Ist es realistisch, die Heizkosten eines Landhauses um bis zu 70% zu senken? Die Antwort liegt in einer sehr ungewöhnlichen Energiequelle – den Eingeweiden der Erde. Wir informieren Sie über das Gerät und das Funktionsprinzip von Wärmepumpen und helfen Ihnen bei der Auswahl des Heizsystems.
Der stetig steigende Energiepreis gibt Anlass, über modernere und wirtschaftlichere Mittel zur Erzeugung von Wärme und Warmwasser nachzudenken. Bereits heute gibt es Dutzende innovativer Möglichkeiten, effiziente Heizsysteme auszurüsten, die absolut kostenlos sind..
Wärmepumpen und geothermische Klimaanlagen
Fast ein Viertel der heute weltweit erzeugten Energie ist umweltfreundlich, und ein Achtel wird ohne Verbrennung biologischer Massen gewonnen. Die effektivste und praktisch unerschöpflichste Energiequelle kann zu Recht als eine Ressource angesehen werden, die in den Tiefen unseres Planeten verborgen ist – die Erdwärme. Es ist bemerkenswert, dass die Richtung der Energieübertragung umgekehrt werden kann: In der heißen Jahreszeit kann der Boden effektiv Wärme absorbieren. Dieser Zwei-Wege-Prozess wird üblicherweise als geothermische Konditionierung bezeichnet..
Zum Sammeln und Umwandeln von Wärmeenergie werden spezielle Anlagen eingesetzt – die sogenannten Wärmepumpen. Aufgrund ihres hohen Wirkungsgrades und geringen Energieverbrauchs im Betrieb werden sie immer beliebter..
Die Idee des Betriebs solcher Anlagen ist alles andere als neu. In den 50er Jahren des 19. Jahrhunderts wurde bereits der erste Prototyp für die Massenproduktion entworfen und patentiert. Die damalige Idee von Lord Kelvin fand keine praktische Anwendung, da das Konzept einer Energiekrise noch unbekannt war, aber nach fast einem Jahrhundert begann Robert C. Webber, solche Systeme erfolgreich im Alltag und in der Industrie anzuwenden. Es fällt auf, dass bereits 1931 im berühmten Empire State Building eine Erdwärme-Technologie eingesetzt wurde, die auf dem Betrieb von Wärmepumpen basiert. In Russland und im postsowjetischen Raum werden seit den Zeiten der UdSSR geothermische Energiequellen genutzt, und Industriekomplexe ermöglichen die Herstellung der erforderlichen Ausrüstung ohne Einbeziehung ausländischer Partner.
Wärmeenergie mit geringem Potential. Funktionsprinzip
Die zweite Regel der Thermodynamik besagt, dass die Übertragung von Wärmeenergie nur von einem stärker erhitzten auf einen weniger beheizten Körper möglich ist. Wenn jedoch eine Substanz mit variablen physikalischen Eigenschaften mit einem geringen Temperaturunterschied zwischen zwei Medien platziert wird, kann sie als Vermittler dienen, der den natürlichen Prozess der Wärmeübertragung umkehren kann. Die Kette solcher Transformationen wird während des Betriebs der Wärmepumpe ausgeführt. Wenn Gase stark komprimiert werden, wird eine große Wärmemenge freigesetzt, und das Gas selbst wird abgekühlt und geht in einen flüssigen Zustand über. Dies wird als Komprimierung bezeichnet, und das Endergebnis dieses Prozesses ist Wärme im Haushalt. Um den Kompressionszyklus unbegrenzt zu wiederholen, wird ein Kältemittel mit einem sehr niedrigen Siedepunkt als Gas verwendet. Es kann während des Verdampfens bei Temperaturen bis zu + 10 ° C in einen gasförmigen Zustand zurückgeführt werden. Wärmeenergie mit geringem Potential wird in der Regel unterhalb der Gefriertiefe aus dem Boden gewonnen, kann aber auf andere Weise gewonnen werden. Im Allgemeinen ist das Funktionsprinzip einer Wärmepumpe dem einer Kühleinheit direkt entgegengesetzt, obwohl es auf identischen Prozessen basiert..
Moderne Wärmepumpen
Solche in der modernen Welt verwendeten Systeme sind im Vergleich zu ihren Vorgängern weiter fortgeschritten. Komplexe Gasverbindungen werden als Kältemittel verwendet, alle Strukturelemente und Aktuatoren werden mit einem großen Spielraum an Verschleißfestigkeit und Zuverlässigkeit hergestellt. Die Entwicklung der Feinmechanik hat es ermöglicht, geothermische Anlagen in Miniaturform nachzubilden. Tragbare Wärmepumpen sind nicht von ihren industriellen Verwandten zu unterscheiden, und niedrige Preise und zunehmender Wettbewerb machen die Geräte für eine breite Palette von Verbrauchern verfügbar.
Ein Merkmal von Wärmepumpen, das sie von herkömmlichen Heizgeräten unterscheidet, ist die Fähigkeit, innerhalb eines klar definierten Bereichs von Außentemperaturen zu arbeiten, der durch die physikalischen Eigenschaften des Kältemittels und die Art des Systems bestimmt wird. Luftwärmepumpen können der Luft bei positiven Temperaturen Wärmeenergie entziehen, funktionieren jedoch bei negativen Temperaturen nicht gut. Bodenpumpen sind in der Lage, ein Haus auch bei starkem Frost zu heizen, aber ihre Verwendung in der Herbst-Winter-Periode ist nicht immer gerechtfertigt. Für jede Klimazone erfolgt die Auswahl der Ausrüstung individuell. Im Haushalt empfiehlt sich am besten eine Kombination verschiedener Gerätetypen.
Die sechs wichtigsten Fragen zu Wärmepumpen
Obwohl Wärmepumpen weithin bekannt sind, stellen viele häufig ihre wirtschaftlichen Vorteile in Frage. Es gibt jedoch nur sechs Fragen, deren Antworten ein vollständiges Bild der Vorteile von Wärmepumpen vermitteln..
Was ist ein geothermisches System in einem Privathaus?
In einem Landhaus nimmt das System so viel Platz ein, wie ein gewöhnlicher Gaskesselraum benötigen würde. Die Installation kann in zwei Teile unterteilt werden: sichtbar und versteckt. Der Eigentümer hat Funktionselemente in Sicht: Wärme- und Umwälzpumpen, Rohrleitungen, Wasserhähne, Filter, Messinstrumente und Automatisierung. Der tief unter der Erde verborgene Primärwärmetauscher bleibt vor menschlichen Augen verborgen. Das System ist völlig geräuschlos und kann auch im Freien aufgestellt werden. Montage und Inbetriebnahme können unabhängig voneinander durchgeführt werden. Wenn Sie möchten, können Sie sich jedoch an eine spezialisierte Installationsfirma wenden. Eine vollständige Palette von Dienstleistungen kostet ab 1000 US-Dollar.
Wie effizient ist die Pumpe?
Um ein angenehmes Klima in Wohnräumen zu gewährleisten, reicht eine Wassertemperatur im Heizkreis von 40–45 ° C aus. Wenn Gaskessel Wasser im Übermaß erhitzen und ihre Automatisierung beim Auslösen auf einen wesentlich größeren Temperaturbereich ausgelegt ist, halten Wärmepumpen eine konstante Temperatur aufrecht und arbeiten kontinuierlich. Wenn die Räumlichkeiten geschlossen und nur regelmäßig belüftet werden, können Sie sicher sein, dass die Temperatur in ihnen 30 Grad erreicht. Durch den Einsatz leistungsfähigerer Geräte wird es möglich, sowohl fließend heißes Wasser für den häuslichen Bedarf zu haben als auch Schwimmbäder zu heizen..
Platzierungsoptionen für Wärmetauscher
Viele Menschen, die mit TRP-Systemen konfrontiert sind, sind an der Platzierung des primären Wärmetauschers interessiert. Es kann bis zu drei Meter unter der Erde liegen und ist horizontal ausgerichtet. Gleichzeitig wird im angrenzenden Bereich des Hauses eine tiefe Grube gegraben, in der sich die Ringspule des Wärmetauschers befindet.
Moderne Systeme können auch mit einer vertikalen Anordnung des Primärkreises arbeiten. Diese Option ist im Hinblick auf die Erhaltung der Landschaft des persönlichen Grundstücks vorzuziehen, erfordert jedoch zusätzliche Ausrüstung – Hochdruckumwälzpumpen. Bei der vertikalen Anordnung des Primärkreislaufs werden am Standort drei Bohrlöcher gebohrt, deren Tiefe in einigen Fällen 100 m erreichen kann. Im Bohrloch befindet sich eine Rohrleitungsschleife (Sonde), die mit einem gemeinsamen Reservoir verbunden ist. Bohrungen können nicht ohne spezielle Ausrüstung durchgeführt werden, weshalb auf die Hilfe von Fachleuten zurückgegriffen werden sollte. Die Kosten für einen solchen Service hängen von den Arbeitsbedingungen und der Bohrtiefe ab. Sie sollten jedoch nicht mit weniger als 450 USD pro Gerät für ein Bohrloch rechnen..
Ausrüstungsservice
Das Funktionsprinzip und die Konstruktion von Automatisierungssystemen in Wärmepumpen unterscheiden sich stark von denen, die zusammen mit Gasanlagen verwendet werden. Es zeichnet sich auch durch eine hohe technische Komplexität und eine Reihe von Funktionseinheiten aus: Verdampfer, Kompressoren und Zwischenwärmeaustauschsysteme. Trotz der offensichtlichen Komplexität müssen Wärmepumpen während des Betriebs nicht gewartet werden. Das einzige Element, das starkem Verschleiß ausgesetzt ist, ist der Kompressor, der eine Lebensdauer von über 30 Jahren hat und leicht auszutauschen ist. Die werkseitig montierte Pumpe selbst kann ohne planmäßige Reparaturen bis zu hundert Jahre betrieben werden. Das Automatisierungssystem erfordert auch keine spezielle Wartung und kann einfach über eine einzige digitale Steuerung gesteuert werden..
Wie viel kostet es, mit dieser Methode Energie zu erzeugen?
Auf Wärmepumpen basierende Heizsysteme zeichnen sich durch einen extrem geringen Energieverbrauch aus. Mit dem größten Temperaturunterschied zwischen Primär- und Sekundärwärmetauschern erzeugt das System eine dreimal höhere Wärmeleistung als die verbrauchte elektrische Leistung. Bei einem minimalen Temperaturunterschied zwischen Luft und Wärmequelle (bis zu 12 bis 14 Grad) ist der Energieverbrauch siebenmal geringer als die erzeugte Wärmemenge. Wenn der Verbraucher noch weiter gehen möchte, um eine vollständige Autonomie des Systems zu gewährleisten und Materialkosten für Strom zu vermeiden, können Sie auf Solarenergie zurückgreifen: Eine 3-kW-Anlage ist kompakt und erfordert keine großen Geldinvestitionen.
Mit welchen Behörden müssen Sie die Installation solcher Geräte koordinieren
Für die Installation der Wärmepumpe sind keine Sondergenehmigungen oder Konstruktionsunterlagen erforderlich. Die einzige Ausnahme können gewerbliche Einrichtungen und kommunale Einrichtungen sein, deren Ausstattung mit einer solchen Heizung von Umweltverträglichkeitsprüfungen und Zertifikaten für die verwendeten Geräte begleitet sein muss. Glücklicherweise sind Wärmepumpen jeglicher Art umweltfreundlich und erfüllen alle Hygienestandards für Industrie und Haushalt..
Hersteller von Wärmepumpen
Die globalen und heimischen Märkte für Wärmepumpen entwickeln sich aktiv, was zu einem hohen Wettbewerb und erheblichen Preisdumpings führt. Dies bedeutet nicht, dass einige Hersteller anderen absolut überlegen sind: Jeder hat seine eigenen Vor- und Nachteile. Es ist jedoch möglich, den Hardwaremarkt in drei Segmente aufzuteilen.
Wärmepumpen made in Europe
Einer der Hauptlieferanten von Geothermie-Geräten ist Europa, wo solche Anlagen seit sehr langer Zeit eingesetzt werden und die Technologie für ihre Herstellung sorgfältig entwickelt wurde. Es gibt keine besonderen Unterschiede zwischen europäischen Marken, außer dass einige Unternehmen bestrebt sind, Installationen kompakter und leiser zu gestalten. Die technischen Eigenschaften der Wärmepumpen des Schweizer Konzerns NIBE sind perfekt kombiniert.
Zu den Vorteilen dieses Herstellers gehört die große Erfahrung in der Massenproduktion von Heizgeräten. Das Unternehmen ist speziell auf die Erstellung und Verbesserung von Anlagen spezialisiert, die mit umweltfreundlichen Energiequellen betrieben werden. Seit 1949 hat NIBE über zwanzig der größten Hersteller von Präzisionsgeräten in Europa, Asien und Nordamerika übernommen. Dies ermöglichte es dem Unternehmen, seine Geräte durch die Verwendung von Komponenten der weltweit bekanntesten Hersteller mit der längsten Lebensdauer zu versorgen. Der Preis für eine solche Anschaffung ist jedoch angemessen: ab 7 Tausend Euro für eine Pumpe mit einer Wärmeleistung von 5 kW.
Russische Hersteller von Wärmepumpen
Der russische Markt bewegt sich ebenfalls vorwärts. In nur wenigen Jahrzehnten entstanden in Russland mehrere große Unternehmen, die sich auf die Herstellung von Wärmepumpen spezialisiert haben..
Die größten und aktivsten Verbesserungen ihrer Produkte sind PEA, ALTAL und Henk. Das Hauptmerkmal des einheimischen Herstellers ist das beste Preis-Leistungsverhältnis. Wenn das Gerät eine Lebensdauer von 50 Jahren hat und Garantie und Wartung bietet, haben Pumpen mit geringer Leistung einen Preis im Bereich von 2,6 bis 3,7 Tausend US-Dollar.
Die meisten russischen Unternehmen stellen Geräte unter ausländischen Patenten und Franchise-Unternehmen her. Dies garantiert, dass die Geräte von hoher Qualität sind und für den Einsatz unter inländischen Bedingungen geeignet sind.
Wärmepumpen made in China
In China hergestellte Wärmepumpen haben die niedrigsten Kosten. In China gibt es keine produzierenden Unternehmen als solche: Jede Pumpe hat eine enge Modellpalette, die als kurze Abkürzung bezeichnet wird.
Ein charakteristisches Merkmal chinesischer Hersteller ist ein sehr niedriger Preis und eine zweifelhafte Qualität. Somit kostet eine Wärmepumpe mit einer Nutzleistung von 12 kW 1100-1300 USD ohne Zölle und Transportkosten. In Bezug auf die Qualität der Produkte ist es nicht möglich, eine eindeutige Schlussfolgerung zu ziehen: Einige Geräte arbeiten ein Jahr lang und fallen aus, aber es gibt solche, die seit 5 oder 7 Jahren regelmäßig Wärme erzeugen. Glücklicherweise haben chinesische Pumpen ein Blockdesign und alle Komponenten können leicht ausgetauscht werden..
In den nächsten zehn Jahren werden nach Ansicht vieler Energieunternehmen 95% der Haushaltsheizgeräte Wärmepumpen sein. Dies wird durch ihre Sicherheit und Unprätentiösität sowie den wachsenden Wunsch der Menschheit, natürliche Ressourcen zu schonen, erleichtert. Das Hauptargument ist jedoch der ständig steigende Preis für Gas und Strom, der die Verbraucher dazu zwingt, nach alternativen, kostengünstigeren Heizoptionen zu suchen..
Wie funktioniert eine Wärmepumpe? Kann sie allein das ganze Haus heizen? Welche Faktoren beeinflussen die Kosten einer Wärmepumpe? Gibt es staatliche Unterstützung oder Fördermittel für die Installation einer Wärmepumpe im Haus?