großflächige Erdarbeiten und somit alles in Handarbeit.

Wenn wir über die Komplexität der Implementierung dieses Projekts sprechen, dann ist es ziemlich groß, und wenn Sie sich entscheiden, alles selbst zu tun, ist die dritte Methode am zugänglichsten. Wenn Sie teure Geräte kaufen, muss die Installation mit hoher Qualität durchgeführt werden, da das System sonst nicht normal funktioniert.

Quellen der Erdwärme

Für die Erdwärmeheizung können folgende Quellen terrestrischer Wärmeenergie genutzt werden:

• hohe Temperatur;
• niedrige Temperatur.

Zu den Hochtemperaturquellen gehören beispielsweise Thermalquellen. Sie können sie verwenden, aber ihr Umfang ist durch den tatsächlichen Standort solcher Quellen begrenzt.Wenn diese Art von Energie in Island aktiv genutzt wird, sind die Thermalwässer in Russland weit entfernt von Siedlungen. Am stärksten konzentriert sind sie in Kamtschatka, wo Grundwasser als Wärmeträger genutzt und Warmwassersystemen zugeführt wird.

Ein Vulkan wird nicht benötigt, um die thermische Energie der Erde effizient zu nutzen. Es reicht aus, jene Ressourcen zu nutzen, die nur 200 Meter von der Erdoberfläche entfernt sind

Aber für die Nutzung von Niedertemperaturquellen haben wir alle notwendigen Voraussetzungen. Hierfür eignen sich die umgebenden Luftmassen, Erde oder Wasser. Zur Gewinnung der benötigten Energie wird eine Wärmepumpe eingesetzt. Mit seiner Hilfe wird das Verfahren zur Umwandlung der Umgebungstemperatur in Wärmeenergie nicht nur zum Heizen, sondern auch zur Warmwasserversorgung eines Privathaushaltes durchgeführt.

Vorteile

Der Betrieb solcher Heizsysteme erfolgt mit einem qualitativ neuen und ungewöhnlichen Brennstoff - die Energie des Erdinneren wird zur Klimatisierung sowie zur Beheizung eines Privathauses genutzt. Diese Energie schafft optimale und komfortable Lebensbedingungen und belastet die Umwelt nicht mit Schadstoffen und Abfällen. Die Beheizung des Hauses erfolgt mit kostenloser Energie, für 1 kW Strom liefert die Anlage 4-5 kW Wärme zurück

Ein ebenso wichtiger Vorteil ist, dass keine zusätzlichen Hauben und Schornsteine ​​angeschafft werden müssen, die möglicherweise erforderlich sind, um den reibungslosen Betrieb anderer Heizsysteme zu gewährleisten. Während des Heizbetriebs werden keine schädlichen Dämpfe und Gerüche aus dem Boden abgegeben, ein solches System macht keinen übermäßigen Lärm und nimmt außerdem nicht viel Platz ein.Geothermische Einheiten sind im Gegensatz zu Festbrennstoff- und Flüssigbrennstoffsystemen für Menschen praktisch unsichtbar, sie zerstören nicht die Integrität der Fassade und des Inneren des Hauses

Sie müssen keine Zeit damit verschwenden, über Fragen wie Lagerung, Lieferung und Kauf von Kraftstoff nachzudenken, da die Energie des Planeten unerschöpflich ist

Geothermische Einheiten sind im Gegensatz zu Festbrennstoff- und Flüssigbrennstoffsystemen für Menschen praktisch unsichtbar, sie zerstören nicht die Integrität der Fassade und des Inneren des Hauses. Sie müssen keine Zeit damit verschwenden, über Fragen wie Lagerung, Lieferung und Kauf von Kraftstoff nachzudenken, da die Energie des Planeten unerschöpflich ist.

Wenn Sie Ihr Zuhause mit Erdwärme heizen müssen, dann sollten Sie auch die finanzielle Seite berücksichtigen. Wir stellen sofort fest, dass die Installation eines solchen Systems im Vergleich zu Diesel- und Gasgeräten hohe Kosten verursachen wird.

Im Gegensatz dazu ist der Stromverbrauch deutlich geringer, so dass langfristig die Wirtschaftlichkeit der Anschaffung von Geothermieanlagen mit bloßem Auge erkennbar ist. Aus jedem eingesetzten Kilowatt elektrischer Energie werden nach Angaben der Entwickler bis zu fünf Kilowatt thermische Energie zurückgeführt.