Für die Umwandlung, Übertragung und Umwandlung von Wärmeenergie wird ein spezielles Gerät verwendet, das einer Klimaanlage oder einem Kühlschrank ähnelt. Die Wärmepumpe dient nicht zum Heizen – sie transportiert nur mehr Wärme, als sie aus dem Netz erhält. Mit Hilfe des Geräts können Sie die Energie des Bodens, der Luft oder des Wassers in die Heizungskommunikation pumpen.
Funktionsprinzip und Design
Die Wärmepumpe besteht aus einem Freonkreislauf mit Kompressor, Expansionsventil, Wärmetauschern (Kondensator, Verdampfer) und einer Kupferrohrleitung. Die Baugruppen werden über Beschläge und Automatikteile miteinander verbunden.
Das Funktionsprinzip des Geräts basiert auf der Auswahl von minderwertiger Wärme:
- Wasser (von +2 bis +7 Grad);
- luft (von -25 bis +35 Grad);
- Boden (von -5 bis +5 Grad).
Bei der Entnahme von Wärmeressourcen wird das Ausgangsmedium abgekühlt und das Kältemittel des internen Kreislaufs beginnt zu sieden und wandelt sich in Dampf um. Das Gas wird durch den Kompressor komprimiert und verliert schlagartig an Volumen bei gleichzeitiger Erhöhung von Temperatur und Druck. Die Wirkung des erhitzten Freons besteht darin, Wärmeressourcen an die Heizungsleitung zu übertragen. Wärmepumpen arbeiten nach einem geschlossenen Kreislaufprinzip, verbrauchen nur Energie, ohne das Kühlmittel direkt zu erwärmen.
Das Gerät ermöglicht es Ihnen, 3-5 kW Wärme aus 1 kW verbrauchten Energieressourcen zu gewinnen.
Sorten von Wärmepumpen
- Kompression - bestehen aus einem Kompressor, Kondensator, Verdampfer und Expander. Das Gerät arbeitet nach dem Prinzip eines Kreislaufs aus Kompression und Expansion des Wärmeträgers mit weiterer Erwärmung.
- Absorption - arbeiten auf der Basis eines Absorptionsmittels und Freons. Die Absorptionsvorrichtung ist effizient und ist eine Pumpe der neuen Generation.
Je nach Wärmequelle können Sie das Gerät auswählen:
- Luft - entzieht der Atmosphäre thermische Ressourcen;
- geothermisch - nimmt Energie aus Wasser oder Boden auf;
- sekundär - arbeitet mit Sekundärwärme von Wasser oder Luft.
Sekundärwärmegeräte können dem Abwasser Energie entziehen.
Die Wärmepumpenvorrichtung unterscheidet sich auch in Bezug auf die Umgebung für die Aufnahme und Umwandlung von Energie, Merkmale und Betriebsweisen.
Grundwassersystem
Die Geräte ermöglichen es Ihnen, das ganze Jahr über Wärme aus dem Darm der Erde zu erhalten. Je nach Art des Erdwärmekreises können folgende Modifikationen gewählt werden:
- Horizontal - ein System in Form von Rohren, das sich unter dem Gefrierpunkt des Bodens in einer Tiefe von 1,5 bis 2 m befindet Das Temperaturregime erreicht das ganze Jahr über + 3 ... + 15 Grad, sodass jederzeit Wärme gewonnen werden kann .
- Vertikal - der Stausee sieht aus wie ein 50-200 m tiefes Bohrloch. Im Inneren befinden sich spezielle Sonden, die einem konstanten Temperaturgradienten Wärme entziehen.
Bei der Anordnung einer vertikalen Kontur muss die geologische Zusammensetzung des Bodens berücksichtigt werden. An der Stelle, an der sich die horizontale Kontur befindet, können Sie keine Häuser bauen und keine Fliesen legen.
Wasser-Wasser-System
Um einen Raum zu heizen, müssen Sie die Energie des Grundwassers mit einer konstanten Temperatur von +7 Grad und mehr nutzen. Die Technologie sieht die Wasserversorgung durch eine Kreiselpumpe zu einer speziellen Station vor. Die Wärmeenergie wird vom unteren Kreislauf des Gerätes auf das Frostschutzmittel übertragen.Diese Option ist auf Websites erlaubt:
- ohne Grundwasser oder mit einem Mindestvorkommen;
- bei Brunnen, bei denen das Wasserzeichen nicht abnimmt;
- mit minimaler Salzzusammensetzung und Verschmutzung;
- mit einem Entwässerungsbrunnen ausgestattet, der 2200 Liter Abwasser pro Stunde aufnehmen kann.
Die beste Option für Wasser-zu-Wasser-Geräte ist ein Gebiet in der Nähe eines Flusses oder eines anderen Gewässers.
System "Wasser-Luft"
Wärmepumpen erwärmen nicht die Raumluft, sondern den Wärmeträger selbst. Es kann zum Heizen, zur Warmwasserbereitung verwendet werden. Das System hat eine Reihe von Vorteilen:
- ohne Bohren einer Außenkontur montiert;
- es ist zuverlässig und langlebig;
- wirksam im Herbst und Frühjahr.
Die Nachteile von Pumpen sind:
- Senkung des COP, wenn die Temperatur +1,2 Grad erreicht;
- Um das Außengerät abzutauen, verwenden Sie den Rückwärtsgang
Stationen sind nicht die einzige Möglichkeit, Wärme zu erzeugen. Sie funktionieren in Verbindung mit einem Heizkessel.
Luft-Luft-System
- Kosten vergleichbar mit dem Preis einer Klimaanlage;
- schnelle Installation;
- keine Gefahr des Austretens von Wärmeträgern.
Zu den Nachteilen der Systeme:
- die Fähigkeit, nur bei Temperaturen bis zu -20 Grad zu arbeiten;
- die Notwendigkeit, in jedem Raum einen speziellen Block zu installieren;
- fehlende Bedingungen für die Warmwasserbereitung.
Mit einer Luft-Luft-Heizung kann ein Ferienhaus oder ein Landhaus zusätzlich beheizt werden.
Kriterien für die Systemauswahl
Bevor Sie eine Wärmepumpe kaufen, müssen Sie Folgendes berücksichtigen:
- Kosten für die Systemeinrichtung. Um einen VT in Moskau anzuschließen, müssen Sie eine horizontale Kontur legen. Eine Grube wird gegraben (10 Tausend Rubel / Schicht für die Anmietung eines Baggers), dann werden die Arbeiten vorbereitet (5 Tausend Rubel). Der Brunnen kostet 1000 Rubel / lm unter Berücksichtigung der Installation und Verrohrung der Sonde. Damit das System normal funktioniert, werden 350 m der Strecke oder 350 Tausend Rubel benötigt.
- Energieverbrauch. Eine 9 kW Wärmepumpe verbraucht 2,7 kW/h Strom, was günstiger ist als ein vergleichbarer Elektrokessel.
- Rückzahlung. Eine alternative Heizung unter Berücksichtigung der Installationskosten und des Stromverbrauchs amortisiert sich nach 3 Jahren.
- Klimatische Bedingungen der Wohnregion. THs sind in Gebieten mit frostigen Wintern unwirksam. Sie werden nicht in der Lage sein, dem Boden, der Luft oder dem Wasser die erforderliche Wärmemenge zu entnehmen.
- Geräteleistung. Der Besitzer eines einstöckigen Hauses von 10x10 Quadraten muss Berechnungen auf der Grundlage von: der maximalen negativen Temperatur (-20 Grad); Temperaturunterschiede außen und im Raum (20 - -20 = 40); Wärmeverlust der Wände (Ziegel - 13,5 kW). Zum letzten Indikator der Mindestleistung müssen Sie etwa 50% hinzufügen.
- Fassungsvermögen des Speichertanks. Bei 3 Starts der Pumpe werden 30 Liter Wasser benötigt, bei 5 Starts - 20 Liter.
Bei der Auswahl der Ausstattung werden der Zustand des Hauses und die Eigenschaften der Umgebung berücksichtigt, in der es sich befindet.
Vorteile und Nachteile
- Energieeinsparung: bei einem Verbrauch von 1 kW / h werden 4 kW / h Wärme gewonnen;
- Reduzierung der Reparaturkosten des Systems;
- Vielseitigkeit - geeignet für die Installation in Regionen ohne Gasnetz, Stromleitungen, weil wird auf Luft, Boden oder Wasser betrieben;
- vollständige Automatisierung des Systems - bei längerer Abwesenheit kann der Besitzer ein konstantes Temperaturregime von +10 Grad einstellen;
- Umweltsicherheit - produziert keine Oxide, Säuren und Benzoesäureverbindungen;
- keine Notsituationen - Kühlmittel und Systemkomponenten erwärmen sich nicht auf kritische Temperaturen;
- die Fähigkeit, bei Temperaturen bis zu -15 Grad zu arbeiten;
- reversibilität - die Einheiten kühlen das Haus im Sommer, entfernen die Wärme aus den Räumen und leiten sie an die Backup-Umgebung ab;
- Langzeiteinsatz: Ohne Überholung ist die Pumpe 25-50 Jahre im Einsatz, alle 15-20 Jahre fällt ein Kompressor-Ersatzteil aus.
Die Nachteile des Einsatzes von Wärmepumpen sind:
- finanzielle Kosten für die Organisation eines geothermischen Systems;
- langfristige (5-10 Jahre) Amortisation des Systems;
- die Notwendigkeit, in kalten Regionen zusätzliche Heizung zu verwenden.
In Fußbodenheizungssystemen dürfen Gebläsekonvektoren verwendet werden, die Wärme oder Kälte aus Wasser auf die Luft übertragen. Wenn Sie ein altes Haus haben, benötigen Sie eine Heizungssanierung.
Beliebte Wärmepumpenhersteller
Wärmepumpen werden hauptsächlich von Unternehmen aus Asien hergestellt. Daikin, Mitsubishi Electric und Hitach belieferten als erste den europäischen Markt. Die Geräte werden auch von Herstellern aus Südkorea (LG und Samsung), China (Midea und Gree) produziert.
Auch die europäischen Marken Dimplex, Nibe, Alpha-Inno Tec, AJ Tech, CIAT, Technibel, Atlantic, Airwell, Buderus haben ATW-Modifikationen.
DIY Wärmepumpe
- Kaufen Sie einen alten Kühlschrank und zerlegen Sie ihn, indem Sie die Automatisierung entfernen.
- Machen Sie einen Kondensator aus einem halbierten 100-Liter-Stahltank. In den Tank wird eine Kupferspule mit 1 mm dicken Wänden gelegt.
- Machen Sie eine Spule, indem Sie ein Kupferrohr um eine Gas- oder Sauerstoffflasche wickeln und den gleichen Abstand zwischen den Windungen beachten.
- Fixieren Sie die Windungen, indem Sie den Draht durch die Löcher in den Aluminiumecken fädeln.
- Teile des Tanks verschweißen.
- Machen Sie einen Verdampfer aus einem 60-80-Liter-Kunststoffbehälter. Es ist mit einer Spule und einem Gewinde für die Abfluss- und Versorgungsleitungen ausgestattet.
- Installieren Sie das Gerät im Raum und bringen Sie 2 Luftkanäle dazu, schneiden Sie in den Frontflügel.
- Kupferrohre löten, Freon pumpen.
- Machen Sie einen Start und schließen Sie die Struktur an die Heizung an.
Durch den oberen Kanal wird dem Gefrierschrank Luft zugeführt, gekühlt und dem Gehäuse zugeführt. Nach Erwärmung durch einen Wärmetauscher an der Rückwand gelangen Luftmassen in den Raum.
Als Ergebnis der Arbeit wird ein System mit einem geschlossenen Kreislauf erhalten. Darin zirkuliert Kältemittel, das Energie vom Verdampfer zum Verflüssiger aufnimmt und transportiert. Die empfangene Wärmeenergie hat eine geringe Leistung, daher ist es erforderlich, zusätzlich einen warmen Boden oder Heizkörper mit geringer Trägheit anzuschließen.
Die Wasseraustrittstemperatur beträgt nicht mehr als 50-60 Grad.
Planen
Ein bivalentes Heizsystemschema hilft, bei der unabhängigen Herstellung des Geräts und seiner Installation zu sparen. Dabei wird die Leistung der Wärmepumpe anhand der Mindesttemperatur berechnet. Das Gerät wird nicht das ganze Jahr über mit voller Kapazität betrieben.
Nanos ist in diesem Fall eine passive Einheit, an die ein Gas- oder Festbrennstoffkessel angeschlossen ist. An letztere ist der Bypass angeschlossen.
Modifikationen an Wärmepumpen sind effiziente, aber teure Geräte. Mit einer langen Amortisationszeit werden sie in Gebieten ohne Gasversorgung die einzige Alternative sein.
