Wärmepumpe "Wasser-Wasser": Gerät, Funktionsprinzip, Regeln für die darauf basierende Heizungsanordnung

Arten von Kollektorbodenwasser

Der Kollektor einer Erdwärmepumpe kann zwei Arten haben (Abb. 2):

• Vertikal;
• Horizontal.

Reis. 2 Arten von Kollektoren für Bodenpumpen: vertikal und horizontal

Ein vertikaler Kollektor ist eine lange, in einen Brunnen abgesenkte Rohrleitung mit einer Länge von 40 bis 150 m. Diese Art von Wärmetauscher ist besser als horizontale, da die Temperatur in einer solchen Tiefe höher ist. Wenn der Brunnen sehr tief ist, wird der Wärmetauscher auch mit einer Schutzhülle ausgestattet, und wenn die Tiefe relativ gering ist, ist dies nicht erforderlich.Ein wesentlicher Nachteil dieser Methode der Reservoirplatzierung sind jedoch die hohen Kosten eines solchen Brunnens.

Experten empfehlen natürlich, tiefer zu bohren. Aber wenn die Technik oder der Boden es nicht zulassen, können mehrere Brunnen gemacht werden. Sie können beispielsweise einen Brunnen mit einer Tiefe von 80 m oder 4 Brunnen mit einer Tiefe von jeweils 20 m bauen, Hauptsache, das Gesamtergebnis reicht zum Heizen des Hauses aus. Es kann felsigen Boden geben, der ziemlich schwer zu bearbeiten ist, es ist möglich, Brunnen nicht mehr als 15-20 Meter darin zu bohren.

Horizontaler Kollektor (Abb. 3) - Diese Art von Bodenkollektor für eine Bodenwasserpumpe sieht aus wie eine Rohrleitung, die horizontal bis zu einer bestimmten Tiefe unter einer Erdschicht verlegt ist. Dieser Verteiler ist einfach zu installieren.

Reis. 3 Externer Kreislauf der Grundwasserpumpe

Die Fläche, auf der der Kollektor einer Erdwärmepumpe installiert wird, ist ziemlich groß, im Gegensatz zur vertikalen Version, die ein kleines Stück Land benötigt. In der Regel nimmt ein horizontaler Wärmetauscher 25 bis 50 m2 ein, je nach beheizter Fläche auch mehr. Negativ an dieser Variante ist, dass die Fläche mit diesem Kollektor nur als Rasen genutzt werden kann.

Abhängig von verschiedenen Umständen kann der Wärmetauscher im Zickzack, in Schleifen, in Schlangen usw. verlegt werden.

Es ist sehr wichtig, wie hoch die Wärmeleitfähigkeit des Bodens ist, in dem der Wärmetauscher installiert ist. Dies hängt von der Qualität des Bodens ab. Wenn der Boden beispielsweise feucht ist, ist die Wärmeleitfähigkeit größer, und wenn der Boden sandig ist, ist die Wärmeleitfähigkeit gering.

Bei vielen Schleifen im Wärmetauscher muss die Umwälzpumpe in die Konfiguration einbezogen werden.

Energieträger dafür oder dagegen?

Das ist jedoch noch nicht alles.Der Anstieg der Preise für Energieträger und die hohen Kosten für deren Lieferung führen zu einem rapiden Anstieg der Wärme- und Stromkosten. Und das zwingt die Verbraucher, nach neuen Sparmöglichkeiten zu suchen. Schon aus Schulbüchern wissen wir, dass die Wärmeübertragung von erwärmten Körpern zu kühleren fließt, aber nicht umgekehrt. Unsere jahrhundertealte Erfahrung erinnert sich nicht an das umgekehrte Verfahren, und die Wissenschaft beweist dies. Durch ausgeklügelte moderne Ingenieurtechniken ist es jedoch möglich, Wärme in die entgegengesetzte Richtung zu übertragen - von einem weniger erhitzten Körper zu einem heißeren.

Schema der Wärmeübertragung in einer Wärmepumpe

Für uns gibt es zum Beispiel bei der Bedienung des Kühlschranks nichts Überraschendes. Wo die Wärme aus dem Gefrierschrank, dessen Temperatur oft negativ ist, an die Umgebung abgegeben wird. Wenn diese Wärme zum Heizen von Gebäuden verwendet wird und die Kühlkammer durch eine bewährte, ständig funktionierende natürliche Wärmequelle ersetzt wird, dann ist dies die sogenannte Wärmepumpe.

Eine einfache Luft-Luft-Wärmepumpe, mit der Sie einen Wohnraum beheizen können, ist eine jedem bekannte Klimaanlage mit Heizfunktion. Sie können es erfolgreich einsetzen, denn heute gibt es Klimaanlagen, die auch bei erheblichen Minusgraden arbeiten können - bis zu -15 g. und darunter. Wenn wir jedoch die größtmögliche Effizienz und den höchsten Komfort erzielen möchten, wenn wir das ganze Haus so sparsam heizen (und eine Wärmepumpe ist dreimal sparsamer als herkömmliche Heizungen oder sogar mehr), müssen fortschrittlichere Systeme verwendet werden.

Hinweis: Viele fragen sich - wie ist das, denn es gibt ein Energieerhaltungsgesetz.Warum ein so überproportionales Verhältnis von Wärmeübertragung zu Stromverbrauch? Das ganze Geheimnis ist, dass in einer Wärmepumpe Strom nur für die elektromagnetische Wicklung des Kompressors ausgegeben wird (die sich natürlich aufheizt, aber diese Wärme nicht zum Heizen des Raums verwendet wird) und Wärmeenergie erzeugt wird, "abgesaugt " aus der äußeren Umgebung, dank der speziellen Prozesse der Wärmepumpe (das Wort Pumpe selbst weist darauf hin). Um das zu verstehen, muss man mehr wissen als ein Schulfach Physik. Aber lassen Sie uns versuchen, die Grundlagen unten durchzugehen.

Gut erhalten

Das größte Problem bei der Installation einer Wärmepumpe mit offenem Kreislauf ist, wenn das Wasser von oben in den Brunnen eingeleitet wird. So falsch. Das Rohr sollte fast bis zum Grund des Brunnens reichen und um 0,5 bis 1 Meter ansteigen. Alles darunter sollte brodeln. Wenn Wasser von oben abgelassen wird, kann der Brunnen schnell versanden und kein Wasser mehr erhalten. Es kommt zu einem Überlauf. Geschieht dies mit einem guten Minus auf der Straße, dann ist die Eisbahn für Sie vorgesehen. Wenn sich in der Nähe ein Fluss oder ein Reservoir, ein Sturmabfluss oder ein Entwässerungsgraben befindet, ist es daher besser, den Aufnahmebrunnen im Falle eines Überlaufs mit einem Überlaufrohr mit ihnen zu verbinden. Wenn nichts in der Nähe ist, müssen Sie nicht einen, sondern zwei oder mehr Brunnen für den Empfang bohren. Niemand kennt die Antwort auf die Frage, wie lange ein Vorbrunnen hält. Das kann viele Jahre dauern oder nach einer Heizperiode verstopfen. Daher ist der größte Nachteil eines offenen Stromkreises die Unvorhersehbarkeit.

Ein weiterer wichtiger Punkt. Der Vorfluter sollte stromabwärts des Entnahmebrunnens in einem Abstand von mindestens 6 Metern liegen. Dies ist eine weitere Unklarheit. So bestimmen Sie, in welche Richtung ein unterirdischer Fluss fließt. Die Antwort auf diese Frage wird nur durch Experimente gegeben.Wenn das Wasser nach dem Start der Wärmepumpe nicht in die Sollgrube sinkt, ist alles in Ordnung, Sie haben es erraten. Wenn die Temperatur zu sinken beginnt, müssen die Brunnen ausgetauscht und die Tauchpumpe versetzt werden. Die Rohrleitungen der Entnahme- und Entwässerungsbrunnen werden am besten aus HDPE-Rohren als billigeres Material hergestellt. Die Zuverlässigkeit und Haltbarkeit solcher Rohre ist ebenfalls ausreichend.

Die ideale Option ist, wenn sich die Brunnen quer zum unterirdischen Fluss befinden. Dann reicht es aus, die Rohrleitung im Brunnen des Brunnens lösbar anzuschließen, mit einem abnehmbaren wasserdichten Stecker Strom in beide Brunnen zu werfen, und Sie können die Brunnen einmal im Jahr umkehren und die Belastungs- und Empfangsorte ändern.

Arbeitsprinzip

Für diejenigen, die sich mit dem Thema nicht ganz auskennen, lohnt es sich zu erklären, was eine Luft/Wasser-Wärmepumpe ist. Tatsächlich ist dies ein "umgekehrter Kühlschrank" - ein Gerät, das die Luft außerhalb seiner selbst kühlt und das Wasser im Tank erwärmt. Dieses Wasser kann dann für die Warmwasserbereitung oder Hausheizung verwendet werden.

Die Wärmepumpe verwendet einen geschlossenen Kreislauf, sie verbraucht nur Strom. Der Wirkungsgrad wird als Verhältnis der verbrauchten elektrischen Energie zur aufgenommenen Wärme gemessen. Die Effizienz von Wärmepumpen wird auch in COP (Coefficient of Performance) gemessen. COP 2 entspricht einem Wirkungsgrad von 200 % und bedeutet, dass für 1 kW Strom 2 kW Wärme bereitgestellt werden.

Arbeitsprinzip

Der Betrieb der Wärmepumpe beruht auf der Wärme, die dem Wasser entzogen wird. Seen, Flüsse, Brunnen, Brunnen werden zu einer Wasserquelle. Die Tiefe des Reservoirs in Zentralrussland sollte mindestens 2 Meter betragen, damit die unteren Schichten nicht gefrieren. Je nach Standort des Wärmetauschers werden Wärmeablagerungen unterteilt in:

• horizontal (Rohre werden unten in Ringen verlegt);
• vertikal (der Wärmetauscher befindet sich vertikal im Schacht).

Da sich nicht in der Nähe jedes Hauses frostfreie Stauseen befinden, werden Rohre meistens in Brunnen verlegt. Eine Standard-Wasser-Wasser-Wärmepumpe besteht aus mehreren Hauptteilen:

• Heizungsrohre;
• Wasserversorgungs- und -abflussrohre;
• Verdampfer (Spule, in der Freon verdampft);
• Kompressor;
• Kondensator (Spule, in der Freon verflüssigt wird).

Die Temperatur des Grundwassers beträgt je nach Jahreszeit 4-10 °C, sie schwankt in kleinen Schwankungen. Dies gewährleistet einen stabilen und produktiven Betrieb der Wärmepumpe. Zwei Brunnen werden in einem Abstand von 8-10 m voneinander gebohrt. Grundwasser tritt aus dem ersten Brunnen in das Rohr ein und steigt zum Verdampfer auf, wodurch es erhitzt wird. Gleichzeitig wird dem Verdampfer verflüssigtes Freon zugeführt. Durch den Druckabfall im Verdampfer geht die Wärme von den Wänden auf das Kältemittel über. Das Kältemittel (Freon) wird gasförmig.

Freon tritt dann in den Kompressor ein und wird komprimiert. Dann tritt es in den Kondensator ein, verwandelt sich in eine Flüssigkeit und die dabei freigesetzte Wärme geht auf das Kühlmittel über (meistens ist es Wasser). Das Kühlmittel wiederum erwärmt die Kühlerrohre. So wird das Haus beheizt. Grundwasser wird in den zweiten Brunnen eingeleitet. Ein vollständiges Bild der Funktionsprinzipien gibt das Diagramm der Wärmepumpe. Da die Temperatur des Grundwassers stabiler ist als die Temperatur der unteren Speicherschichten, ist es viel effizienter, Brunnen zu nutzen. Aber hier müssen wir auch die Kosten für das Bohren von Brunnen berücksichtigen. Eine Wärmepumpe mit einem Wasser-Wasser-Boiler ist installiert, die den Raum beheizt und Wasser für den häuslichen Bedarf erwärmt.Die für den Betrieb der Pumpe aufgewendete elektrische Energie ist 4-5 mal geringer als die Energie, die sie erzeugt.

Hausheizungsschema mit einer Wasser-Wasser-Wärmepumpe

Das ist interessant: Sonnenkollektor zum Heizen eines Privathauses - hausgemachte Batterie

Hilfreiche Tipps

In allen Phasen des Hausbaus, beginnend mit der Entwurfsphase, muss daran erinnert werden, dass HP ein Trägheitssystem ist. Es ist vergleichbar mit einem massiven russischen Ofen, der normalerweise einmal am Tag während des Kochens erhitzt wurde. Dann heizte die angesammelte Wärme die Wohnung bis zum nächsten Morgen auf.

Wände aus schweren Baumstämmen haben eine ziemlich hohe thermische Trägheit. Einfach ausgedrückt kühlen sie langsam ab, wenn die Nacht kälter wird. Gute thermische Trägheit für dicke Steinmauern sowie für schweren Beton oder Ziegel.

Polyfoam und Schaumbeton haben gute Wärmedämmeigenschaften. Aufgrund des geringen spezifischen Gewichts haben sie jedoch eine geringe thermische Trägheit. Eine Wärmepumpe in einem Gebäude mit Wänden aus solchen Materialien kann bei einem starken Abfall der Außentemperatur nicht immer genügend Wärme von außen in das Heizsystem „warme Fußboden“ „pumpen“.

Sie müssen auch andere Faktoren berücksichtigen:

1. Um Wärmeverluste zu reduzieren oder gar nicht einzufrieren, müssen Rohre in der Leitung zwischen Haus und Brunnen bzw. Kollektor tiefer als die Gefrierpunkttiefe verlegt werden. Auf der Krim reichen 0,75 Meter und auf dem Breitengrad von Moskau mindestens 1,5.
2. Der größte Wärmeverlust findet in der Regel über Fenster statt. Dreifachverglasung ist also kein Luxus, sondern eine wirtschaftlich sinnvolle Gebäudelösung. Die ideale Option ist die Verwendung von Glas, das Infrarotstrahlen reflektieren kann.
3. Bei Verwendung der Option von 2 Brunnen zur Wasseraufnahme und -ableitung muss der Abstand zwischen ihnen mindestens 20 Meter betragen.
4. Es ist besser, zuerst einen selbstgebauten TN in einem Hauswirtschaftsraum oder einer Garage auszuprobieren. Die Installation einer Fußbodenheizung in einem Wohngebiet verursacht zusätzliche Kosten.

Hausgemacht aus einem alten Kühlschrank

Eine Luft-Luft-Wärmepumpe aus einzelnen Kompressoren und Kondensatoren mit eigenen Händen ohne spezielle Ingenieurkenntnisse zusammenzubauen, ist ziemlich schwierig. Aber für einen kleinen Raum oder ein Gewächshaus können Sie einen alten Kühlschrank verwenden.

Die einfachste Luftwärmepumpe kann aus einem Kühlschrank hergestellt werden, indem ein Luftkanal von der Straße hinein verlängert und ein Ventilator an das hintere Gitter des Wärmetauschers gehängt wird

Dazu müssen Sie zwei Löcher in die Vordertür des Kühlschranks bohren. Durch den ersten gelangt Straßenluft in den Gefrierschrank und durch den zweiten unteren wird sie zurück auf die Straße gebracht.

Gleichzeitig gibt es beim Durchgang durch den Innenraum einen Teil der darin enthaltenen Wärme an Freon ab.

Es ist auch möglich, die Kältemaschine einfach mit der Tür nach außen in die Wand und den Wärmetauscher hinten in den Raum einzubauen. Es ist jedoch zu beachten, dass die Leistung einer solchen Heizung gering ist und viel Strom verbraucht.

Die Raumluft wird durch einen Wärmetauscher an der Rückseite des Kühlschranks erwärmt. Allerdings kann eine solche Wärmepumpe nur bei Außentemperaturen von mindestens plus fünf Grad Celsius betrieben werden.

Dieses Gerät ist nur für die Verwendung in Innenräumen konzipiert.

In einem großen Ferienhaus muss das Luftheizsystem durch Luftkanäle ergänzt werden, die die warme Luft gleichmäßig in allen Räumen verteilen.

Die Installation einer Luft-Luft-Wärmepumpe ist denkbar einfach.Es ist notwendig, die externen und internen Einheiten zu installieren und sie dann mit einem Kühlmittelkreislauf miteinander zu verbinden.

Der erste Teil des Systems wird im Außenbereich installiert: direkt an der Fassade, dem Dach oder neben dem Gebäude. Der zweite im Haus kann an der Decke oder Wand platziert werden.

Es wird empfohlen, das Außengerät einige Meter vom Eingang des Hauses entfernt und von den Fenstern entfernt zu montieren. Vergessen Sie dabei nicht das Geräusch, das der Lüfter erzeugt.

Und der interne ist so installiert, dass der warme Luftstrom gleichmäßig im Raum verteilt wird.

Wenn ein Haus mit mehreren Räumen auf verschiedenen Etagen mit einer Luft-Luft-Wärmepumpe beheizt werden soll, müssen Sie ein System von Lüftungskanälen mit Zwangseinspritzung ausstatten.

In diesem Fall ist es besser, ein Projekt bei einem kompetenten Ingenieur zu bestellen, da sonst die Leistung der Wärmepumpe möglicherweise nicht für alle Räumlichkeiten ausreicht.

Stromzähler und Schutzeinrichtung müssen den Spitzenlasten der Wärmepumpe standhalten. Mit einem scharfen Kälteeinbruch vor dem Fenster beginnt der Kompressor um ein Vielfaches mehr Strom zu verbrauchen als gewöhnlich.

Verlegen Sie für einen solchen Lufterhitzer am besten eine separate Zuleitung vom Schaltschrank.

Besonderes Augenmerk sollte auf die Installation von Rohren für Freon gelegt werden. Selbst die kleinsten Späne im Inneren können die Kompressorausrüstung beschädigen

Hier kann man auf Kupferlötkenntnisse nicht verzichten. Das Nachfüllen von Kältemittel sollte generell einem Fachmann anvertraut werden, um spätere Probleme mit dessen Leckage zu vermeiden.

Effizienz und Funktionsprinzip einer Wärmepumpe

Der Wirkungsgrad einer Wärmepumpe zum Heizen wird immer größer als 1 sein. Bei geothermischen Anlagen ist der Wärmeumwandlungsfaktor richtiger.Wenn es gleich 4 ist, bedeutet dies, dass bei einer Leistung von 1 kW die Wärmepumpe am Ausgang 4 kW Energie liefert, von denen 3 kW von der Erde bereitgestellt wurden.

Das Funktionsprinzip einer Wärmepumpe zum Heizen eines Hauses wurde Anfang des 19. Jahrhunderts entwickelt. Ingenieur Sadi Carnot und wurde Carnot-Zyklus genannt. Basierend auf Betrieb eines herkömmlichen Haushaltskühlschranks, bei dem die Produkte gekühlt werden, indem die Verlustwärme über den Kühler nach außen abgeführt wird. Aber zum Heizen von Häusern zu gelten, wenn alles genau umgekehrt passiert, d. H. Der Betrieb der Wärmepumpe basiert auf dem Prinzip des umgekehrten Carnot-Zyklus, ist es neuerdings geworden.

Eine Wärmepumpe zum Heizen von Häusern ist ein Gerät, in dem Niedertemperaturwärme in Hochtemperaturwärme umgewandelt wird, die zum Heizen verwendet wird. Die Wärmequelle ist Erde, Wasser und Luft (die erste davon ist am weitesten verbreitet, da sie effektiv ist (obwohl der Grad der Wärmedämmung des Hauses von Bedeutung ist, die Methode zum Heizen des Hauses usw.) und eine hat optimales Verhältnis von Preis und Verbraucherqualität).

Der Betrieb einer Wärmepumpe, die zum Heizen eines Hauses bestimmt ist, erfordert Strom, aber bei Kosten von 1 kW Strom beträgt die Rendite 4–6 kW thermische Energie.

Neben der Beheizung des Hauses im Sommer kann die Wärmepumpe auch als Klimaanlage arbeiten, wofür es ausreicht, dass das System rückwärtslauffähig ist. Wärmepumpen werden in verschiedene Typen eingeteilt:

• "Erde Wasser";
• "Erde - Luft";
• "Wasser Wasser";
• "Wasser - Luft"
• "Luft Wasser";
• "Luft-Luft".

Im Folgenden wird detailliert beschrieben, wie verschiedene Arten von Wärmepumpen zum Heizen eines Hauses funktionieren.

Montagetechnik

Die Montage dieser Art von Ausrüstung erfolgt in mehreren Schritten:

• ein Projekt wird ausgearbeitet;
• Kollektorkommunikationen werden zusammengestellt;
• eine Wärmepumpe ist im System installiert;
• Ausrüstung ist im Haus installiert;
• Kühlmittel wird eingefüllt.

Als nächstes werden wir uns überlegen, wie Sie Schritt für Schritt eine schlüsselfertige Wärmepumpe mit Ihren eigenen Händen installieren.

Wie man ein Projekt macht

Bevor Sie mit der Montage von Kommunikationen dieser Art fortfahren, sollten natürlich alle erforderlichen Berechnungen durchgeführt werden. Die Arbeit des externen Teils des Systems muss vollständig mit der Arbeit des internen koordiniert werden. Berechnungen werden in Abhängigkeit vom ausgewählten Gerätetyp durchgeführt. Für horizontale Kollektoren werden sie wie folgt ausgeführt:

• Die Menge des benötigten Frostschutzmittels wird ermittelt. In diesem Fall wird die Formel Vs = Qo 3600 / (1,05 3,7 t) verwendet, wobei Qo die Wärmeleistung der Quelle, t die Temperaturdifferenz zwischen Vor- und Rücklauf ist. Der Qo-Parameter wird als Differenz zwischen der Pumpenleistung und der zum Erwärmen des Kältemittels verwendeten elektrischen Leistung berechnet.
• Die erforderliche Kollektorlänge wird ermittelt. Die Berechnungsformel sieht in diesem Fall so aus: L = Qo / q, wobei q die spezifische Wärmeabfuhr ist. Der Wert des letztgenannten Indikators hängt von der Bodenart des Standorts ab. Bei Ton sind es beispielsweise 20 W pro rm, bei Sand 10 W usw.
• Die für die Kollektorverlegung benötigte Fläche wird ermittelt. Die Berechnung erfolgt in diesem Fall nach der Formel A = L da, wobei da der Rohrverlegeschritt ist.

Die Leistung der Wärmepumpe bestimmt sich ungefähr nach 70 W Wärme pro 1 m2 bei einer Deckenhöhe von 2,7 m. Die Kollektorrohre werden normalerweise in einem Abstand von 0,8 m oder etwas mehr verlegt.

So bauen Sie eine Wärmepumpe zusammen

Diese Art von Ausrüstung ist ziemlich teuer. Der Aufbau einer Wärmepumpe ist relativ einfach. Daher können Sie versuchen, es selbst zu machen. Dieser Vorgang wird wie folgt durchgeführt:

• Ein Kompressor wird gekauft (Ausrüstung einer Klimaanlage ist geeignet).
• Kondensatorgehäuse hergestellt. Dazu wird ein 100-Liter-Edelstahltank halbiert.
• Eine Spule wird hergestellt. Eine Gas- oder Sauerstoffflasche wird mit einem Kupferrohr aus dem Kühlschrank umwickelt. Letztere können mit Aluminium-Lochecken befestigt werden.
• Die Spule wird in den Körper eingebaut, wonach letzterer versiegelt wird.
• Ein Verdampfer wird aus einem Kunststoffbehälter von 80 Litern hergestellt. Darin ist eine Spule aus einem ¾-Zoll-Rohr montiert.
• Wasserleitungen sind mit dem Verdampfer verbunden, um Wasser zu liefern und abzulassen.
• Das System ist mit Kältemittel gefüllt. Diese Operation sollte einem Spezialisten anvertraut werden. Mit ungeschickten Aktionen können Sie nicht nur die zusammengebaute Ausrüstung ruinieren, sondern sich auch verletzen.

Installation der Kollektorkommunikation

Die Technologie für die Installation des Außenkreises der Heizungsanlage hängt auch von ihrem Typ ab. Für einen vertikalen Kollektor werden Brunnen mit einer Tiefe von 20 bis 100 m gebohrt, unter einem horizontalen werden Gräben mit einer Tiefe von 1,5 m durchbrochen, und in der nächsten Phase werden Rohre verlegt. Bäume sollten nicht in der Nähe des horizontalen Kollektors wachsen, da ihre Wurzeln das Stromnetz beschädigen können. Für die Montage der letzteren können Niederdruck-Polyethylenrohre verwendet werden.

Geräteeinbau

Dieser Vorgang wird auf die übliche Weise durchgeführt. Das heißt, Heizkörper werden in den Räumlichkeiten installiert, Leitungen verlegt und an den Kessel angeschlossen.An der Rücklaufleitung sind ein Ausdehnungsgefäß, ein Filter und eine Umwälzpumpe am Bypass montiert. Sie können auch ein "Warm Floor"-System an die Wärmepumpe montieren und anschließen. In der letzten Phase wird die ausgewählte Art von Kühlmittel in die externen und internen Kreisläufe gegossen.

Wie Sie sehen, können Sie Wärmepumpe und Kollektor selbst montieren. Technologisch ist das Verfahren nicht besonders kompliziert. Im Gegensatz zu anderen Arten ähnlicher Ausrüstung ist der Zusammenbau eines solchen Systems, selbst eines horizontalen Typs, jedoch ein körperlich ziemlich mühsamer Vorgang. Das Bohren von Brunnen für vertikale Bohrungen ohne spezielle Ausrüstung ist praktisch unmöglich. Daher kann es sich lohnen, Spezialisten zu beauftragen, um Berechnungen durchzuführen und an der Montage des Systems zu arbeiten. Heute gibt es Unternehmen auf dem Markt, die Geräte wie eine Wärmepumpe schlüsselfertig installieren.

Was ist eine Wärmepumpe zum Heizen eines Privathauses? Wie funktioniert es?

Ein spezielles Gerät, das der Umgebung Wärme entziehen kann, wird als Wärmepumpe bezeichnet.

Solche Geräte werden als Haupt- oder zusätzliche Methode der Raumheizung verwendet. Einige Geräte arbeiten auch zur passiven Kühlung des Gebäudes – während die Pumpe sowohl für die Sommerkühlung als auch für die Winterheizung verwendet wird.

Als Brennstoff wird die Energie der Umwelt verwendet. Ein solches Heizgerät entzieht Luft, Wasser, Grundwasser usw. Wärme, sodass dieses Gerät als erneuerbare Energiequelle eingestuft wird.

Wichtig! Diese Pumpen benötigen zum Betrieb einen elektrischen Anschluss. Alle thermischen Geräte umfassen einen Verdampfer, einen Kompressor, einen Kondensator und ein Expansionsventil.Je nach Wärmequelle werden Wasser, Luft und andere Geräte unterschieden.

Das Funktionsprinzip ist dem des Kühlschranks sehr ähnlich (nur der Kühlschrank stößt heiße Luft aus und die Pumpe nimmt Wärme auf).

Je nach Wärmequelle werden Wasser, Luft und andere Geräte unterschieden. Das Funktionsprinzip ist dem des Kühlschranks sehr ähnlich (nur der Kühlschrank stößt heiße Luft aus und die Pumpe nimmt Wärme auf).

Alle thermischen Geräte umfassen einen Verdampfer, einen Kompressor, einen Kondensator und ein Expansionsventil. Je nach Wärmequelle werden Wasser, Luft und andere Geräte unterschieden. Das Funktionsprinzip ist dem eines Kühlschranks sehr ähnlich (nur der Kühlschrank stößt heiße Luft aus und die Pumpe nimmt Wärme auf).

Die meisten Geräte arbeiten sowohl bei positiven als auch bei negativen Temperaturen, jedoch hängt die Effizienz des Geräts direkt von den äußeren Bedingungen ab (d. h. je höher die Umgebungstemperatur, desto leistungsstärker ist das Gerät). Im Allgemeinen funktioniert das Gerät wie folgt:

1. Die Wärmepumpe kommt mit den Umgebungsbedingungen in Kontakt. Typischerweise entzieht das Gerät dem Erdreich, der Luft oder dem Wasser (je nach Gerätetyp) Wärme.
2. Im Inneren des Geräts ist ein spezieller Verdampfer eingebaut, der mit Kältemittel gefüllt ist.
3. Bei Kontakt mit der Umgebung siedet das Kältemittel und verdampft.
4. Danach tritt das Kältemittel in Form von Dampf in den Kompressor ein.
5. Dort schrumpft es - dadurch steigt seine Temperatur stark an.
6. Danach tritt das erhitzte Gas in das Heizsystem ein, was zur Erwärmung des Hauptkühlmittels führt, das zur Raumheizung verwendet wird.
7. Das Kältemittel kühlt nach und nach ab. Am Ende wird es wieder flüssig.
8. Dann tritt das flüssige Kältemittel in ein spezielles Ventil ein, das seine Temperatur stark senkt.
9. Am Ende tritt das Kältemittel wieder in den Verdampfer ein, wonach der Heizzyklus wiederholt wird.

Foto 1. Das Funktionsprinzip einer Erd-Wasser-Wärmepumpe. Blau bedeutet kalt, rot bedeutet heiß.

Vorteile:

• Umweltfreundlichkeit. Solche Geräte sind erneuerbare Energiequellen, die die Atmosphäre nicht mit ihren Emissionen belasten (während Erdgas schädliche Treibhausgase erzeugt und Strom häufig zum Verbrennen von Kohle verwendet wird, die auch die Luft verschmutzt).
• Gute Alternative zu Erdgas. Eine Wärmepumpe ist ideal für die Raumheizung in Fällen, in denen die Verwendung von Gas aus dem einen oder anderen Grund schwierig ist (z. B. wenn das Haus weit von allen wichtigen Versorgungsunternehmen entfernt ist). Die Pumpe ist im Vergleich zur Gasheizung auch insofern günstig, als für die Installation eines solchen Geräts keine staatliche Genehmigung erforderlich ist (aber beim Bohren eines Tiefbrunnens müssen Sie diese trotzdem einholen).
• Kostengünstige zusätzliche Wärmequelle. Die Pumpe ist ideal als günstige Zusatzstromquelle (am besten im Winter mit Gas und im Frühjahr und Herbst mit einer Pumpe).

Mängel:

1. Thermische Einschränkungen bei Verwendung von Wasserpumpen. Alle thermischen Geräte funktionieren gut bei positiven Temperaturen, während beim Betrieb bei negativen Temperaturen viele Pumpen aufhören zu arbeiten. Dies liegt vor allem daran, dass das Wasser gefriert, was eine Nutzung als Wärmequelle unmöglich macht.
2. Bei Geräten, die Wasser als Wärme verwenden, kann es zu Problemen kommen. Wenn Wasser zum Heizen verwendet wird, muss eine stabile Quelle gefunden werden. Meistens muss dafür ein Brunnen gebohrt werden, wodurch sich die Installationskosten des Geräts erhöhen können.

Aufmerksamkeit! Pumpen kosten normalerweise 5-10 mal mehr als ein Gaskessel, daher kann der Einsatz solcher Geräte, um Geld zu sparen, in einigen Fällen unpraktisch sein (damit sich die Pumpe auszahlt, müssen Sie mehrere Jahre warten).

Das Funktionsprinzip von Wärmepumpen

Es sollte beachtet werden, dass fast jedes Medium thermische Energie hat. Warum nicht die vorhandene Wärme nutzen, um Ihr Zuhause zu heizen? Eine Wärmepumpe hilft dabei.

Das Funktionsprinzip einer Wärmepumpe ist wie folgt: Wärme wird von einer Energiequelle mit niedrigem Potenzial auf das Kühlmittel übertragen. In der Praxis passiert alles wie folgt.

Das Kühlmittel strömt durch Rohre, die beispielsweise im Boden vergraben sind. Dann gelangt das Kühlmittel in den Wärmetauscher, wo die gesammelte Wärmeenergie an den zweiten Kreislauf übertragen wird. Das Kältemittel, das sich im Außenkreislauf befindet, erwärmt sich und wird gasförmig. Danach gelangt das gasförmige Kältemittel in den Kompressor, wo es verdichtet wird. Dadurch erwärmt sich das Kältemittel noch mehr. Heißes Gas gelangt zum Kondensator, und dort gelangt die Wärme zum Kühlmittel, das bereits das Haus selbst heizt.

Erdwärme zu Hause: So funktioniert es

Kälteanlagen sind nach dem gleichen Prinzip angeordnet. Das bedeutet, dass Kälteaggregate zur Kühlung der Raumluft eingesetzt werden können.

Arten von Wärmepumpen

Es gibt verschiedene Arten von Wärmepumpen. Am häufigsten werden Geräte jedoch nach der Art des Kühlmittels im externen Kreislauf klassifiziert.

Geräte können Energie entnehmen

• Wasser,
• Boden,
• Luft.

Die im Haus entstehende Energie kann zur Raumheizung, zur Warmwasserbereitung genutzt werden. Daher gibt es verschiedene Arten von Wärmepumpen.

Wärmepumpen: Erdreich - Wasser

Die beste Option für alternatives Heizen ist die Gewinnung von Wärmeenergie aus dem Erdreich. Die Erde hat also bereits in einer Tiefe von sechs Metern eine konstante und unveränderliche Temperatur. Als Wärmeträger in den Rohren wird eine spezielle Flüssigkeit verwendet. Die Außenkontur des Systems besteht aus Kunststoffrohren. Rohre im Boden können vertikal oder horizontal verlegt werden. Wenn die Rohre horizontal verlegt werden, muss eine große Fläche zugewiesen werden. Bei horizontal verlegten Rohren ist eine landwirtschaftliche Nutzung des Bodens nicht möglich. Sie können nur Rasen arrangieren oder Einjährige pflanzen.

Um Rohre vertikal im Boden anzuordnen, müssen mehrere Brunnen mit einer Tiefe von bis zu 150 Metern erstellt werden. Dies wird eine effiziente Erdwärmepumpe sein, da die Temperatur in großer Tiefe in Erdnähe hoch ist. Zur Wärmeübertragung werden Tiefensonden verwendet.

Art der Wasser-Wasser-Pumpe

Außerdem kann Wärme aus Wasser gewonnen werden, das sich tief unter der Erde befindet. Es können Teiche, Grundwasser oder Abwasser verwendet werden.

Dabei ist zu beachten, dass es keine grundsätzlichen Unterschiede zwischen den beiden Systemen gibt. Die geringsten Kosten sind erforderlich, wenn ein System zur Gewinnung von Wärme aus einem Reservoir geschaffen wird. Rohre müssen mit Kühlmittel gefüllt und in Wasser getaucht sein.Um ein System zur Wärmeerzeugung aus Grundwasser zu schaffen, ist eine komplexere Konstruktion erforderlich.

Luft-Wasser-Pumpen

Es ist möglich, Wärme aus der Luft zu gewinnen, aber in Regionen mit sehr kalten Wintern ist ein solches System nicht effektiv. Gleichzeitig ist die Installation des Systems sehr einfach. Sie müssen nur das gewünschte Gerät auswählen und installieren.

Ein bisschen mehr über das Funktionsprinzip von Erdwärmepumpen

Zum Heizen ist es sehr vorteilhaft, Wärmepumpen zu verwenden. Häuser mit einer Fläche von mehr als 400 Quadratmetern amortisieren die Kosten des Systems sehr schnell. Aber wenn Ihr Haus nicht sehr groß ist, können Sie mit Ihren eigenen Händen ein Heizsystem bauen.

Zuerst müssen Sie einen Kompressor kaufen. Geeignet ist ein Gerät, das mit einer herkömmlichen Klimaanlage ausgestattet ist. Wir montieren es an der Wand. Sie können Ihren eigenen Kondensator herstellen. Es ist notwendig, eine Spule aus Kupferrohren herzustellen. Es befindet sich in einem Kunststoffgehäuse. Der Verdampfer wird ebenfalls an der Wand montiert. Löten, Freon nachfüllen und ähnliche Arbeiten sollten nur von einem Fachmann durchgeführt werden. Ungeschickte Handlungen führen nicht zu einem guten Ergebnis. Außerdem kann man sich verletzen.

Vor der Inbetriebnahme der Wärmepumpe muss der Zustand der Elektrifizierung des Hauses überprüft werden. Die Leistung des Messgeräts sollte 40 Ampere betragen.

Hausgemachte Erdwärmepumpe

Beachten Sie, dass eine selbst erstellte Wärmepumpe nicht immer den Erwartungen entspricht. Der Grund dafür ist das Fehlen korrekter thermischer Berechnungen. Das System ist zu schwach und die Wartungskosten steigen

Daher ist es wichtig, alle Berechnungen genau durchzuführen.

Merkmale des thermischen Luft-Wasser-Systems

Die Wärmepumpe, der dieser Artikel gewidmet ist, hat im Gegensatz zu anderen Modifikationen eines solchen Geräts (insbesondere Wasser-zu-Wasser und Boden-zu-Wasser) eine Reihe von Vorteilen:

• spart Strom;
• die Installation erfordert keine großflächigen Landarbeiten, Bohren von Brunnen, Einholen von Sondergenehmigungen;
• Wenn Sie das System an Sonnenkollektoren anschließen, können Sie seine vollständige Autonomie sicherstellen.

Ein wesentlicher Vorteil eines thermischen Systems, das Windenergie gewinnt und auf Wasser überträgt, ist die hundertprozentige Umweltsicherheit.

Bevor Sie mit der Konstruktion der Pumpe fortfahren, müssen Sie herausfinden, in welchen Fällen sich das System so effizient wie möglich manifestiert und wann seine Verwendung unpraktisch ist.

Mit einem Wärmepumpensystem, das der Luftmasse Energie entzieht, können alle Arten von Wärmeträgern erwärmt werden, die in der GUS verwendet werden: Wasser, Luft, Dampf

Besonderheiten der Bewerbung und Arbeit

Die Wärmepumpe arbeitet ausschließlich im Temperaturbereich von -5 bis +7 Grad produktiv. Bei einer Lufttemperatur von +7 erzeugt das System mehr Wärme als nötig, und bei einer Anzeige unter -5 reicht es nicht zum Heizen aus. Dies liegt daran, dass das konzentrierte Freon in der Struktur bei einer Temperatur von -55 Grad siedet.

Theoretisch kann das System auch bei 30 Grad Frost Wärme erzeugen, aber zum Heizen wird es nicht reichen, da die Heizleistung direkt von der Differenz zwischen dem Siedepunkt des Kältemittels und der Lufttemperatur abhängt.

Daher wird dieses System für die Bewohner der nördlichen Regionen, in denen Erkältungen früher auftreten, nicht funktionieren, und in den Häusern der südlichen Regionen kann es mehrere kalte Monate effektiv halten.

Wenn Standardbatterien im Raum installiert sind, arbeitet die Wärmepumpe weniger effizient. Das Luft-Wasser-Gerät wird am besten mit Konvektoren und anderen großflächigen Heizkörpern sowie mit Wassersystemen vom Typ "warmer Boden", "warme Wand" kombiniert.

Außerdem sollte der Raum selbst von außen gut isoliert sein und eingebaute Mehrkammerfenster haben, die eine bessere Wärmedämmung bieten als gewöhnliche Holz- oder Kunststofffenster.

Die Wärmepumpe interagiert am besten mit dem Wassersystem "warmer Boden", das keine Erwärmung des Kühlmittels über 40 - 45 ° C erfordert

Eine selbstgebaute Wärmepumpe kann Häuser bis zu 100 Quadratmeter effektiv beheizen. m und garantiert eine Leistung von 5 kW. Es versteht sich, dass Freon nicht mit ausreichender Qualität in eine zu Hause erstellte Struktur gegossen werden kann. Sie sollten sich daher auf einen Siedepunkt von -22 Grad verlassen.

Das Hausmontagegerät ist ideal für die Wärmeversorgung von Garage, Gewächshaus, Hauswirtschaftsraum, kleinem Privatpool etc. Das System wird meist als Zusatzheizung eingesetzt.

Ein Elektroboiler oder andere traditionelle Geräte für die Heizperiode sind in jedem Fall erforderlich. Bei starkem Frost (-15-30 Grad) wird empfohlen, die Wärmepumpe auszuschalten, um Stromverschwendung zu vermeiden, da ihr Wirkungsgrad in dieser Zeit nicht mehr als 10% beträgt.

Wärmepumpen liefern genug Energie, um Wasser in privaten Hallenbädern zu erhitzen (+)

Wie das System funktioniert

Der Arbeitsstoff in der Struktur ist Luft. Durch das an der Straße installierte Außengerät gelangt Sauerstoff über Rohre in den Verdampfer, wo er mit dem Kältemittel interagiert.

Freon wird unter Temperatureinfluss gasförmig (weil es bei -55 Grad siedet) und tritt in erhitzter Form unter Druck in den Kompressor ein. Das Gerät komprimiert das Gas und erhöht dadurch seine Temperatur.

Heißes Freon gelangt in den Kreislauf des Speichertanks (Kondensator), wo Wärme auf Wasser übertragen wird, das später zur Organisation von Heizung und Warmwasser verwendet werden kann. Freon verliert im Kondensator nur einen Teil seiner Wärme und befindet sich noch im gasförmigen Zustand.

Beim Durchgang durch die Drossel wird das Kältemittel versprüht, wodurch seine Temperatur abnimmt. Freon wird flüssig und gelangt in dieser Form in den Verdampfer. Der Zyklus wird wiederholt.

Die Abbildung zeigt schematisch die Umsetzung des Prinzips einer elementaren Wärmepumpe, die durch einen Kompressor und einen Expander in zwei Kreisläufe unterteilt ist - Hoch- und Niederdruck

Diejenigen, die eine Wärmepumpe aus Abfallstoffen und veralteten Geräten, beispielsweise aus einem alten Kühlschrank, selbstständig bauen möchten, werden durch die Informationen in dem von uns empfohlenen Artikel unterstützt.

Schlussfolgerungen und nützliches Video zum Thema

Das Video stellt das Funktionsprinzip und die Funktionen des Geräts vor:

Als Ergebnis können wir den Schluss ziehen, dass eine Wasser-Wasser-Wärmepumpe als effektives umweltfreundliches Gerät gilt, das zum Heizen von Häusern bis zu 150 Quadratmetern ausgelegt ist. Die Anordnung einer größeren Fläche kann bereits recht komplexe Ingenieurvermessungen erfordern.

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