Soll ich das Haus mit einer Wärmepumpe heizen?

Die Pumpenindustrie steht nicht still, und auf der Grundlage vertrauter Technologien entstehen neue technische Lösungen. Vermarkter, die daran interessiert sind, Gewinne zu erzielen und den Umsatz zu steigern, verbergen oft Daten zu einem bestimmten Produkt und machen es zu einem revolutionären Produkt, das seinesgleichen sucht. Das auffälligste Beispiel sind Wärmepumpen. Werbematerialien beschreiben weder das Funktionsprinzip solcher Geräte noch den Wirkungsgrad für die Beheizung eines Hauses. Es ist jedoch möglich zu verstehen, wie alles funktioniert und wie dieses oder jenes System nützlich sein kann.

Was ist eine Wärmepumpe?

Die technische Definition einer Wärmepumpe ist eine Vorrichtung zur Übertragung von Energie von einem Bereich in einen anderen bei gleichzeitiger Steigerung der Effektivität ihrer Arbeit. Es ist leicht, einen solchen Mechaniker zu veranschaulichen. Stellen Sie sich einen Eimer mit kaltem Wasser und ein heißes Glas vor. Um sie zu heizen, wurde aus einer bestimmten Wärmemenge eine bestimmte Menge Energie aufgewendet. Die Wirksamkeit der Anwendung ist jedoch unterschiedlich. Wenn Sie gleichzeitig die Temperatur eines Wassereimers um 1 Grad senken, kann die entstehende Wärmeenergie die Flüssigkeit im Glas fast zum Kochen bringen.

Für diese Mechanik funktioniert die Wärmepumpe, mit der Sie den Pool beheizen oder ein Landhaus voll heizen können. Die Installation überträgt Wärme von einem Bereich in einen anderen, in der Regel außerhalb des Innenraums. Es gibt viele Anwendungen für eine solche Technik.

1. Bei bestimmten Wärmepumpenleistungen das Haus heizen kostengünstig und effektiv werden.
2. Einfach zu machen Warmwasser mit Wärmepumpemit heizkesseln sekundärheizung.
3. Mit etwas Aufwand und gutem Design ist die Kreation komplett verfügbar. autonome heizungangetrieben durch Sonnenkollektoren.
4. Die meisten Wärmepumpenmodelle sind akzeptabel. für warmen Boden, als Heizkreis verwendet.

Um ein geeignetes System auszuwählen und zu kaufen, muss zunächst die Aufgabe richtig eingestellt werden. Und erst dann, wenn sie den Energiebedarf vorlegen und die Akzeptanz einzelner Heizkesseltypen für alle Anforderungen bewerten.

Allgemeines Prinzip der Arbeit

Technologisch arbeitet die Wärmepumpe nach dem Vertrauten Carnot-Zykluseine Reihe von Transformationen von Materiezuständen. Solche Wörter können den meisten Benutzern völlig fremd sein. Praktisch jeder von ihnen hat jedoch mindestens ein Gerät zu Hause, basierend auf diesem physikalischen Prozess.

Einfach ausgedrückt eine Wärmepumpe ist ein Kühlschrank. Jedes Haushaltsmodell, in dem die Bürger Fleisch und Getränke aufbewahren, ist ein Heizgerät mit einem Wirkungsgrad von mehr als 100%.Alles funktioniert wie folgt:

• der Kühlschrank entzieht den darin befindlichen Produkten Wärme und überträgt sie an den Grill und somit in den Raum des Raumes;
• Gleichzeitig wird die Luft vom Kompressor erwärmt.

Bei einer bestimmten Menge an Elektrizität erhält der Benutzer zwei Wärmequellen, von denen eine (die den Produkten entnommene Energie) völlig frei ist.

Das ist das Prinzip der Wärmepumpe. Das Gerät hat ein inverses Funktionsdiagramm im Vergleich zu einem Kühlschrank - darin sind der Wärmetauscher und der Kühlergrill nützlich und für die Endeffizienz des Geräts verantwortlich. Alles funktioniert wie folgt:

• Der Wärmeabfuhrkreislauf befindet sich außerhalb des Raums und ist von einer Umgebung mit stabiler Temperatur umgeben.
• Während des Betriebs der Wärmepumpe wird die Temperatur des Arbeitsmediums zwangsläufig durch natürliche physikalische Prozesse unterhalb der Umgebungsindikatoren reduziert.
• das Arbeitsfluid nimmt Wärme ab, deren Intensität von der gebildeten Temperaturdifferenz abhängt;
• das Arbeitsfluid tritt in den Zustandsumwandlungskreislauf und den Wärmetauscher des Raumes ein;
• Energie wird an die Luft oder ein anderes Medium abgegeben;
• Das Arbeitsfluid wird im Ausgangszustand dem Zyklusbeginn zugeführt (Wärmeabzugskreislauf).

Dieses Heizschema hat mehrere Vor- und Nachteile. Unter optimalen Bedingungen zeigt sich jedoch die Wärmepumpe erhebliche Einsparungen. Das Heizen eines Hauses erfordert 70–80% weniger Kosten als bei herkömmlichen Gas- und Festkörperkesseln.

Der endgültige Wirkungsgrad einer Wärmepumpe hängt von vielen Faktoren ab. Einige technologische Lösungen können nur eine begrenzte Anzahl von Aufgaben lösen. Andere schlagen eine komplexe Wärmepumpeninstallation vor.

Heute gibt es eine Reihe von Haushaltsgeräten, deren Besitzer nicht einmal ahnen, dass sie innovative, revolutionäre Ideen für die Auswahl der Umgebungswärme verwenden. Darüber hinaus kann dies auch bei negativen Lufttemperaturen außerhalb des Fensters auftreten. Das Klimaanlage mit Heizfunktion, die tatsächlich auf der Mechanik der Wärmepumpe basiert. Die Betriebsprinzipien solcher Luft-Luft-Vorrichtungen werden später diskutiert.

Das Schema der Heizung eines Privathauses mit der Verwendung einer Wärmepumpe

Das optimale Schema der Verwendung einer Wärmepumpe für die Heizung von Haushalten umfasst Lagertank. Vereinfacht sieht es so aus:

Hier sind die Blöcke 1 und 2 Ventile, die das Problem der Regelung der ankommenden Wärmeströme lösen. Sie können manuelle Überlappung des Flusses sein oder automatisierte Thermoköpfe darstellen. Block 3 ist ein allgemeines Thermostat oder Sensorsystem.

Die Heizung arbeitet nach folgendem Prinzip:

• Die Wärmepumpe entnimmt der Umgebung Wärme und erwärmt das Wasser.
• die Flüssigkeit tritt entweder in den Wärmetauscher der Sekundärheizung des Speichertanks ein oder zirkuliert in einem einzigen Kreislauf;
• Das Heizsystem ist nach dem klassischen Prinzip aufgebaut, der Wasserstrom wird von einer Kreispumpe geliefert.

Das in der Abbildung dargestellte Schema - die Mindestausstattung des Hauses. Es kann leicht hinzugefügt werden. Insbesondere stört niemand Installieren Sie zwei Tanks und verwenden Sie das Prinzip der sekundären Heizflüssigkeit. Einer davon - ein Wärmepumpenkessel (direkt am Auslass des letzteren installiert) - wird für die Warmwasserversorgung verwendet. Ein volumetrischerer Tank löst das Problem der Kühlmittelzufuhr zum Heizungssystem.

Hervorragende Option funktioniert Hausheizung mit Wärmepumpe, Speicherkapazität und System einen wärmeisolierten Boden.In diesem Fall ist es nicht notwendig, die Flüssigkeit auf eine hohe Temperatur zu erwärmen. Die optimale Rate für die Fußbodenheizung - von 30 bis 40 Grad. Das Heizungsschema ist dem bereits erwähnten ähnlich, aber anstelle von Heizkörpern strömt Wasser mit einer eigenen Durchflussregelung zu der Kollektoreinheit.

Klassifizierung von Wärmepumpen nach Medienmerkmalen

Die Klassifizierung von Wärmepumpen ist recht umfangreich. Die Geräte werden nach der Art des Arbeitsfluids, dem Prinzip der Änderung des physikalischen Zustands, der Verwendung von Umwandlungsgeräten und der Art des für den Betrieb erforderlichen Energieträgers unterteilt. Wenn wir davon ausgehen, dass Modelle mit verschiedenen Kombinationen von Klassifizierungskriterien auf dem Markt präsentiert werden, wird deutlich, dass es ziemlich schwierig ist, alles aufzulisten. Sie können jedoch die Grundprinzipien der Gruppeneinteilung berücksichtigen.

Die Installation, das Design und die endgültigen Eigenschaften der Wärmepumpe hängen von den Parametern der Wärmequelle und der Empfängerumgebung ab. Heute gibt es verschiedene Arten von Engineering-Lösungen.

Luft zu Luft

Luft-Luft-Wärmepumpen - die gängigsten Geräte. Sie sind kompakt und recht einfach.Die Mechanik dieser Art von Haushaltsklimaanlagen funktioniert im Heizmodus. Das Funktionsprinzip ist einfach:

• der Straßenwärmetauscher wird unter die Lufttemperatur gekühlt und nimmt Wärme auf;
• nach der Kompression des ankommenden Freons in den Kühler steigt seine Temperatur stark an;
• Der Ventilator im Raum, der den Wärmetauscher durchbrennt, heizt den Raum auf.

Die Auswahl der Umweltenergie wird nicht unbedingt durch einen externen Wärmetauscher getroffen. Zu diesem Zweck kann Luft in einen im Raum befindlichen Block gedrückt werden. So arbeiten einige Kanalsysteme.

Wenn Freon in einer Klimaanlage komprimiert und expandiert wird, dann in Wirbelwärmepumpen Es wird einfache Luft verwendet. Die Mechanik der Arbeit ist ähnlich: Bevor das Gas in den internen Wärmetauscher eintritt, wird das Gas komprimiert, und nach dem Aufgeben von Energie wird es durch einen intensiven Strom in die Wärmeabfuhrkammer geblasen.

Eine Wirbelwärmepumpe ist eine große, massive Installation, die nur bei hoher Umgebungstemperatur effizient arbeitet. Daher werden solche Systeme in industriellen Werkstätten installiert, sie nutzen die Abgase von Öfen oder die heiße Luft der Hauptklimaanlage als Wärmequelle.

Wasser Wasser

Eine Wasser-Wasser-Wärmepumpe arbeitet nach dem gleichen Prinzip wie andere Anlagen. Nur Energieübertragungsmedien unterscheiden sich. Die Ausrüstung ist ausgestattet Tauchsonden, so dass auch im harten Winter der Grundwasserhorizont mit einer positiven Temperatur erreicht wird.

Wasser / Wasser-Wärmepumpensysteme können je nach Heizungsbedarf völlig unterschiedlich groß sein. Ausgehend von mehreren Bohrungen, die um ein privates Haus gebohrt wurden, endeten die Wärmetauscher direkt im Aquifer, die während der Hochbauphase verlegt wurden.

Wasser-Wasser-Wärmepumpen zeichnen sich durch höhere Produktivität und effektive Ausgangsleistung aus.. Der Grund ist die erhöhte Wärmekapazität der Flüssigkeit. Die Wasserschicht, in der sich die Sonde oder der Wärmetauscher befindet, setzt schnell Energie frei, und aufgrund des großen Volumens verringert sie geringfügig ihre Eigenschaften, was zu einem stabilen Betrieb des Systems beiträgt. Auch die Wasser-Wasser-Ausrüstung ist anders. gesteigerte Effizienz.

Wasser-Luft, Luft-Wasser

Kombinierte Systeme müssen sorgfältig ausgewählt werden. Gleichzeitig werden vorhandene klimatische Bedingungen sorgfältig bewertet. Zum Beispiel hat ein Wasser-Luft-Wärmepumpenkreislauf einen guten Wirkungsgrad beim Heizen. in Regionen mit starkem Frost. Das Luft-Wasser-System in Verbindung mit einem warmen Fußboden und einem kumulierten Sekundärheizkessel kann maximale Einsparungen in den Gebieten zeigen. wo die Lufttemperatur selten unter -5 ... -10 Grad fällt.

(Salzwasser) schmelzen

Die Wärmepumpe dieser Klasse ist eine Art Wagen. Er kann buchstäblich überall angewendet. Die Indikatoren für die Nettowärmeleistung sind konstant und stabil. Das Funktionsprinzip der Sole-Wasser-Vorrichtung beruht auf der Auswahl der Wärme, hauptsächlich aus dem Boden, der normale Feuchtigkeits- oder Sumpfindikatoren aufweist.

Das System ist einfach zu installieren: Um externe Wärmetauscher unterzubringen, reicht es aus, sie bis zu einer bestimmten Tiefe zu begraben.Sie können auch eine der Ausstattungsoptionen mit einem gasförmigen oder flüssigen Arbeitsfluid wählen.

Die Berechnung der Wärmepumpenklasse Sole-Wasser wird durchgeführt in Bezug auf den Energiebedarf für die Heizung. Methoden zu seiner quantitativen Bestimmung gibt es zuhauf. Sie können die genauesten Berechnungen durchführen, wobei das Material der Wände des Hauses, die Gestaltung der Fenster, die Beschaffenheit des Bodens, die gewichtete durchschnittliche Lufttemperatur und vieles mehr berücksichtigt werden.

Hersteller von Sole-Wasser-Systemen bieten verschiedene Versionen von Modellen an, die sich in der Leistungsaufnahme der Umwandlungseinheit, dem Design und den Abmessungen externer Wärmetauscher sowie den Parametern des Ausgangskreises unterscheiden. Wählen Sie die optimale Wärmepumpe aus einer vorgeformten Liste von Anforderungen aus.

Aufteilung nach Art des Körpers

Moderne Wärmepumpen können einen gasförmigen Körper oder eine chemische flüssige Ammoniaklösung als Wärmetransporter verwenden. Die Eignung eines bestimmten Schemas wird anhand mehrerer Faktoren, den Eigenschaften der Systeme, bewertet.

1. Installationen mit Freonhaben einen Wärmepumpenkreis, der auf Gaskompressions- und Expansionsprozessen basiert. Sie sind irgendwie auf einem Kompressorkreis aufgebaut.Das Gerät verfügt über attraktive Leistungsindikatoren, weist jedoch auch Nachteile auf. Obwohl der gewichtete durchschnittliche Verbrauch des Systems zum Zeitpunkt des Betriebszyklus stabil ist, ist die Verdrahtung stark belastet. Darüber hinaus sind Wärmepumpen mit einem gasförmigen Wärmeförderer in Regionen, in denen es keine zentralen Stromnetze oder eine Stromquelle mit ausreichender Tragfähigkeit gibt, nicht sinnvoll.
   
2. Verdampferanlagen mit Ammoniaklösunghaben einen Arbeitszyklus, der auf dem Verdampfungsprozess einer Substanz bei niedrigen Siedepunkten basiert. Die Verflüssigung nach dem Durchgang eines externen Wärmetauschers erfolgt unter Einwirkung einer Energiequelle. Dies ist ein Wärmebrenner. Es kann fast jeder Brennstoff verwendet werden: Feststoff, Benzin, Diesel, Gas, Kerosin, in einigen Fällen - Methylalkohol. Verdampfungswärmepumpen sind daher an Orten attraktiv, an denen es keinen Strom gibt. Außerdem kann die Wahl einer solchen Ausrüstung den billigen Kraftstoff eines bestimmten Typs in der Region vorantreiben.
   

Die Art des in dem System verwendeten Arbeitsmediums kann viel über die Leistung der Anlage und die Leistung ableiten.Freon-Kompressor-Wärmepumpen sind daher in der Lage, einen scharfen Ruck auszuführen und den Raum schnell aufzuwärmen. Modelle zur Verdampfung von Ammoniak für solche Leistungen sind nicht geeignet. Ihre bevorzugte Verwendung ist ein stabiler, konstanter Betrieb mit nominaler Wärmeübertragung.

Die Vorteile von Wärmepumpen und die Machbarkeit ihrer Installation

Wie in der Werbung erwähnt, ist der Hauptvorteil von Wärmepumpen Heizungseffizienz. Bis zu einem gewissen Grad funktioniert es so. Wenn die Wärmepumpe über eine Energieabnahmeumgebung verfügt, die optimale Temperaturwerte liefert, arbeitet die Installation effizient und die Heizkosten werden um etwa 70-80% gesenkt. Es gibt jedoch Fälle, in denen die Wärmepumpe eine irrationale Investition sein kann.

Der Wirkungsgrad der Wärmepumpe wird von folgenden technologischen Eigenschaften bestimmt:

• der Parameter der Begrenzung der Temperaturabnahme durch das Arbeitsfluid;
• minimale Temperaturdifferenz des externen Wärmetauschers und der Umgebung, bei der die Wärmeabfuhr extrem klein ist;
• Energieverbrauch und Rückstoß der nutzbaren Wärmeleistung.

Die Realisierbarkeit einer Wärmepumpe hängt von mehreren Faktoren ab.

1. Gebiete, in denen solche Geräte keine guten Ergebnisse zeigen - Regionen mit frostigen Wintern und niedrigen durchschnittlichen Tagestemperaturen. In diesem Fall ist die Wärmepumpe einfach nicht in der Lage, der Umgebung ausreichend Wärme zu entziehen und nähert sich der Zone mit dem Wirkungsgrad Null. Zunächst geht es um Luft-Luft-Systeme.
2. Mit zunehmendem Volumen des erwärmten Raums steigen die technologischen Parameter der Wärmepumpe nahezu exponentiell an. Wärmetauscher werden größer, die Größe und Anzahl der Tauchfühler in Wasser oder Boden nimmt zu. An einem bestimmten Punkt sind die Kosten für die Wärmepumpe zum Heizen erforderlich Kosten für die Installation und Wartungsowie die Bezahlung des Stromverbrauchs sind einfach irrationale Investitionen. Es ist viel billiger, eine klassische Gasheizung mit einem Kessel zu erstellen.
3. Je komplexer das System, desto teurer und Im Falle eines Bruchs ist die Reparatur problematischer. Dies ist eine negative Ergänzung der Größe der beheizten Fläche und der Eigenschaften der Klimazone.

Klassiker ist Wärmepumpe und Gas- / Feststoffkesselin einem Bündel arbeiten. Die Idee ist einfach: Die Verbrennungsprodukte von Kraftstoff werden auf einer breiten Leitung angezeigt. Es befindet sich ein Wärmetauscher. Im System der Heizung und Warmwasserversorgung sind Speicher und ein indirekter Heizkessel installiert. Das Gerät (Kessel und Pumpe) wird gleichzeitig aktiviert, wenn die Temperatur der Flüssigkeit im Verteilungsnetz sinkt. Sie arbeiten zu zweit und verbrauchen fast vollständig die Energie der Kraftstoffverbrennung und zeigen nahezu maximale Wirkungsgradindikatoren.

Das System mit Anpassung an Umwelteigenschaften ist aufgebaut Wärmepumpe, Lüftereinheit, Wärmepistole jeder Klasse. Bei einer ausreichend hohen Lufttemperatur auf der Straße (bis zu -5 ... -10 Grad Celsius) arbeitet die Wärmepumpe im Normalmodus und bietet ausreichend Heizleistung. Das Konstruktionsmerkmal des Systems besteht darin, dass sich der externe Wärmetauscher in einem separaten Lüftungskanal befindet.Wenn die Temperatur auf der Straße unter der optimalen Marke liegt, wird die zugeführte Luft durch eine Heißluftpistole (Diesel, Elektro oder Gas) erhitzt.

Es sei darauf hingewiesen, dass die meisten Systeme, die eine Anpassung an die Lufttemperatur oder Stabilisierungsparameter des Wärmepumpenbetriebs vorsehen, auf Luft-Luft- und Luft-Wasser-Geräte angewendet werden. Bei anderen Systemen, die durch externe Wärmetauscher im Boden oder im Wasser isoliert sind, können keine derartigen „Treibhaus-Arbeitsbedingungen“ geschaffen werden.

Haupteigenschaften und Berechnung der Wärmepumpenleistung

Die allgemeine Rationalität der Installation einer Wärmepumpe zum Heizen eines Hauses wird vor allem geschätzt. auf finanzielle Aufwendungen. Dazu gehören:

• Kaufpreis der Ausrüstung;
• Installationskosten, die Landarbeiten umfassen können;
• Kosten für die regelmäßige Wartung;
• ungefähre Kosten für die Beseitigung häufiger Probleme.

Wahl des Leistungsmodellsbasiert, wie oben erwähnt, auf dem allgemeinen Bedarf an Wärmezufuhr. Eine ungefähre Berechnung für ein einstöckiges Haus von 10 x 10 Metern (300 Kubikmeter Volumen) sieht folgendermaßen aus:

• berücksichtigt die maximale negative Wintertemperatur (-20);
• der Unterschied zwischen dem Raum und der Umgebung wird bestimmt (20 - 20 = 40);
• Die Wärmeverluste der Wände werden gemäß den Referenzdaten ihres Materials berechnet (für einen Ziegel beträgt der Tabellenwert 1, der Wärmeverlust beträgt 1x300x40 - 12000 Kilokalorien pro Stunde oder 13,5 kW).

Die resultierende Zahl ist ein Indikator für die Mindestleistung der Wärmepumpe, die ausreicht, um das Haus zu beheizen. Um das optimale Modell auszuwählen, muss die Kennlinie um mindestens 50% erhöht werden. Dies geschieht aufgrund der Tatsache, dass die Wärmepumpe im Winter unter nicht optimalen Bedingungen arbeiten muss, nahe dem niedrigsten Punkt des Wirkungsgrads Null bei Umgebungstemperatur. Die resultierende Zahl für das betrachtete Beispiel beträgt etwa 20 kW.

Der zweite Teil der Berechnung ist Wahl der Speicherkapazität. Es wird empfohlen, diesen Teil des Systems so zu installieren, dass die Wärmepumpe für eine begrenzte Anzahl von Zyklen pro Tag arbeiten kann. Die Dokumentation des Geräts enthält Empfehlungen zum Volumen des Wärmespeichers für einen bestimmten Indikator für Zyklizität. Der Durchschnittswert beträgt 30 Liter pro Kilowatt bei 3 Starts, 20 Liter bei 5 Starts. Für das Haus in diesem Beispiel benötigen Sie also einen Speicher von mindestens 400 Litern für fünf Zyklen Wärmepumpenbetrieb pro Tag.

Fazit

Wenn aufgrund der Analyse des Klimas, der verfügbaren Energiequellen und der Beschaffenheit des Bodens beschlossen wurde, eine Wärmepumpe zum Heizen zu kaufen, wird dies empfohlen Systemdesign an Fachleute anvertrauen. Die optimale Wahl des Modells beruht nicht nur auf den Merkmalen der Ausrüstung und der Mechanik ihrer Arbeit. Fachleute berücksichtigen die Wärmeübertragung des Bodens, wählen ein kombiniertes System mit guter Effizienz und berechnen die beste Option für die Durchführung der Landarbeiten. Daher wird das von Profis entwickelte Heizungssystem mit Wärmepumpe Sie nicht überraschen und Ihre Entscheidung bereuen.