Was ist eine Wärmepumpe?

Warum sind Wärmepumpen der rentabelste und vielversprechendste Ersatz für Gas- und Elektroheizungen?

Wärmepumpen sind Geräte, die dank ihrer Technologie die Wärmeenergie alternativer Quellen (Erdreich, Umgebungsluft, Grundwasser) vervielfachen und an das Heizsystem weitergeben.

Die Sonne und die Luft sind unerschöpfliche Quellen von Niedertemperaturwärme. Diese Wärmeenergie ist kostenlos und erneuerbar.

Eine Wärmepumpe überträgt oder pumpt Wärmeenergie von einem Medium auf ein anderes. Das Funktionsprinzip einer Wärmepumpe wird weiter unten in diesem Artikel beschrieben.

Wie funktioniert eine Wärmepumpe?

Bei der Konstruktion von Pumpen wie auch bei Kälteanlagen wird ein Kreislauf verwendet, in dem ein Kältemittel zirkuliert, das auch bei minimaler Erwärmung sieden kann. Nur die Wärmepumpe zum Heizen funktioniert wie ein "umgekehrter Kühlschrank".

Wie die Wärmepumpe funktioniert

Die Arbeit einer Wärmepumpe kann in 5 Stufen unterteilt werden:

1. sieden des Freons im Verdampfer
2. verdichtung des Kältemittels durch den Kompressor
3. wärmeübertragung vom Verflüssiger auf den Heizkreislauf
4. durchgang des abgekühlten kondensierten Kältemittels durch das Drosselventil
5. rückführung des gekühlten und flüssigen Freons in den Verdampfer-Wärmetauscher

Wärmepumpen sind zum Heizen und Kühlen bestimmt. Eine weitere Funktion ist die Erwärmung von Wasser für den häuslichen oder industriellen Gebrauch. Im Vergleich zu Heizkesseln oder Klimaanlagen sind dies die funktionellsten Geräte.

Die Wärmepumpe arbeitet sehr wirtschaftlich, da sie nur für den Betrieb des Kompressors und der Umwälzpumpen Energie verbraucht. Die Energieeffizienz von Wärmepumpen ist sehr hoch. Der Energieumwandlungsfaktor liegt bei 4-6 und sogar noch höher. Das bedeutet, dass jedes verbrauchte Kilowatt Energie von einer Wärmepumpe in 3-5 Kilowatt Wärme umgewandelt wird, die zum Heizen eines Hauses oder zur Warmwasserbereitung verwendet wird.

Die Kosten für die Beheizung eines Hauses oder die Erwärmung von Wasser sind um ein Vielfaches geringer als bei der Verwendung eines Elektrokessels oder eines Boilers. Die Heizkosten können bis zu 75-80% gesenkt werden!

Bei den derzeitigen Gastarifen ist der Betrieb einer Gastherme 2-3 mal teurer als der einer Wärmepumpe.

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Wie funktioniert eine Wärmepumpe für die Hausheizung?

Die Wärme kann entnommen werden aus:

• dem Grundwasserspiegel in einer Tiefe von 15-20 m;
• einem nahe gelegenen Gewässer;
• erdkissen mit einer horizontalen Kollektorverlegung in einer Tiefe von bis zu 1,2-1,5 m;
• tief gebohrten Brunnen mit einer Tiefe von bis zu 40-50 m.
  

Es gibt noch viele weitere Möglichkeiten, die Wärmepumpentechnologie zu nutzen, um Wärmeverluste zu verringern und die Heizkosten zu senken.

Zum Beispiel bei der Nutzung von überschüssiger Wärme aus technologischen Prozessen, Abwasserwärme und in vielen anderen Fällen.

Arten von Wärmepumpen

Es gibt Systeme, die geothermische Wärme nutzen, Wärme aus der Luft oder Anlagen, die hydrothermale Wärme gewinnen. Im Folgenden werden einige Haupttypen von Wärmepumpen vorgestellt.

Erdwärmepumpe

Bei einer Erdwärmepumpe handelt es sich um ein System, das überschüssige Wärme aus einer oberirdischen Schicht, aus tiefen Bohrlöchern oder aus einem nahe gelegenen Gewässer bezieht.

Die Bodentemperatur in einer Tiefe unterhalb der im Winter gefrierenden Schicht ist immer positiv - bis zu 5-10 (° C). Die im Sommer angesammelte Wärme reicht der Erdwärmepumpe aus, um den Raum im Winter zu heizen.

Zur Wärmeabfuhr wird ein Kunststoff-Röhrenkollektor verlegt oder es werden Doppelsonden abgesenkt, in denen eine Kühlflüssigkeit zirkuliert, die im Winter nicht einfriert. Je mehr Wohnfläche, desto länger die Kollektorrohre oder die Tiefe der Sonden. Die spezifische Wärmeabnahmeleistung für verschiedene Böden kann zwischen 8 und 32 W/m² liegen. Dabei werden auch die Eigenschaften des Bodens und seiner Schichten berücksichtigt, was geologische Untersuchungen erfordert.

Wenn es in der Nähe des Hauses einen Teich oder ein Reservoir mit ausreichendem Wasservolumen und ausreichender Tiefe gibt, werden Spiralen und Ringe eines Kunststoffkollektors bis in die Tiefe (bis zum Boden) in das Reservoir gelegt.

Wasser-Wasser-Wärmepumpe

Die Wasser-Wasser-Wärmepumpe, deren Prinzip auf der Entnahme von Wärme aus dem Grundwasser beruht, ist recht kompliziert zu installieren. Die Wassertemperatur in der Tiefe ist das ganze Jahr über konstant - etwa + 10 ° С.

Um eine solche Wärmepumpe zu installieren, ist eine Analyse der Tiefe des Wasserhorizonts, der Menge, Qualität und Reinheit des Wassers erforderlich. Ihre Leistung in Form von Wärme oder Kälte hängt nicht von den atmosphärischen Bedingungen oder dem Wechsel der Jahreszeiten ab. Die Energieumwandlungsrate der Wasserwärmepumpe ist hoch - COP bis zu 5 und höher -, aber Installation und Wartung sind problematisch.

Eine Wasser-Wasser-Wärmepumpe für die Heizung ist nur dann eine rentable Option, wenn die Auswahl und Berechnung der Ausrüstung sowie die Installation und Inbetriebnahme hoch qualifiziert sind.

Der Preis von Erdwärme- und Wasserwärmepumpen ist hoch, da Voruntersuchungen und teure Installationsarbeiten erforderlich sind.

Luft-Wasser-Wärmepumpe

Eine solche Wärmepumpe ist in Bezug auf Preis und Installation günstiger. Sie eignet sich am besten für die Integration in ein modernisiertes Heizungssystem, ist einfach zu installieren und amortisiert sich schnell, wenn sie in ein neues Haus eingebaut wird. Da ihre thermische Leistung von der Außenlufttemperatur abhängt, ist es vorteilhaft, eine Luftwärmepumpe in bivalenten Kreisläufen mit einer zweiten Wärmequelle als Reserve einzusetzen.

Die Gesamtleistung einer Wärmepumpe mit einer zweiten Wärmequelle ist fast halb so hoch wie ihre Kosten, aber die Energieeffizienz und Wirtschaftlichkeit des gesamten Wärmeversorgungssystems bleiben optimal.

Unterscheiden Sie zwischen einer Monoblock-Anlage oder einem Bausatz, der Außen- und Inneneinheiten umfasst. Die Inverter-Luftwärmepumpe reagiert präzise und sparsam auf die vorrangigen Lasten für Wärme, Warmwasser oder Kälte. Die Energieeffizienz solcher Systeme ist bis zu 5 oder mehr, sie sind in der Lage, auch bei Außentemperaturen bis zu -25 ° C zu arbeiten. Dies sind die beliebtesten Wärmepumpen für den Einsatz in gemäßigten Klimazonen in den meisten des Territoriums der Ukraine.

Solche Modelle sind eine Option, die unter den klimatischen Bedingungen für ein sich schnell amortisierendes Projekt für die Modernisierung der Heizung oder die Installation in einem neuen Haus sowohl in Städten mit Millionären als auch in den Regionen zur Verfügung steht.

Ein hervorragendes Beispiel für eine Luft/Wasser-Wärmepumpe sind die Serien Arctic Home Basic und Arctic Home Smart, Hochleistungsgeräte der britischen Marke Mycond.

Luft-Luft-Wärmepumpe

Eine Luft-Luft-Wärmepumpe nutzt die Wärme aus der Belüftung oder der Außenluft und funktioniert ähnlich wie eine Klimaanlage zum Kühlen und Heizen, allerdings mit dem Schwerpunkt auf der Heizung. Diese Wärmepumpe wird als ein System verwendet, mit dem Sie nicht nur in Europa, sondern auch in der Ukraine Geld für die Beheizung Ihres Hauses sparen können.

Darüber hinaus können solche Wärmepumpen mit einem Set für die Warmwasserbereitung ausgestattet werden und zeichnen sich durch eine hohe saisonale Energieausbeute aus.

Es gibt auch andere Arten von Wärmepumpensystemen:

• erd-Luft-Wärmepumpe;
• sole-Wasser-Wärmepumpe;
• andere.
  

Wärmepumpen werden zur Erwärmung von Wasser in Schwimmbädern oder in technologischen Prozessen, in einigen Industriebereichen oder im Bauwesen zur Beheizung von gewerblichen Einrichtungen eingesetzt.

Vorteile von Wärmepumpen

• Innovative Technologien für die Wärmeversorgung, die Klimatisierung und die Warmwasserversorgung, die in einem Gerät - einer Wärmepumpe - vereint sind.
• Wirtschaftlich und mehrfach niedrigere Kosten für Heizung und Warmwasserversorgung.
• Umweltfreundliche Wärmepumpe, keine CO2-Emissionen und Umweltverschmutzung.
• Brandsicherheit, keine Notwendigkeit für Überwachung, Genehmigung, ständige Überwachung der Gerätesicherheit.
• Intelligente Steuerung und sparsame Betriebsarten, Mikroklimakontrolle durch Temperatur- und Feuchtigkeitssensoren.
• Steuerung von Heizkreisen mit unterschiedlichen Temperaturen: Heizkörper und Fußbodenheizung.
• Klimatisierung und Heizung mit Wärmepumpen und Gebläsekonvektoren.
• Eine Erdwärmepumpe, deren Preis zwar hoch ist, stellt eine wirtschaftlich sinnvolle Option für die Beheizung eines neuen Hauses ohne Gas dar, insbesondere unter den Bedingungen einer begrenzten Stromversorgung des Hauses.

Schlussfolgerungen

Nur hochqualifizierte Fachleute sind in der Lage, die richtige Wärmepumpenanlage auszuwählen, die nach dem einen oder anderen Schema funktioniert, und zwar in Bezug auf einen bestimmten Abschnitt eines Privathauses und unter Berücksichtigung der technischen Systeme und der Gebäudeplanung.

Richtige Berechnungen bestimmen: die Kosten des Systems, seine Effizienz und Zuverlässigkeit. Wärmepumpen sind innovative Systeme mit komplexer Installation und intelligenter Steuerung. Für die Umsetzung solcher Projekte ist es notwendig, sich an Fachleute zu wenden, um die in Bezug auf Leistung und Preis am besten geeignete Anlage auszuwählen und den wirtschaftlichen Nutzen ihrer Umsetzung zu berechnen.