Einschränkungen bei der Auswahl der Energieressourcen sind heute keine Seltenheit, insbesondere in Bereichen der „jungen“ Entwicklung. Wenn es in der Anlage außer Strom keine anderen Energiequellen gibt, sind Klimaanlagen nicht nur eine hervorragende Möglichkeit, um Wohnungen im Sommer zu kühlen, sondern bieten auch bei kaltem Wetter eine qualitativ hochwertige und wirtschaftliche Heizung..
Geeignete Ausstattungsklasse
Nicht alle Klimaanlagen sind als Heizgeräte geeignet. Es gibt eine separate Gruppe von Klimatechnologien, die Wärmepumpen genannt werden. Kurz gesagt, der Hauptunterschied zwischen solchen Geräten ist die Fähigkeit, die Richtung des Kältemittels im Verdampfer- und Kompressorkreislauf umzukehren. Im Sommermodus entzieht die Installation der Raumatmosphäre überschüssige Wärme und leitet sie nach draußen ab, während im Winter alles nach dem umgekehrten Schema abläuft.
Das Funktionsprinzip der Luft-Luft-Wärmepumpe im Winter- und Sommermodus
Die Luft wird durch eine Wärmepumpe nicht aufgrund der Umwandlung elektrischer Energie in Wärmeenergie (wie bei den einfachsten Klimaanlagen mit Heizfunktion) erwärmt, sondern aufgrund der Wärmeübertragung von einem Medium auf ein anderes. Hier kommt der Name der Ausrüstung her: Selbst bei frostigem Wetter enthält die Luft eine bestimmte Wärmemenge, die abgeführt und in das Gebäude geleitet werden kann, um ein angenehmes Klima aufrechtzuerhalten. Dieses Prinzip funktioniert jedoch nur unter bestimmten Bedingungen. Die Hauptbeschränkung ist der Temperaturunterschied zwischen Straße und Raum sowie die Temperaturgrenzen, bei denen das Arbeitskühlmittel, das Kühlmittel, verdampfen und kondensieren kann..
Luftwärmepumpenvorrichtung
Wärmepumpen sind konstruktionsbedingt recht komplexe Geräte. Zum einen enthält das Paket eine Reihe von Geräten, die eine Rückzirkulation des Heizkreislaufs unter der Kontrolle der Automatisierung ermöglichen. Dies ist ein Vierwegeventil, ein speziell entwickeltes Expansionsventil und ein komplexeres Kanalsystem, durch das das Kältemittel zirkuliert. Andererseits ist eine echte Wärmepumpe notwendigerweise mit Vorrichtungen ausgestattet, die den Hauptpumpeneinheiten helfen, unter extremen Bedingungen zu arbeiten. Alle Zusatzgeräte in der Sprache des Marketings werden als „Winter-Kit“ bezeichnet. Dazu gehören:
- Kompressorölheizung;
- Heizkörper von besonderer Bauart, kondensations- und gefrierbeständig;
- Rekuperationsvorrichtungen, die den Abluftstrom zum externen Wärmetauscher liefern;
- beheiztes Kältemitteleinspritzsystem;
- spezielle Marke von Kältemittel.
Geltungsbereich
Das Hauptbewertungskriterium für Wärmepumpen ist der thermische Wirkungsgrad, auch COP genannt. Dieser Wert ist eigentlich ziemlich schwer zu bestimmen, er hängt sowohl vom Grad der thermodynamischen Perfektion ab – der tatsächlichen Effizienz der Maschine unter Berücksichtigung aller Transformationsketten als auch von der Leistung der Energiequelle mit niedrigem Potential. Diese beiden Faktoren ändern sich tendenziell, hauptsächlich in Abhängigkeit von der aktuellen Temperaturdifferenz, dh die Dynamik der COP-Änderung unter verschiedenen Betriebsbedingungen ist von echtem Interesse. Mit anderen Worten, die Leistung eines einzelnen Wärmepumpenmodells wird gemäß dem vorherrschenden thermischen Regime und nicht gemäß dem kältesten Fünf-Tage-Zeitraum betrachtet. Die Einsparungen, die durch die Installation während eines Zeitraums mit moderaten Temperaturunterschieden erzielt werden, sollten die Kosten für den Betrieb von Konvektions- und Strahlungsquellen bei starkem Frost decken, wenn die Wärmepumpe nicht funktionieren kann..
Wärmepumpen sind nicht nur für den Hausgebrauch konzipiert. Sie leisten hervorragende Arbeit bei starker Kühlung auf engstem Raum: Gefrierschränke oder Fächer mit Computern. In westlichen Ländern entwickelt sich die Praxis, einen separaten Kellerraum unter einen Kühlschrankraum umzuleiten und anschließend im Sommer Wärme nach außen oder im Winter auf den Lüftungsstrom zu übertragen. Dies sind die sogenannten zweiwertigen Wärmeversorgungssysteme. Ein weiterer besonderer Fall ist die Zufuhr von Luft zu einem externen Wärmetauscher, der durch einen Erdwärmetauscher oder einen trockenen Solarkollektor geleitet wird..
Probleme mit der Wärmepumpe
Auf Luftwärmepumpen basierende Heizsysteme zeichnen sich durch eine hohe Auslegungskomplexität aus: Es ist erforderlich, nicht nur das ausreichende Energiezuflussvolumen zum Ausgleich von Wärmeverlusten zu bestimmen, sondern auch die effektive Betriebsart, die Anzahl und den Standort der Heizsystemknoten. Gleichzeitig sollten die Anzahl der Einheiten und die Kosten der betreffenden Ausrüstung natürlich minimal sein..
In der Regel ist das Ergebnis von Fehlern bei der Berechnung und Installation von Luftheizungssystemen das Auftreten von Kältezonen im Raum sowie die Kondensation von Feuchtigkeit auf der Verglasung ohne thermischen Vorhang. Die Standorte der Innengeräte müssen gemäß den vom Hersteller für Standardheizmodi bereitgestellten Temperatur- und Durchflussverteilungsdiagrammen bestimmt werden. Diese Aufgabe ist besonders schwierig zu erfüllen, da die Einführung jeder neuen Heizquelle unterschiedliche Variationen erfordert:
- Installation einer zusätzlichen externen Einheit;
- Verlegen der Freon-Linie zum externen Block;
- Luftkanaldichtungen.
Aus diesem Grund muss die endgültige Konfiguration des Heizungssystems einmal gewählt werden, oft lange vor Beginn der Einrichtungsarbeiten. Dies alles aufgrund der extrem geringen Eignung von Wärmepumpen für die Modernisierung und des Fehlens einer signifikanten Gangreserve. Es ist äußerst wichtig zu bestimmen, in welchen Fällen die Verwendung herkömmlicher Heizgeräte bequemer und rentabler ist als eine Wechselrichter-Klimaanlage. Last but not least sollten Sie über die Betriebsressource der Wärmepumpe nachdenken: Ihr effizientester Betrieb liegt bei COP-Werten über 2–2,3.
Verschiedene Konfigurationen: Split-Systeme, Monoblöcke, Dächer
Trotz aller Unbeholfenheit verfügen Wärmepumpen über genügend Konfigurationen, um die bequemste Platzierung der Geräte zu wählen. Multisplit-Systeme verdanken ihr Erscheinungsbild dem Wunsch, das Erscheinungsbild von Gebäuden zu erhalten und ein höheres Maß an technologischer Organisation zu gewährleisten. Der grundlegende Unterschied zwischen solchen Systemen ist das Vorhandensein eines Verteilers und einer automatischen Leistungsregelungsvorrichtung in einem ausreichend hohen Bereich.
Der nächste Schritt in diese Richtung wurde unternommen, als die Mehrzonen-VRF-Systeme und insbesondere VRV-Systeme auf den Markt kamen. Im zivilen Einsatz sind solche Systeme auf den kollektiven Einsatz ausgerichtet. Sie ermöglichen den gleichzeitigen Anschluss mehrerer Dutzend Innengeräte an eine Straßeninstallation, während die Länge der Freon-Leitung Hunderte von Metern erreichen kann und der Höhenunterschied zwischen den Systemelementen bis zu 12 Stockwerke betragen kann.
Wärmepumpe VRV
Die einzige strenge Einschränkung für Wärmepumpen ist die Notwendigkeit, einen externen Verdampfer im Freien zu finden. Alle anderen Konfigurationsänderungen liegen im Ermessen des Technikers. Dies ermöglichte es, in die entgegengesetzte Richtung zu wirken, die Verwendung von Freon-Linien zu vermeiden oder deren Länge zu minimieren. Kompakte Wärmepumpen für die lokale Heizung sind recht kostengünstig und erfordern keine Verbindungsrohre oder Luftkanäle. In die Wand oder das Fenster eingebaute Monoblock-Wechselrichter sowie Dächer, deren Blöcke sich auf gegenüberliegenden Seiten des Daches in einem Mindestabstand überlappen, ermöglichen es Ihnen, die Wärme so gleichmäßig wie möglich effektiv über die gesamte Nutzfläche zu verteilen.
Technische Kommunikation
Offensichtlich sind Außenwände und obere Stockwerke unter einem Flachdach oder einem kalten Dachboden die am besten geeigneten Orte für die Installation von Wärmequellen bei Wärmepumpen. Bei einer beträchtlichen Größe des Gebäudes bleiben die zentralen Räumlichkeiten jedoch ohne aktive Heizung, was nicht immer praktisch ist. Dieses Problem kann aufgrund der korrekten Verlegung von Freon-Leitungen oder der Organisation der Luftheizung, der Wärmequelle, in der sich eine atmosphärische Wärmepumpe befindet, gelöst werden.
Im letzteren Fall ist es besser, das Außengerät in einem kleinen technischen Nebengebäude zu platzieren, das sich normalerweise in Bodennähe befindet. Dies erleichtert den Anschluss an einen Erdwärmetauscher oder das Anschließen an das Feld des Sonnensystems auf dem Dach. Das Innengerät befindet sich im Inneren des Gebäudes und ist durch einen Durchgang in der Umfassungswand mit der Außenseite verbunden. Die erwärmte Luft wird über ein geschlossenes System von Luftkanälen zu den Verbrauchern transportiert:
- Im Versorgungskreis wird ein konstanter Luftdruck aufrechterhalten, dessen Durchflussvolumen für jeden Zweig durch Kanaldämpfer geregelt wird;
- Die Einlässe der Abluftkanäle befinden sich an Stellen, die den Stellen, an denen die Wärmezufuhr installiert ist, diametral gegenüberliegen, durch die teilweise gekühlte Raumluft gesammelt und dem Außengerät zugeführt wird, wodurch ein Erholungszyklus bereitgestellt wird.
Die Möglichkeit einer vollständigen Kontrolle über die Belüftung bedeutet erhebliche Einsparungen. Gleichzeitig wird die hohe Komplexität und die hohen Kosten von Luftkanälen durch die relativ geringen Installationskosten ausgeglichen: Eine Einheit ist immer billiger als mehrere kleinere mit derselben Gesamtleistung.
Wenn ein Wärmepumpensystem auch Innengeräte mit einem Kupferrohrsystem enthält, steigen die Kommunikationskosten, aber auch der Komfort bei der Verwendung des Systems. Einerseits ist es möglich, komplexe Verkabelungen von Freon-Leitungen auch bei geringer Dicke von Trennwänden und Böden zu verlegen. Andererseits ist die Organisation von geschlossenen Kreisläufen, in denen das Kältemittel zirkuliert, manchmal eine effektivere Lösung für die weitere parallele Verbindung von Innengeräten mit diesen – dafür sind Mehrzonensysteme ausgelegt..
Kanalklimaanlagen
Eine separate Kategorie von Wärmepumpen, die die Vorteile der Luftrekuperationsheizung und den Wirkungsgrad des Wechselrichterkreislaufs umfasst, sind Abluftklimageräte. Das Konzept der versteckten Platzierung von Innengeräten ist an sich nicht neu, aber Wärmepumpen dieses Typs sind seit relativ kurzer Zeit für eine breite Palette von Käufern verfügbar..
Der Hauptunterschied zwischen dieser Konfiguration besteht in der nahezu vollständigen Geräuschlosigkeit bei Vorhandensein von Innengeräten, mit denen Sie den Heizbetriebsmodus mit hoher Flexibilität und Genauigkeit einstellen können. Die einzige Einschränkung für die Installation von Kanalwärmepumpen sind Gebäudestrukturen, die sowohl ausreichend breite Hohlräume zum Verlegen von Kanälen als auch eine beeindruckende Nische für die Installation des Hauptkörper der Einheit enthalten müssen. Gleichzeitig können Freonleitungen parallel zu den Luftkanälen verlegt werden.
Der interne Block einer Kanalwärmepumpe erfüllt nicht nur die Funktion, den Luftstrom zu erwärmen, sondern auch seine Verteilung an einzelne Verbraucher, die Filtration und die Vorbereitung. Eine Rekuperationsschaltung kann ebenfalls vorhanden sein, üblicherweise wird diese Vorrichtung jedoch in Form eines Aufsatzes hergestellt. Zusätzlich zu den zahlreichen Möglichkeiten zur Steuerung und Konfiguration kann die verborgene Position des Innengeräts einfach bequem sein und wirkt sich in keiner Weise auf das Innere des Raums aus..
Zusammenfassung
Luftwärmepumpen müssen noch nicht als Haupt- und einzige Heizquelle betrachtet werden, insbesondere wenn während der Heizperiode längere Temperaturabfälle unter -5 …- 10 ° C möglich sind. Es gibt Anlagen, die unter extremeren Temperaturbedingungen betrieben werden können, jedoch in eine viel höhere Preiskategorie mit einer längeren Amortisationszeit fallen.
Und doch weisen solche Geräte im mittleren Temperaturbereich einen wirklich hohen Wirkungsgrad auf: Um Wärmeverluste auszugleichen, benötigen sie nur ein Viertel ihres Energieäquivalents. Mit einer Lebensdauer solcher Geräte von über 20 bis 30 Jahren macht es sich mehrmals bezahlt, so dass ein rechtzeitiger Übergang zu modernen energieeffizienten Heizsystemen in Zukunft Einsparungen ermöglicht, wenn der Energiepreis deutlich höher sein wird als heute..
Kann die Klimaanlage auch für die Heizung des Hauses genutzt werden? Funktioniert dies durch Wärmepumpen?