Warum sind Wärmepumpen der profitabelste und vielversprechendste Ersatz für Gas- und Elektroheizungen?
Wärmepumpen sind Geräte, die dank der Technologie die thermische Energie alternativer Quellen (Boden, Umgebungsluft, Grundwasser) vervielfachen und sie an das Heizsystem übertragen.
Die Sonne und die Luft sind Quellen unerschöpflicher Niedertemperaturwärme. Diese Wärmeenergie ist kostenlos und erneuerbar.
Eine Wärmepumpe überträgt oder pumpt Wärmeenergie von einem Medium auf ein anderes. Das Funktionsprinzip einer Wärmepumpe wird später im Artikel beschrieben.
Wie funktioniert eine Wärmepumpe?
Im Design von Pumpen, ebenso wie in Kühlgeräten, wird ein Kreislauf verwendet, in dem ein Kältemittel zirkuliert, das selbst bei minimaler Erwärmung sieden kann. Nur die Wärmepumpe für die Heizung funktioniert als „umgekehrter Kühlschrank“.
Wie die Wärmepumpe funktioniert
Die Arbeit einer Wärmepumpe kann in 5 Phasen unterteilt werden:
- Sieden von Freon im Verdampfer
- Kältemittelkompression durch den Kompressor
- Wärmeübertragung vom Kondensator zum Heizkreis
- Durchgang des gekühlten kondensierten Kältemittels durch das Drosselventil
- Rückführung des gekühlten und flüssigen Freons zum Verdampfer-Wärmetauscher
Wärmepumpen sind für Heizung und Kühlung vorgesehen. Eine zusätzliche Funktion besteht darin, Wasser für den häuslichen oder industriellen Gebrauch zu erhitzen. Dies ist das funktionalste Gerät im Vergleich zu beliebigen Kesseln oder Klimaanlagen.
Die Wärmepumpe arbeitet sehr wirtschaftlich, da sie Energie nur für den Betrieb des Kompressors und der Umwälzpumpen verbraucht. Die Energieeffizienz von Wärmepumpen ist sehr hoch. Der Energieumwandlungsfaktor erreicht 4-6 und sogar noch höher. Das bedeutet, dass jede Kilowatt Energie, die verwendet wird, von einer Wärmepumpe in 3-5 Kilowatt Wärme umgewandelt wird, die zum Heizen eines Hauses oder zum Erhitzen von Wasser verwendet wird.
Sie werden mehrere Male weniger für die Heizung eines Hauses oder das Erhitzen von Wasser bezahlen, als wenn ein elektrischer Kessel oder ein Boiler verwendet wird. Die Heizkosten können um bis zu 75-80 % gesenkt werden!
Unter den aktuellen Gaspreisen ist der Betrieb eines Gaskessels 2-3 Mal teurer als der einer Wärmepumpe.
Wie funktioniert eine Wärmepumpe zur Beheizung von Wohnräumen?
Wärme kann entzogen werden aus:
- Grundwasser auf einer Tiefe von 15-20 m;
- einem nahegelegenen Gewässer;
- Bodenpolstern mit einer horizontalen Kollektorverlegungstiefe von bis zu 1,2-1,5 m;
- tiefen Bohrlöchern bis zu 40-50 m Tiefe.
Es gibt viele weitere Möglichkeiten, die Technologie der Wärmepumpen zu nutzen, um Wärmeverluste zu reduzieren und die Heizkosten zu senken.
Zum Beispiel bei der Nutzung von überschüssiger Wärme aus technologischen Prozessen, Abwasserwärme und in vielen anderen Fällen.
Wärmepumpentypen
Es gibt Systeme, die geothermische Wärme, Wärme aus der Luft oder Anlagen nutzen, die hydrothermische Wärme entziehen. Lassen Sie uns mehrere Haupttypen von Wärmepumpen hervorheben.
Erdwärmepumpe
Eine Erdwärmepumpe ist ein System, das überschüssige Wärme aus einer Schicht der oberflächlichen Erde, tiefen Bohrlöchern oder einem nahegelegenen Gewässer entzieht.
Die Bodentemperatur in einer Tiefe unterhalb der Frostschicht im Winter ist immer positiv – bis zu 5-10 (°C). Die im Sommer angesammelte Wärme reicht aus, damit die Erdwärmepumpe den Raum im Winter beheizen kann.
Für die Wärmeentnahme wird ein röhrenförmiger Kunststoffkollektor verlegt oder doppelte Sonden abgesenkt, in denen ein Kältemittel zirkuliert, das unter winterlichen Bedingungen nicht gefriert. Je mehr Wohnraum vorhanden ist, desto länger sind die Kollektorrohre oder die Tiefe der Sonden. Die spezifische Wärmeentnahmeleistung kann je nach Boden von 8 bis 32 W/m² variieren. Die Eigenschaften des Bodens und seiner Schichten werden ebenfalls berücksichtigt, was geologische Untersuchungen erfordert.
Wenn sich in der Nähe des Hauses ein Teich oder Reservoir mit ausreichendem Wasservolumen und Tiefe befindet, werden Spiralen und Ringe eines Kunststoffkollektors bis zur Tiefe (zum Boden) hineingelegt.
Wasser-Wasser-Wärmepumpe
Die Wasser-Wasser-Wärmepumpe, deren Prinzip auf der Entnahme von Wärme aus Grundwasser basiert, ist recht kompliziert zu installieren. Die Wassertemperatur in der Tiefe ist das ganze Jahr über konstant – etwa +10 °C.
Für die Installation einer solchen Wärmepumpe ist eine Analyse der Tiefe des Wasserhorizonts, der Menge, Qualität und Reinheit des Wassers erforderlich. Ihre Leistung in Bezug auf Wärme oder Kälte hängt nicht von den atmosphärischen Bedingungen oder dem Wechsel der Jahreszeiten ab. Der Energieumwandlungsfaktor der Wasserwärmepumpe ist hoch – COP bis zu 5 und höher, aber Installation und Wartung sind problematisch.
Eine Wasser-Wasser-Wärmepumpe zur Heizung ist nur unter der Bedingung einer kompetenten Auswahl und Berechnung der Ausrüstung sowie einer hochqualifizierten Installation und Inbetriebnahme rentabel.
Der Preis von geothermischen und Wasserwärmepumpen ist aufgrund der Notwendigkeit von Voruntersuchungen und teuren Installationsarbeiten hoch.
Luft-Wasser-Wärmepumpe
Eine solche Wärmepumpe ist preislich und in der Installation erschwinglicher. Sie eignet sich am besten für die Integration in ein modernisiertes Heizsystem und ist auch einfach zu installieren und amortisiert sich schnell, wenn sie in einem neuen Haus eingeführt wird. Da ihre thermische Leistung von der Außentemperatur abhängt, ist es vorteilhaft, eine Luftwärmepumpe in bivalenten Schaltungen mit einer Backup-Heatquelle zu verwenden.
Die Gesamtkapazität einer Wärmepumpe mit einer Backup-Quelle wird fast halb so hoch wie ihre Kosten, aber die Energieeffizienz und Wirtschaftlichkeit des gesamten Wärmeversorgungssystems bleibt optimal.
Man unterscheidet zwischen einer Monoblock-Anordnung oder einem Set, das Außen- und Inneneinheiten umfasst. Die Inverter-Luftwärmepumpe reagiert präzise und wirtschaftlich auf Prioritätslasten für Wärme, Warmwasser oder Kälte. Der Energieeffizienzkoeffizient solcher Systeme liegt bei bis zu 5 oder mehr, sie können sogar bei Außentemperaturen bis zu -25 °C betrieben werden. Dies sind die beliebtesten Wärmepumpen für den Einsatz in gemäßigten Klimazonen in den meisten Teilen der Ukraine.
Solche Modelle sind eine Option, die in Bezug auf die klimatischen Bedingungen für ein schnell amortisierbares Projekt zur Modernisierung der Heizung oder Installation in einem neuen Haus sowohl in Millionärenstädten als auch in den Regionen verfügbar ist.
Ein ausgezeichnetes Beispiel für eine Luft-Wasser-Wärmepumpe ist die Arctic Home Basic und Arctic Home Smart Serie, leistungsstarke Geräte der britischen Marke Mycond.
Luft-Luft-Wärmepumpe
Durch die Nutzung von Wärme aus der Belüftung oder der Außenluft ähnelt eine Luft-Luft-Wärmepumpe in ihrer Funktionsweise einem Kühl-/Heizklimagerät, jedoch mit einer Priorität für die Heizfunktion. Diese Wärmepumpe wird als System verwendet, das Ihnen hilft, Geld bei der Beheizung Ihres Hauses nicht nur in Europa, sondern auch in der Ukraine zu sparen.
Darüber hinaus können solche Wärmepumpen mit einem Set zur Bereitung von Warmwasser ausgestattet werden und zeichnen sich durch hohe saisonale Energieeffizienz aus.
Es gibt auch andere Schemen von Wärmepumpensystemen:
- Boden-Luft-Wärmepumpe;
- Salzlösung-Wasser-Wärmepumpe;
- andere.
Wärmepumpen werden verwendet, um Wasser in Schwimmbädern oder technologischen Prozessen zu erhitzen, in einigen Industriegebieten oder im Bauwesen zur Beheizung von gewerblichen Einrichtungen.
Vorteile von Wärmepumpen
- Innovative Technologien für Wärmeversorgung, Klimatisierung und Warmwasserversorgung, die in einem Gerät – einer Wärmepumpe – vereint sind.
- Wirtschaftliche und mehrere Male niedrigere Kosten für Heizung und Warmwasserversorgung.
- Umweltfreundliche Wärmepumpe, keine CO2-Emissionen und Umweltverschmutzung.
- Brandsicherheit, keine Notwendigkeit für Aufsicht, Genehmigung, ständige Überwachung der Gerätesicherheit.
- Intelligente Steuerung und wirtschaftliche Betriebsmodi, Mikroklimakontrolle durch Temperatur- und Feuchtigkeitssensoren.
- Steuerung verschiedener Temperaturheizkreise: Heizkörper und Fußbodenheizung.
- Klimatisierung und Heizung mit Wärmepumpen und Fan-Coil-Einheiten.
- Eine Erdwärmepumpe, deren Preis hoch ist, ist eine wirtschaftlich tragfähige Option zur Beheizung eines neuen Hauses ohne Gas, insbesondere unter Bedingungen einer begrenzten Stromversorgung für das Haus.
Fazit
Nur hochqualifizierte Spezialisten können das richtige Set von Wärmepumpenanlagen auswählen, die nach einem bestimmten Schema arbeiten, mit Bezug auf einen bestimmten Abschnitt eines Einfamilienhauses, unter Berücksichtigung der technischen Systeme und der Bauplanung.
Richtige Berechnungen bestimmen: die Kosten des Systems, seine Effizienz und Zuverlässigkeit. Wärmepumpen sind innovative Systeme mit komplexer Installation und intelligenter Steuerung. Um solche Projekte umzusetzen, ist es notwendig, sich an Fachleute zu wenden, um das am besten geeignete Set von Geräten in Bezug auf Leistung und Preis auszuwählen und den wirtschaftlichen Nutzen aus seiner Umsetzung zu berechnen.
