Erdwärme ist eine der vielversprechendsten alternativen Energiequellen. Im Gegensatz zu Solaranlagen ist es praktisch nicht von der Jahreszeit abhängig. Aber lohnt es sich, ein Haus mit der Wärme und Energie der Erde zu heizen?
Erdwärme zu Hause
Zuerst müssen Sie die Prinzipien der Gewinnung von Wärmeenergie verstehen. Sie basieren auf dem Temperaturanstieg, wenn Sie tiefer in den Boden vordringen. Auf den ersten Blick ist die Erhöhung des Erwärmungsgrades vernachlässigbar. Aber dank des Aufkommens neuer Technologien ist es Realität geworden, ein Haus mit der Wärme der Erde zu heizen.
Die Hauptbedingung für die Organisation einer Erdwärmeheizung ist eine Temperatur von mindestens 6 ° C. Dies ist typisch für mittlere und tiefe Bodenschichten und Gewässer. Letztere sind stark von der externen Temperaturanzeige abhängig und werden daher äußerst selten verwendet. Wie ist es praktisch möglich, die Beheizung eines Hauses mit der Energie der Erde zu organisieren?
Dazu müssen 3 Kreisläufe mit Flüssigkeiten mit unterschiedlichen technischen Eigenschaften hergestellt werden:
- Äußere... Es zirkuliert häufiger Frostschutzmittel. Seine Erwärmung auf eine Temperatur von nicht weniger als 6 ° C erfolgt aufgrund der Energie der Erde;
- Wärmepumpe... Ohne sie ist eine Erwärmung aus der Energie der Erde nicht möglich. Der Wärmeträger aus dem externen Kreislauf gibt mit Hilfe eines Wärmetauschers seine Energie an das Kältemittel ab. Seine Verdampfungstemperatur beträgt weniger als 6 ° C. Danach tritt es in den Kompressor ein, wo die Temperatur nach der Kompression auf 70 ° C ansteigt;
- Innenkontur... Ein ähnliches Schema wird verwendet, um Wärme vom komprimierten Kältemittel auf Wasser im Überleitungssystem zu übertragen. Somit erfolgt die Erwärmung aus dem Darm der Erde mit minimalen Kosten.
Trotz der offensichtlichen Vorteile sind solche Systeme selten. Dies ist auf die hohen Kosten für die Anschaffung von Geräten und die Organisation des externen Kreislaufs für die Wärmeaufnahme zurückzuführen.
Es ist am besten, die Berechnung der Erwärmung aus der Erdwärme Fachleuten anzuvertrauen. Die Effizienz des Gesamtsystems hängt von der Richtigkeit der Berechnungen ab.
So funktioniert die Wärmepumpe
Das Herzstück der Erdwärme ist die Wärmepumpe. Es besteht aus mehreren Komponenten, deren Arbeit sich direkt auf die Effizienz des Gesamtsystems auswirkt. Bevor Sie also planen, ein Privathaus vom Boden aus zu heizen, müssen Sie die Hauptmerkmale dieses Geräts herausfinden.
Da dieses Gerät zur Kategorie der komplexen Geräte gehört, wird empfohlen, nur Werksmodelle zu kaufen. Das Wärmepumpendesign umfasst die folgenden Komponenten:
- Verdampfer... In diesem Block wird Energie aus dem externen Kreislauf übertragen;
- Kompressor... Erforderlich, um in der Kältemittelumgebung einen hohen Druck zu erzeugen;
- Kapillar... Es dient zur Reduzierung des Innendrucks im Kältemittelkreislauf;
- Steuersystem... Mit seiner Hilfe wird die Beheizung eines Privathauses vom Boden aus geregelt - das Temperaturregime, die Durchtrittsgeschwindigkeit von Wärmeträgern usw.
Das Hauptproblem bei der unabhängigen Herstellung einer Wärmepumpe besteht darin, Wärmeverluste zu reduzieren und den Betrieb des internen Kreislaufs mit dem Kältemittel zu normalisieren. Die Fabrikmodelle werden in der Herstellungsphase eingerichtet und das Design sieht die Möglichkeit vor, ihre Parameter anzupassen.
Wie berechnet man die Pumpenparameter richtig, damit die Erdwärme zum Heizen des Hauses eine normale Temperatur liefert? Dazu müssen Sie die Wärmeleistung der Pumpe kennen. Für eine grobe Berechnung können Sie die folgende Formel verwenden:
Q = (t1-t2) * V
Wo t1-t2 - Temperaturunterschied an den Zulauf- und Rücklaufrohren, ° С,V - geschätztes Volumen des Wärmeträgerverbrauchs, m³ / h,Q - Nennleistung der Wärmepumpe, W.
Diese Technik ist für komplexe Systeme nicht anwendbar, da sie viele zusätzliche Faktoren enthalten. Insbesondere Wärmeverluste am Netz. Dies gilt insbesondere für die Bereiche, in denen es so nah wie möglich an der Bodenoberfläche herauskommt. Um Wärmeverluste zu minimieren, ist es notwendig, die Heizungsrohre im Erdreich zu isolieren.
Da der Betrieb der Wärmepumpe stromabhängig ist, empfiehlt es sich, ein Notstromaggregat zu installieren.
Möglichkeiten der Erdwärmeheizung
Damit die Energie der Erde so gut wie möglich zum Heizen des Hauses genutzt werden kann, müssen Sie den richtigen Außenschaltplan wählen. Tatsächlich kann jedes Medium – Untergrund, Wasser oder Luft – eine Quelle für Wärmeenergie sein. Gleichzeitig ist es jedoch wichtig, saisonale Änderungen der Wetterbedingungen zu berücksichtigen, wie oben erwähnt.
Derzeit gibt es zwei Arten von Systemen, die effektiv verwendet werden, um ein Haus mit der Erdwärme zu heizen - horizontal und vertikal. Der wichtigste Auswahlfaktor ist die Fläche des Grundstücks. Davon hängt die Verlegung der Rohre zum Heizen eines Hauses mit Erdenergie ab.
Darüber hinaus werden folgende Faktoren berücksichtigt:
- Bodenzusammensetzung... In felsigen und lehmigen Gebieten ist es schwierig, vertikale Schächte zum Verlegen von Autobahnen herzustellen;
- Gefriergrad des Bodens... Er bestimmt die optimale Rohrtiefe;
- Grundwasserstandort... Je höher sie sind, desto besser für die Erdwärme. In diesem Fall steigt die Temperatur mit der Tiefe an, was die optimale Bedingung für das Heizen mit der Energie der Erde ist.
Sie müssen auch über die Möglichkeit der Energierückübertragung im Sommer Bescheid wissen. Dann funktioniert die Heizung eines Privathauses vom Boden aus nicht und die überschüssige Wärme wird vom Haus auf den Boden übertragen. Alle Kälteanlagen arbeiten nach dem gleichen Prinzip. Dafür müssen Sie jedoch zusätzliche Geräte installieren.
Sie können nicht planen, den externen Stromkreis entfernt von zu Hause zu installieren. Dies wird die Wärmeverluste beim Heizen aus dem Darm der Erde erhöhen.
Horizontales geothermisches Heizsystem
Die gebräuchlichste Art, externe Autobahnen zu installieren. Es ist praktisch für seine einfache Installation und die Möglichkeit, fehlerhafte Rohrleitungsabschnitte relativ schnell auszutauschen.
Für die Installation nach diesem Schema wird ein Kollektorsystem verwendet. Dazu werden mehrere Konturen erstellt, die sich in einem Mindestabstand von 0,3 m voneinander befinden. Sie sind über einen Kollektor verbunden, der den Wärmeträger weiter an die Wärmepumpe liefert. Dadurch wird eine maximale Energieversorgung zum Heizen aus der Erdwärme gewährleistet.
Gleichzeitig müssen Sie jedoch eine Reihe wichtiger Nuancen berücksichtigen:
- Große Fläche des persönlichen Grundstücks. Für ein Haus von ca. 150 m² müssen es mindestens 300 m² sein;
- Rohre werden zwingend bis zu einer Tiefe unterhalb des Gefrierpunkts des Bodens bestimmt;
- Mit der möglichen Bodenbewegung bei Frühjahrshochwasser steigt die Wahrscheinlichkeit einer Verlagerung von Autobahnen.
Der entscheidende Vorteil der Erdwärmeheizung vom horizontalen Typ ist die Möglichkeit der unabhängigen Anordnung. In den meisten Fällen ist hierfür keine spezielle Ausrüstung erforderlich.
Für eine maximale Wärmeübertragung müssen Rohre mit hoher Wärmeleitfähigkeit verwendet werden - dünnwandiges Polymer. Gleichzeitig sollten Sie jedoch über Möglichkeiten nachdenken, Heizungsrohre im Boden zu isolieren.
Vertikales geothermisches Heizsystem
Dies ist eine zeitaufwändigere Art, die Heizung eines Privathauses vom Boden aus zu organisieren. Die Rohrleitungen werden vertikal in speziellen Brunnen verlegt. Es ist wichtig zu wissen, dass ein solches Schema viel effizienter ist als ein vertikales.
Sein Hauptvorteil besteht darin, den Grad der Wassererwärmung im externen Kreislauf zu erhöhen. Jene. Je tiefer die Rohre liegen, desto mehr Erdwärme zum Heizen des Hauses gelangt in das System. Ein weiterer Faktor ist die kleine Fläche des Grundstücks. In einigen Fällen erfolgt die Anordnung des externen Erdwärmekreises bereits vor dem Bau des Hauses in unmittelbarer Nähe des Fundaments.
Auf welche Schwierigkeiten können Sie stoßen, wenn Sie Energie aus der Erde zum Heizen eines Hauses nach diesem Schema gewinnen?
- Quantitativ bis qualitativ... Bei einer vertikalen Anordnung ist die Länge der Autobahnen viel länger. Sie wird durch die höhere Bodentemperatur ausgeglichen. Dazu müssen Sie Brunnen mit einer Tiefe von bis zu 50 m herstellen, was eine mühsame Arbeit ist.
- Bodenzusammensetzung... Für felsigen Untergrund müssen spezielle Bohrmaschinen verwendet werden. In Lehm wird, um ein Zerbrechen des Brunnens zu verhindern, eine Schutzhülle aus Stahlbeton oder dickwandigem Kunststoff montiert;
- Bei Fehlfunktion oder Dichtigkeitsverlust der Reparaturprozess wird komplizierter... In diesem Fall sind langfristige Unterbrechungen des Heizbetriebs des Hauses für die Wärmeenergie der Erde möglich.
Doch trotz der hohen Primärkosten und des Montageaufwands ist die vertikale Anordnung der Autobahnen optimal. Experten empfehlen, ein solches Installationsschema zu verwenden.
Für die Umwälzung des Kühlmittels im externen Kreislauf in einem vertikalen System werden leistungsstarke Umwälzpumpen benötigt.
Organisation der Erdwärme
Die Verbraucher haben immer noch die Hauptfrage - ist es möglich, die Heizung eines Landhauses mit der Energie der Erde als Hauptenergie zu nutzen? Dies ist möglich, aber nur mit einem professionellen Ansatz in allen Phasen - von der Berechnung bis zur Installation und Prüfung des Systems.
Zunächst müssen Sie die richtige Wärmepumpe auswählen. Angesichts der hohen Kosten sollten Sie zunächst alle vorläufigen Berechnungen der Eigenschaften durchführen. Nur in diesem Fall hat die Erwärmung durch die Wärmeenergie der Erde einen maximalen Wirkungsgrad. Zuverlässige Hersteller sind Buderus, Vaillant und Veissman. Die durchschnittlichen Kosten einer Wärmepumpe zum Heizen aus dem Untergrund betragen etwa 360 Tausend Rubel bei einer Nennleistung von 6 kW. Produktivere Modelle können über 1 Million Rubel kosten.
Neben den Kosten müssen Sie auf das Material für die Herstellung von Rohren achten. Um Wärmeverluste beim Heizen aus der Wärmeenergie der Erde zu minimieren, wird empfohlen, Folgendes zu verwenden:
- XLPE... Unterscheidet sich in niedrigen Kosten - optimal für horizontale Schemata;
- Rostfreies Stahlrohr... Es wird beim Heizen mit Wärmeenergie des Erdreichs bei vertikaler Anordnung des äußeren Kreislaufs verwendet. Es unterscheidet sich vorteilhaft von vernetztem Polyethylen durch seine hohe Wärmeleitfähigkeit und mechanische Festigkeit. Der Nachteil sind die hohen Kosten.
Zur Optimierung wird empfohlen, externe und interne Temperaturfühler sowie einen Wärmespeicher zu installieren. Dies wird die Heizkosten für ein privates Haus mit Landenergie minimieren.
Unter Berücksichtigung all dieser Faktoren wird in den meisten Fällen zusätzlich eine Erdwärmeheizung aus der Energie der Erde installiert. Im Laufe der Zeit werden die Kosten für Komponenten und die Effizienz von Wärmepumpen steigen - und nur dann können solche Systeme als die wichtigsten angesehen werden.
Ein Beispiel für die Installation einer Erdwärmeheizung in einem Privathaus finden Sie im Video:
