Luft-Luft-Wärmepumpe: Funktionsprinzip, Gerät, Auswahl und Berechnungen

Wärmepumpengerät

Das Funktionsprinzip ist seit langem bekannt. Es gibt drei geschlossene hermetische Kreisläufe - intern, Kompressor, extern.

Hauptbestandteile:

1. Heizsystem. Verwenden Sie am besten eine Fußbodenheizung. Eine zusätzliche Option ist die Warmwasserversorgung.
2. Kondensator. Überträgt die außen vom Kältemittel (meist Freon) gesammelte Energie zum Heizen auf den Wärmeträger (Wasser).
3. Verdampfer. Wählt thermische Energie aus dem Kühlmittel (z. B. Ethylenglykol), das im externen Kreislauf zirkuliert.
4. Kompressor. Er pumpt das Kältemittel aus dem Verdampfer, überführt es vom gasförmigen in den flüssigen Zustand, erhöht den Druck und kühlt es im Kondensator ab.
5. Expansionsventil. Installiert mit einem Verdampfer. Reguliert den Kältemittelfluss.
6. Außenkontur. Es wird auf den Boden eines Reservoirs gelegt oder in Brunnen abgesenkt.
7. Pumpen einer inneren und äußeren Kontur.
8. Automatisierung.Steuert das System entsprechend einer vorbestimmten Menge an Raumheizung und Änderungen der Außentemperatur.

So sieht die Außenkontur im Teich in der Nähe des Gebäudes aus.

Der Kollektor ist ganzjährig wirksam. Im Winter reicht die Wassertemperatur in einer Tiefe von mehr als 3 Metern zum Heizen aus.

Nach dem Verdampfer durchläuft das Kältemittel den Kompressor, wo sein Druck und seine Temperatur ansteigen. Im Kondensator gibt es dann Wärme an das Heizsystem ab.

Das Kältemittel strömt dann durch eine Öffnung, wo der Druck aufgrund der Expansion stark abfällt. Beim Übergang in einen gasförmigen Zustand nimmt die Temperatur des Kältemittels fast augenblicklich ab. Dieser Vorgang ist in der Praxis beim Betanken eines Gasfeuerzeugs aus einer Flüssiggasdose zu spüren. Ein erheblicher Temperaturunterschied trägt zur effizienten Wärmeaufnahme durch das Kältemittel aus dem externen Kreislauf bei.

Es gibt auch eine Open-Collector-Option. Bei guter Wasserqualität möglich. Dann sind die Anlage und die Pumpe nicht durch Verschlammung, Ablagerung von Härtesalzen, beschleunigte Korrosion bedroht.

Praktische Anwendung fanden solche Wärmeerzeuger erst nach den Energiekrisen der 70er Jahre des letzten Jahrhunderts.

Bis dahin wurde ihre Entwicklung durch die relative Billigkeit der Energiequellen - Öl, Gas usw. - behindert. Darüber hinaus verhinderte die Unvollkommenheit der Technologie die Masseneinführung von Innovationen.

Ist eine Selbstmontage möglich?

Trotz der technischen Komplexität von Wärmepumpen können sie unabhängig installiert werden. Genau genommen können Sie alle „Drecksarbeiten“ mit Ihren eigenen Händen erledigen: Technische Rohrleitungen und Stromnetze verlegen, Innen- und Außengeräte aufhängen.Die Passdokumentation für jeden spezifischen Wärmepumpentyp enthält umfassende Informationen über die Installationsbedingungen der Blöcke, die Neigung, Länge und zulässigen Biegungen von technischen Trassen.

Es bleibt später nur noch, einen Fachmann hinzuzuziehen, der die korrekte Installation des Systems überprüft und sicherstellt seiner korrekten Inbetriebnahme. Sie können diese Arbeit nicht selbst erledigen: Sie benötigen Geräte zum Reinigen und Entlüften des Systems, zum Einfüllen von Kältemittel - im Allgemeinen ist dieser Prozess ziemlich technologisch und komplex.

Hervorzuheben ist, dass der Einbau solcher Klimaanlagen nicht „on the fly“ erfolgt. Eine detaillierte Vorkalkulation ist erforderlich, insbesondere ist es notwendig, die für bestimmte klimatische Bedingungen geeignete Geräteklasse zu bestimmen und ihre ausreichende Leistung zu berechnen. Fernwärme auf Basis von Wärmepumpen bereitet natürlich noch mehr Schwierigkeiten bei der Planung und Abstimmung mit Bauunternehmen.

Grundlegende Installationsregeln

Für eine qualitativ hochwertige Installation einer Naturumlaufheizung sind folgende wichtige Schritte zu beachten:

1. Radiatorenheizkörper sollten vorzugsweise auf gleicher Höhe unter Fenstern platziert werden.
2. Installieren Sie den Kessel.
3. Ausdehnungsgefäß einbauen.
4. Verbinden Sie die installierten Elemente mit Rohren.
5. Füllen Sie das Kühlmittel in das Heizsystem und prüfen Sie alle Komponenten auf Dichtheit.
6. Starten Sie den Heizkessel und genießen Sie die Wärme Ihres Zuhauses.

Wichtige Informationen für Installateure:

1. Der Kessel muss so niedrig wie möglich installiert werden.
2. Rohre müssen mit Gefälle nach hinten verlegt werden.
3. Es wird empfohlen, eine große Anzahl von Wicklungen im System zu vermeiden.
4. Verwenden Sie Rohre mit großem Durchmesser.

Wir hoffen, dass wir alle Nuancen eines Heizsystems ohne Pumpe aufgezeigt haben, das Ihnen hilft, Ihr Zuhause zu heizen.

Informationen zur Installation einer Heizungsanlage ohne Pumpe finden Sie in der Erklärung des Schwerkraftkreislaufs im folgenden Video:

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Umwälzpumpen sind derzeit als Option in Flüssigkeitsheizungssystemen erhältlich. Sie werden zum Erhitzen aller Arten von Brennstoffen verwendet.

In den meisten Fällen erhöht die Installation einer zusätzlichen Pumpe im Naturumlaufsystem die Bewegungsgeschwindigkeit und die Erwärmung des Raums erheblich. Das Gerät selbst hat kein besonders komplexes Design und ist klein.

Besonderes Augenmerk sollte auf die Parameter der zusätzlichen Pumpe und des Systems gelegt werden

Haltbarkeit und Wartung des Systems

Viele lassen sich von der vom Hersteller angegebenen Lebensdauer des Systems von 7-10 Jahren abschrecken. In der Praxis liegt dieser Wert deutlich höher, gerade eine Wärmepumpe kann mit der Zeit an Leistung verlieren.

Dies ist hauptsächlich auf das allmähliche Austreten des Kältemittels in die äußere Umgebung und seine Verunreinigung mit Feuchtigkeit und anderen Verunreinigungen zurückzuführen. In diesem Fall ist ein ziemlich einfaches Wartungsverfahren vorgesehen, das darin besteht, das Kühlmittel zu reinigen und seine Konzentration wieder aufzufüllen.

Verschleiß an mechanischen Komponenten wie Kompressor oder Lüfter ist unvermeidlich. Eine gute Wärmepumpe bietet jedoch die Möglichkeit des modularen Austauschs ihrer Bestandteile. Die Lebensdauer der Geräte wird ausschließlich von den Betriebsbedingungen und der technischen Perfektion des Systems bestimmt.Arbeiten am Limit, zeitweises Vereisen der Außeneinheit und andere Verstöße gegen die normale Betriebsweise – das gilt es von vornherein auszuschließen, damit die Geräte Zeit haben, sich voll zu amortisieren und gleichzeitig das Gewünschte zu bringen Wärme und Komfort von der Nutzung bis zum Haus.

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Vorteile und Nachteile

Die Vorteile einer Wärmepumpe sind:

1. Möglichkeit der Anwendung in abgelegenen Dörfern, in denen es keine Gasleitung gibt.
2. Sparsamer Stromverbrauch nur für den Betrieb der Pumpe selbst. Die Kosten sind deutlich geringer als beim Einsatz von Elektrogeräten zur Raumheizung. Eine Wärmepumpe verbraucht nicht mehr Energie als ein Haushaltskühlschrank.
3. Fähigkeit, einen Dieselgenerator und Sonnenkollektoren als Energiequelle zu nutzen. Das heißt, im Falle eines Notstromausfalls wird die Heizung des Hauses nicht gestoppt.
4. Die Autonomie des Systems, bei dem Sie kein Wasser hinzufügen und die Arbeit kontrollieren müssen.
5. Umweltfreundlichkeit der Anlage. Beim Betrieb der Pumpe entstehen keine Gase und es treten keine Emissionen in die Atmosphäre auf.
6. Arbeitssicherheit. Das System überhitzt nicht.
7. Vielseitigkeit. Sie können eine Wärmepumpe zum Heizen und Kühlen installieren.
8. Dauerhaftigkeit des Betriebs. Der Kompressor muss alle 15 bis 20 Jahre ausgetauscht werden.
9. Die Freigabe der Räumlichkeiten, die für den Heizraum bestimmt waren. Außerdem müssen keine festen Brennstoffe gekauft und gelagert werden.

Nachteile von Wärmepumpen:

1. Die Installation ist teuer, amortisiert sich jedoch innerhalb von fünf Jahren;
2. In den nördlichen Regionen ist der Einsatz zusätzlicher Heizgeräte erforderlich;
3. Die Bodeninstallation verletzt zwar geringfügig das Ökosystem des Standorts: Es wird nicht funktionieren, das Gebiet für einen Garten oder Gemüsegarten zu nutzen, es wird leer sein.

Der Betrieb der Heizungsanlage von einer solchen Pumpe

Das Funktionsprinzip der Anlage selbst wurde oben beschrieben. Dadurch wird der Wärmeträger im zweiten Kreislauf des Wärmetauschers erwärmt, der später als Wärmequelle zur Beheizung des Gebäudes oder einzelner Räume dient.

Die klassische Möglichkeit zur Verteilung des erwärmten Kühlmittels besteht darin, den Wärmetauscher mit zwei getrennten Leitungen an den Verteiler und den Warmwasserbereiter anzuschließen. An den Kamm wiederum werden Heizungen, Fußbodenheizung und andere Geräte angeschlossen. Eine solche Verteilung ist aufgrund der unterschiedlichen Betriebsweise von Warmwasser- und Heizungsanlagen erforderlich.

Die Reihe der Luft-Wasser-Wärmepumpen bestimmt die Leistung von Anlagen von 2 bis 120 kW, sodass Sie Geräte für die Heizung und Warmwasserversorgung eines Wohngebäudes jeder Größe auswählen können.

Kaltluftmodus

Das Design von Wärmepumpen ermöglicht es, das Haus nicht nur im Winter zu heizen, sondern auch an heißen Sommertagen für gekühlte Luft zu sorgen. Dazu wird die Zirkulation des Kältemittels in einem umgekehrten Kreislauf gestartet. Die Kühlung von Heizgeräten bringt jedoch nicht den gewünschten Effekt, da die nach unten strömende kalte Luft nicht im gesamten Raumvolumen angenehme Bedingungen schaffen kann. Um die Luft-Wasser-Einheit zur Klimatisierung zu verwenden, ist daher ein Konvektor erforderlich, der von einem Ventilator geblasen wird.

Außerdem sind im Zirkulationskreislauf zusätzlich ein 4-Wege-Ventil, ein zweites Drosselventil und 2 Rohrleitungen eingebaut.Beim Umschalten des Ventils schließt die Leitung in Richtung „Winter“-Drossel und öffnet in Richtung „Sommer“-Drossel und das gekühlte Kühlmittel wird dem Konvektor zugeführt. Die Warmwasserbereitung wird ebenfalls deaktiviert.

Die Kosten einer solchen Verbesserung können unter Berücksichtigung zusätzlicher Ausrüstung, Materialien und Arbeit durchaus mit den Kosten einer Klimaanlage vergleichbar sein. Daher ist es in den meisten Fällen durchaus sinnvoll, den Betrieb im Split-Modus zu verweigern, sondern einfach eine Klimaanlage zu kaufen.

Warum nicht Holz?

Die Nachbarn nutzen meistens Holzöfen, aber diese Option war anfangs nicht nach ihrem Geschmack. Jedes Jahr ist es notwendig, Brennstoff zu liefern, den Kessel zu reinigen und seine Verbrennung zu überwachen. Mit Strom ist alles viel einfacher – du hast den Kippschalter gedrückt, es wurde warm. Der einzige Nachteil dieser Methode sind die hohen Stromkosten. Zum Zeitpunkt der Einführung des Heizsystems kostete eine Kilowattstunde in der Region Moskau 5,29 Rubel.

Natürlich wollten wir mit dieser wertvollen Ressource so sparsam wie möglich umgehen, weshalb wir uns für eine Luft-Luft-Wärmepumpe entschieden haben. Dies ist die billigste Version davon, sie funktioniert fast wie eine Klimaanlage.

Heizsystem auf Wärmepumpenbasis

Die von der Wärmepumpe erzeugte Wärmeenergie kann beliebig genutzt werden. In der Regel werden solche Geräte zum Erhitzen von Wasser verwendet, das dann zur Warmwasserversorgung (Küche, Bad, Bad) und zum Heizen verwendet wird.

Die Praxis zeigt, dass es besser ist, eine Fußbodenheizung zu verwenden, als mit Heizkörpern zu heizen. Neben der Tatsache, dass es sich um eine sanfte Wärme handelt und kein Erhitzen des Wassers auf eine hohe Temperatur erforderlich ist, gibt es noch einen dritten, der in Bezug auf die Wirtschaftlichkeit wichtig ist.

Je niedriger die Temperatur des zu erwärmenden Wassers ist, desto höher ist der Wirkungsgrad einer Wärmepumpe.Wenn für Heizkörper das Wasser auf 50-55 Grad erwärmt werden soll, dann für warme Böden - 30-35 Grad. Selbst wenn die Einlasswassertemperatur 1-2 Grad beträgt, beträgt der Wirkungsgradunterschied etwa 30 %.

Luft wird oft zum Heizen von Räumen verwendet. Dies ist besonders effektiv in Regionen, in denen die Temperaturen nicht unter 0 fallen, und auch, wenn eine Wärmepumpe als zusätzliche Wärmeenergiequelle verwendet wird.

Es ist am bequemsten, hierfür Gebläsekonvektoren zu verwenden, aber für ihre Installation müssen Sie entweder eine Zwischendecke bauen oder auf Ästhetik verzichten. Wenn eine Zwangsbelüftung vorhanden ist, können Sie damit warme Luft zuführen.

Jetzt sind Wärmepumpen in der GUS nicht so weit verbreitet wie in anderen Ländern. Wir haben immer noch billige traditionelle Wärmequellen wie Kohle, Gas und Holz. Doch die Situation ändert sich ständig und Wärmepumpen werden zunehmend zur Beheizung von Wohn- und Nichtwohngebäuden eingesetzt.

In diesem Artikel haben wir versucht, die Vor- und Nachteile verschiedener Arten von Wärmepumpen im Detail zu beschreiben. Wir hoffen, es war hilfreich für Sie. Vergiss nicht, den Beitrag mit deinen Freunden zu teilen!

Vor- oder Nachteile?

Da diese Geräte vor relativ kurzer Zeit bei uns aufgetaucht sind, behandeln viele Russen sie immer noch mit großem Misstrauen. In den USA, Europa und Japan werden sie schon lange und erfolgreich eingesetzt. Es kann jedoch nicht gesagt werden, dass solche Geräte ein absolutes Rätsel für unser Land sind, „Terra Incognita“.

Auch in der UdSSR wurden Experimente zu solchen alternativen Energiequellen durchgeführt. Diese Technologie hat sich jedoch nicht weit verbreitet.

Daher ist es wichtig zu verstehen, warum, und macht es viel Sinn, bekannte Systeme durch eine Öko-Neuheit zu ersetzen? Die Vorsilbe „eco“ kann in diesem Fall sowohl Ökologie als auch Ökonomie bedeuten.

Vorteile

Der erste und unbestrittene Vorteil von Wärmepumpen sind erhebliche Energieeinsparungen. Ja, sie brauchen es im Gegensatz zu Sonnenkollektoren, aber in viel geringeren Mengen. Beispielsweise nimmt ein Elektroboiler (oder Heizgerät) so viel Energie auf, wie er Wärme erzeugt. Im Gegensatz dazu verbraucht eine Wärmepumpe ein Minimum an Strom und erzeugt drei- bis siebenmal mehr Wärme. Das Gerät kann 5 kWh verbrauchen, erzeugt aber mindestens 17 kWh Wärme. Hohe Effizienz ist die attraktivste Eigenschaft von thermischen Kesseln.

1. Ernste Energieeinsparungen. Die Preise für alle Arten von Brennstoffen steigen unaufhaltsam, und mit einer Wärmepumpe erhalten Sie mehr Wärme bei geringeren Energiekosten.
2. Möglichkeit der Installation in jedem Bereich, da Luft, Wasser oder Boden zu einer Wärmequelle werden können. Besonders relevante Ausrüstung für Standorte, die weit von der Gasleitung entfernt sind.
3. Umkehrbarkeit der Installation. Wärmepumpen sind universell. Im Winter spenden sie Wärme, im heißen Sommer bieten sie die Möglichkeit, dem Raum Kühle zu verleihen. Allerdings verfügen nicht alle Modelle über diese Funktion.
4. Haltbarkeit. Geräte, die richtig gepflegt werden, können 25-50 Jahre lang reibungslos funktionieren. Ein Kompressoraustausch kann alle 10-15 (maximal 20) Jahre erforderlich sein.
5. Einsatzmöglichkeit unter allen Bedingungen: Wo kein Strom vorhanden ist, wird ein Benzin- oder Dieselmotor installiert.
6. Einsparungen bei der Wartung. Die Ausrüstung erfordert keine großen Ausgaben dafür.
7. Unterbrechungsfreier Betrieb bei -15°.
8. Vollständige Automatisierung der Wärmepumpe.
9. Sicherheit für die Umwelt.
10. Kostenlose Wärmequelle.

Neben den Vorteilen haben die Systeme auch Schwächen.

Mängel

Diese beinhalten:

1. Der Preis von Wärmepumpen und die Kosten für die Einrichtung einer Erdwärmeanlage. Außerdem rechnet sich die Ausstattung nicht sofort. Besitzer müssen mindestens 5 Jahre warten. Die Ausnahme bilden Luftgeräte, die keine zusätzlichen Investitionen erfordern.
2. Die Notwendigkeit, in den Regionen, in denen die Temperatur oft unter -20 ° liegt, eine zusätzliche Wärmequelle hinzuzufügen. Ein solches System wird bivalent genannt. Fällt die Wärmepumpe aus, wird der Wärmeerzeuger (Gastherme, Elektroheizung) zugeschaltet.
3. Die Umweltfreundlichkeit ist immer noch in Frage gestellt. Es gibt keine Bedrohung für den Menschen, aber es existiert für das Ökosystem. Im Boden leben beispielsweise Mikroorganismen – Anaerobier. Bei einer starken Abkühlung des Raums in der Nähe der Rohre droht ihnen der Tod.
4. Fast eine Notwendigkeit, um ein dreiphasiges Stromnetz im Haus bereitzustellen. Für den korrekten Betrieb der Wärmepumpe ist es notwendig, Spannungsabfälle zu minimieren, die zu einem Ausfall der Anlage führen können.

Die Verwendung solcher Geräte ist optimal in Systemen, in denen ein Kühlmittel mit niedriger Temperatur verwendet wird, beispielsweise ein „warmer Boden“.

Um zu verstehen, ob sich der Kauf und die Installation einer Wärmepumpe lohnen, müssen Eigentümer alle Vor- und Nachteile abwägen. Die wichtigsten "Gegner" sind Energie- (Kraftstoff-) Einsparungen und erhebliche Anschaffungs- und Installationskosten. Zu den wesentlichen Nachteilen von HP gehört der geringe Wirkungsgrad in der kalten Jahreszeit, jedoch gibt es Modelle, die auch bei -35° Wärme erzeugen können. Dafür müssen Sie aber noch mehr bezahlen.

Lohnt es sich, Geld für den Kauf und die Installation einer Wärmepumpe auszugeben? Jeder entscheidet für sich. Eine einmalige Investition gibt Ihnen die Möglichkeit, große Heizkosten für immer zu vergessen. Darüber hinaus spricht die vollständige Sicherheit für die Anwohner und eine nahezu vollständige Sicherheit für die Umwelt für das Gerät.