Wärmepumpen für die hausheizung: funktionsprinzip,

Was ist das - eine Wärmepumpe? Wie funktioniert das? Wo können diese Geräte Wärme abführen? Wie rentabel und praktisch sind sie schließlich im Vergleich zu anderen Wärmeenergiequellen? Lass es uns herausfinden.

Was ist das

Das Funktionsprinzip der Wärmepumpe ist völlig identisch mit dem Betriebsschema eines gewöhnlichen Kühlschranks.

• Kompressor komprimiert flüchtiges Kältemittel. Dadurch wird eine erhebliche Wärmemenge erzeugt, die an den Wärmetauscher abgegeben wird. Diese Wärme kann verwendet werden, um die vom Gebläse oder einem beliebigen Wärmeträger durch den Wärmetauscher geblasene Luft zu erwärmen.
• Das gekühlte Kältemittel strömt durch das Expansionsventil und nimmt im Volumen dramatisch zu.. Gleichzeitig wird es in voller Übereinstimmung mit den Gesetzen der Physik schnell abgekühlt und nimmt durch den zweiten Wärmetauscher Wärme aus seiner Umgebung ab.

Hinweis: Je höher der Ausdehnungsgrad des Kältemittels ist, desto niedriger ist seine Endtemperatur. Dementsprechend ist es unter bestimmten Bedingungen durchaus in der Lage, einem Medium, das weit unter dem Gefrierpunkt von Wasser abgekühlt ist, Wärme zu entziehen.

Wenn der Kühlschrank nur auf eine Weise arbeiten kann, um den Innenraum zu kühlen, kann jede Wärmepumpe zum Heizen des Hauses die Bewegungsrichtung des Kältemittels umkehren. Praktisch bedeutet dies, dass dem Besitzer eines solchen Geräts eine vollwertige Klimaanlage zur Verfügung steht: Im Winter heizt es den Raum auf, im Sommer wird es jedoch dazu benutzt, die Hütte auf eine angenehme Temperatur zu kühlen.

Schließlich hat die Wärmepumpenheizung eine weitere sehr schöne Funktion. Da die elektrische Energie nur für den Betrieb des Kompressors aufgewendet wird und die äußere Umgebung als Wärmequelle genutzt wird, gibt die Pumpe für jedes Kilowatt elektrische Energie zwischen drei und fünf Kilowatt thermische Leistung ab.

Wärmequellen

Was kann eine schlechte Wärmequelle sein?

Boden

Bekanntlich gefriert der Boden in der Kälte des Winters in einer eher unbedeutenden Tiefe. Nur einen Meter unter dem Gefrierpunkt ist die Bodentemperatur stabil und beträgt zu jeder Jahreszeit 8-12 Grad.

Erdwärmepumpen nutzen Erdwärme.

Es gibt zwei Arten von Wärmetauschern:

1. Vertical ist ein langes flexibles Rohr, das in vertikale Bohrungen mit einer Tiefe von 60-100 Metern eingetaucht ist. In Anbetracht der Tatsache, dass die Kosten für das Bohren eines laufenden Zählers eines Bohrlochs 2-3 Tausend Rubel betragen, kostet die Installation von Wärmetauschern einen beträchtlichen Betrag; Der vertikale Wärmetauscher findet jedoch nicht auf der Baustelle statt.

1. Horizontal dagegen hält sich in geringer Tiefe. Gräben unter ihm können von sich selbst gegraben werden, ohne dass Technologie einbezogen wird. Dementsprechend wird die Installation viel billiger. Die gesamte Bodenfläche über dem Kollektor (etwa das Dreifache der beheizten Fläche des Hauses) ist jedoch nicht zum Anpflanzen geeignet: Die meisten Pflanzen tolerieren im Sommer keine Überhitzung der Wurzeln.

Die geschätzten Kosten einer Erdwärmepumpe mit einer Wärmeleistung von 20 KW betragen etwa eine halbe Million Rubel. Die Installation hängt von den Bedingungen (Anzahl und Tiefe der Brunnen, Vorhandensein oder Nichtvorhandensein von Grundwasser usw.) ab und zwingt den Käufer, weitere 100 - 400 Tausend Euro auszugeben.

Wasser

Befindet sich Ihr Haus am Ufer eines frostfreien Tanks, haben Sie Glück: In diesem Fall können Heizungen mit Wärmepumpen mit minimalen Installationskosten realisiert werden. Der Wärmetauscher wird durch Gewichte erhitzt und entzieht dem Wasser Wärme.

Etwas komplizierter sind Pumpen, die Grundwasser als Wärmequelle nutzen. In diesem Fall werden zwei Bohrlöcher in der Umgebung gebohrt, von denen einer zu einer Wasserquelle wird, und der zweite wird verwendet, um sie nach Durchlaufen des Wärmetauschers abzuführen. Ungefähre Flussrate des Brunnens, um den Betrieb des Geräts mit einer thermischen Kapazität von 16 KW - 0,8 m3 / Stunde sicherzustellen.

Die Luft

Schließlich die billigsten Wärmepumpen, die Umgebungsluft als Wärmequelle nutzen. Die Einfachheit der Konstruktion macht sie relativ kostengünstig; Die Installation ist auch mehr als einfach.

Im Verkauf können Sie Geräte finden, die in zwei Schemata arbeiten.

1. Luft-Luft-Pumpen werden nur zum Heizen oder Kühlen der Raumluft verwendet.
2. Das Luft-Wasser-System ermöglicht es, das Haus zusätzlich zum Heizen mit Warmwasser zu versorgen.

Als Beispiel präsentieren wir die aktuellen Einzelhandelspreise für mehrere Geräte, die nach dem zweiten Schema arbeiten.

Und was ist mit Luft-Luft-Pumpen? Oh, hier ist das Bild viel attraktiver. Die einfachste Wärmepumpe dieses Typs - eine gewöhnliche Fensterklimaanlage - kann für 4-5 Tausend Rubel gekauft werden; Ein sinnvollerer Kauf - ein Inverter-Split-System - kostet 20-40 Tausend.

Warum bleiben Geräte, die Wärme und Wasser aus dem Boden gewinnen, bei diesem Preis-Leistungsverhältnis so beliebt? Die Antwort ist einfach: Luftpumpen bleiben nur bei relativ hohen Außentemperaturen (bis -25 ° C) funktionsfähig. In den meisten Landesteilen fällt das Thermometer während der Winterfröste deutlich niedriger.

Je niedriger die Straßentemperatur ist, desto weniger vorteilhaft ist außerdem die Beheizung des Hauses durch eine Wärmepumpe dieses Typs. Es gibt so etwas wie COP (Leistungskoeffizient), dh das Verhältnis von erzeugter Wärme zu den Stromkosten. Diese grundlegende Eigenschaft von Wärmepumpen für den sehr beliebten Mitsubishi Zubadan beträgt 4,0 bei + 5 ° C und 2,0 bei -25.

Die Schlussfolgerung liegt auf der Hand. Die Beheizung eines Landhauses mit einer nach dem Luft-Luft-System arbeitenden Wärmepumpe ist nur in einer warmen Klimazone gerechtfertigt. In Yakutia oder im Gebiet Chabarowsk sollten Geothermiegeräte bevorzugt werden.

Wirtschaftlichkeit

Das Heizen eines Privathauses mit elektrischen Heizkonvektoren, Heizlüftern und anderen Heizgeräten ist das teuerste unter allen bestehenden Anlagen. Beurteilen Sie selbst:

Wenn Sie jedoch nicht direkt heizen, sondern eine Wärmepumpe verwenden, wird die Heizung spürbar günstiger. Wie viel - hängt von der bereits erwähnten COP ab. Bei den meisten Gerätemodellen unterschiedlicher Typen liegt dieser Parameter im Bereich von 3-4; Die besten Proben haben einen COP von 6.

Es lohnt sich, ein paar Nuancen in Betracht zu ziehen.

• Wie bereits erwähnt, sinkt bei Luftpumpen die Energieeffizienz, wenn die Außentemperatur abfällt. Es wäre daher richtig, den Durchschnittswert pro Saison (COP für durchschnittliche Wintertemperatur) zu ermitteln.
• Der COP hängt nicht nur von der Temperatur einer minderwertigen Wärmequelle ab, sondern auch von der Temperatur des Objekts, auf das diese Wärme übertragen wird. Die Wärmepumpe ist genau das Temperaturdelta. Zum Beispiel ist eine geothermische Pumpe, die einen warmen Fußboden auf bis zu + 30 ° C heizt, wesentlich wirtschaftlicher, als Heizkörpern mit einer Temperatur von +60 die gleiche Wärme zuzuführen.

Praktische Konsequenz: Wenn Sie Wärmepumpen zum Heizen Ihrer Hände an den Heizkreis mit Heizkörpern anschließen möchten, beachten Sie, dass die Anzahl der Abschnitte erhöht und die Temperatur des Wärmeträgers auf +40 bis +45 ° C reduziert werden sollte.

Unter Berücksichtigung der zahlreichen Vorbehalte kann der durchschnittliche COP-Wert sicher mit 3,0 angenommen werden. In diesem Fall sind die Kosten für eine Kilowattstunde Wärme, da sie leicht zu berechnen ist, 1,2 Rubel, was nur geringfügig teurer ist als bei Gas, Brennholz und billiger als alle anderen Wärmequellen.

Bei der Auswahl der Heizung ist nicht nur der aktuelle Stand der Dinge zu berücksichtigen, sondern auch die Aussichten. Und das ist so: Dank der aufkommenden Entwicklung von grüner Energie (unter Verwendung erneuerbarer Quellen) werden die Stromkosten viel niedriger steigen als die Kosten für Gas, Kohle und Mineralölerzeugnisse.

Die Prognose des Preiswachstums von 2010 lässt insbesondere darauf schließen, dass die Kosten für einen Kubikmeter Gas bis 2032 um 1000 Prozent und nur um 130 Prozent für Strom steigen werden.

Vom Autor

Vielleicht findet der Leser die eigene Erfahrung des Autors interessant. Er verwendet ein Paar Luft-Luft-Pumpen für die Heizung zu Hause.

Also gegeben:

• Stellen Sie Maßnahmen ein - Sewastopol, Krim. Die Durchschnittstemperatur im Januar beträgt +3. Der gegenwärtige Winter war ungewöhnlich kalt: Der Frost blieb einige Tage lang bei -20 Grad.
• Die Fläche des beheizten Dachbodens beträgt 60 Quadratmeter. Bei den Giebeln handelt es sich um eine komplette Verglasung mit energiesparenden Doppelfenstern mit einer Kammer. Die Wärmedämmung der Wände und des Daches besteht aus 5 cm Mineralwolle und Schaumstoff.
• Cooper fungiert als Wärmequelle.&Hunter CH-S12 FTXN. Wärmeleistung beim Heizen - 4,12 kW, COP 4,2, die festgelegte untere Grenze der Arbeitstemperatur beträgt -25 ° C; Die Kosten zum Zeitpunkt des Kaufs betragen 24.000 Rubel.

Ergebnisse:

• Während des ganzen Winters wurden auf dem Dachboden ziemlich angenehme +20 Grad gehalten.
• Der Stromverbrauch für die Dachbodenheizung betrug ungefähr 400 KW-Stunden. Der Verbrauch kann leicht in ein Bargeldäquivalent umgerechnet werden, das auf den lokalen Tarifen basiert.

Das einzige Problem der Wärmepumpenheizung bei niedrigen Temperaturen ist das Einfrieren von Eis im Drainagerohr. Um dies zu vermeiden, ist geplant, einfach einen Abschnitt eines selbstregulierenden Heizkabels in den Abfluss einzulegen.

Fazit

Lohnt es sich, in eine noch ungewohnte Heizungsanlage mit Wärmepumpen zu investieren? Aus Sicht des Autors ja. Es wirkt auch vor dem Hintergrund des Hauptgases sehr attraktiv - nur weil es absolut sicher ist und keine Entfernung von Verbrennungsprodukten erforderlich ist.

Lassen Sie den Leser jedoch selbst eine Wahl treffen. Weitere thematische Informationen finden Sie wie immer im beigefügten Video. Erfolge!