Wärmepumpe: Funktionsprinzip, Anwendungsbereiche

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Wir bekommen Wärme, indem wir Holz, Kohle, Ölprodukte und Gas verbrennen. Aber diese uns bekannten Heizmethoden sind tatsächlich primitiv und gefährlich: Sie verschwenden unwiederbringlich die Ressourcen der Erde und verschmutzen die Atmosphäre. Das kann nicht lange dauern. Daher werden traditionelle Methoden durch energieeffiziente Technologien ersetzt, die Wärme aus Erde und Luft erzeugen können, ohne die Natur zu schädigen.

Was ist eine Wärmepumpe?

Wärme ist überall zu finden: in der Luft, im Wasser und auf der Erde. Eine Wärmepumpe ist ein Aufwärmtransformator, ein Gerät, das Wärme aus der Umgebung auf das Heizungs- und Warmwasserversorgungssystem überträgt. Wenn eine Wärmepumpe in Betrieb ist, wird Energie nicht für die direkte Erwärmung des Kühlmittels aufgewendet, sondern für das Pumpen und Umwandeln von Wärme aus der Umgebung in das Haus. Somit wird eine hohe Energieeffizienz des Geräts erreicht: Wenn 1 Kilowatt Strom für den Betrieb des Kompressors verbraucht wird, werden 3-5 kW Wärmeenergie erzeugt (Wärmekoeffizient COP beträgt 3-5 Einheiten).

Welche Art von Wärmepumpen gibt es?

Wärmepumpen werden in drei Typen eingeteilt:

• Aerothermie (Luft), die Wärmeenergie aus der Atmosphäre erhält.
• Geothermie, die der Erde Wärme entzieht.
• Aquathermal (Wasser) - eine Klasse von Geräten, die die Wärme der aquatischen Umwelt nutzen: Flüsse, Seen, Meer, Grundwasserleiter.

Die Luftwärmepumpe zieht Wärme durch einen Luftwärmetauscher - einen Außenkühler. Bodenpumpen erhalten Wärmeenergie vom Boden über geothermische Felder - diese werden verlegt horizontal unter der Oberfläche der Erdungsrohre oder Bohrlöcher (Sonden), in denen die Rohre installiert sind vertikal. Die Sonden können auch in einem Winkel positioniert werden, da nicht alle Bereiche in die Tiefe bohren können. Die Sammler der Aquathermiepumpe befinden sich in einem Reservoir oder Wasserbrunnen.

Erdwärmepumpen arbeiten aufgrund stabiler Bodentemperaturen das ganze Jahr über effizienter. Bei aerothermischen Pumpen fällt der Wärmekoeffizient (COP) bei einer Außentemperatur von -15 ° C ab. Wasserwärmepumpen hängen von der Wasserqualität ab: Algen, Kalk, Korrosion - diese Faktoren beeinträchtigen die Leistung des Geräts erheblich.

Wie funktioniert eine Luftwärmepumpe?

Der Betrieb einer Wärmepumpe ist in drei Stufen unterteilt:

• Wärmesammlung aus der Umwelt;
• Erhöhung der Temperatur der gesammelten Wärme;
• Wärmeübertragung auf die Heizungsanlage und Warmwasserversorgung.

Der einzige Unterschied besteht in der Methode, minderwertige Wärme aus der Umgebung zu gewinnen. Bei einer Luftwärmepumpe erfolgt dies wie folgt:

• Das Kältemittel zirkuliert durch den Verdampfer der Luftwärmepumpe - Freon. Es ist ein Frostschutzmittel und eine leicht flüchtige Flüssigkeit, die bei niedrigen Temperaturen siedet. Die Freontemperatur ist immer niedriger als die Lufttemperatur und daher kocht das Kältemittel unter seinem Einfluss und wird in Dampf umgewandelt. Dies wird als thermische Differenzwärmeübertragung bezeichnet.
• Freondampf tritt in den Kompressor ein, wo er komprimiert wird. Unter dem Einfluss von Hochdruck erwärmt sich der Kältemitteldampf: Die Temperatur des komprimierten Freondampfes kann 128 ° C erreichen. Diese Wärme gelangt in den Kondensator.
• Im Kondensator überträgt heißer Freondampf Wärmeenergie an den Heizungs- und Wasserheizkreislauf. Wenn die Wärmeenergie freigesetzt wird, wird der Dampf abgekühlt und wird wieder flüssig, behält aber gleichzeitig einen hohen Druck bei. Und auch die Temperatur des Kältemittels ist zu diesem Zeitpunkt noch nicht ausreichend für einen neuen Zyklus der Wärmeabsorption aus der Umgebung. Daher passiert der Freon nach dem Wärmetauscher die Drosselklappe, wo der Druck abfällt und die Temperatur abfällt. Danach gelangt das Kältemittel für einen wiederholten Zyklus in den externen Kreislauf.

Wie funktioniert eine geothermische und aquathermische Wärmepumpe?

Das Funktionsprinzip dieser Wärmepumpen unterscheidet sich nur in der Entnahme von Wärme aus der Umwelt. Hier wirkt ein unterirdisch verlegter oder in Wasser getauchter Rohrkreislauf als Wärmetauscher. Es ist kein Kältemittel, das wie bei Luftpumpen durch die Rohre zirkuliert, sondern ein Zwischenprodukt - Propylenglykol, Alkohol oder ein Wasser-Glykol-Gemisch. Es sind diese Flüssigkeiten, die die aus Wasser oder Boden gewonnene Wärme speichern und an den Verdampfer der Anlage weiterleiten.

Das Kühlmittel tritt in den Verdampfer ein, erwärmt das Freon und wandelt es in Dampf um. Freondampf strömt durch den Kompressor, wo er komprimiert und erwärmt wird. Danach tritt es auch in den Kondensator ein, wo es Wärme an die Heizung und die Warmwasserversorgung überträgt. Der Zyklus endet, wenn das Kältemittel das Drosselventil passiert, wo der Druckentlastungs- und Kühlprozess stattfindet. Das abgekühlte Freon tritt wieder in den Verdampfer ein.

Einfach ausgedrückt: Die Wärme von Luft, Wasser oder Erde wird nur benötigt, um Freon zu kochen und in Dampf umzuwandeln. Ferner wird im Kompressor Dampf unter Druckeinfluss auf hohe Temperaturen erhitzt, dessen Energie zum Erhitzen von Wasser im Heizsystem und zur Warmwasserversorgung verwendet wird. Auf diese Weise wird die minderwertige Wärme der äußeren Umgebung in hohe Temperaturen des Heizmediums des Heizkreislaufs umgewandelt.

Wie kann der Wirkungsgrad einer Wärmepumpe verbessert werden?

Das Heizsystem spielt eine wichtige Rolle für die Leistung einer Wärmepumpe. Das Gerät arbeitet am effizientesten mit Niedertemperatur-Heizsystemen: Fußbodenheizung; Gebläsekonvektoren (Gebläsewärmetauscher). Tatsache ist, dass die Wärmepumpe bei einer Temperatur von 35-40 ° C am Auslass so effizient wie möglich arbeitet, und das auch entspricht der optimalen Temperatur des Heizmediums im Wasser-Fußbodenheizungssystem oder der Luftheizung.

Kann die Wärmepumpe abkühlen?

Wärmepumpen können nicht nur heizen, sondern auch kühlen - für die Klimatisierung. Das heißt, das Gerät kann dem Raum Wärme entziehen und nach dem gleichen Prinzip nach außen abführen, jedoch nur in umgekehrter Reihenfolge. Ein Kühlschrank ist auch eine Wärmepumpe. Dieses Haushaltsgerät erzeugt keine Kälte, sondern entzieht der versiegelten Wärmedämmkammer einfach die gesamte Wärme.

In welchen Bereichen werden Wärmepumpen eingesetzt?

Wärmepumpen werden zum Heizen und Klimatisieren von Industrieanlagen, städtischen Gebäuden, mehrstöckigen und privaten Wohngebäuden eingesetzt. Diese Technologie kann alle herkömmlichen Heizmethoden ersetzen. Ein Beispiel hierfür ist Schweden, wo mehr als 90% der Gebäude für verschiedene Zwecke mit Hilfe von Wärmepumpen beheizt werden. Geothermische und aerothermische Pumpen sind in Europa, den USA und Japan weit verbreitet.

Für wen ist diese Art der Heizung geeignet?

Die Wärmepumpe benötigt nur Strom, um zu funktionieren. Diese Art der Heizung eignet sich für Privathäuser, die weit entfernt von Gasleitungen liegen oder bei denen der Gasanschluss unangemessen teuer ist. Die Wärmepumpe eignet sich perfekt für nicht vergaste Siedlungen, in denen nicht genügend Strom für die Installation eines Elektrokessels vorhanden ist. Diese Art der Heizung ist beliebt bei Menschen, die nicht von einem "Pulverfass" leben möchten, dh sie ist für Menschen geeignet, die Erstickung oder Explosion befürchten, wenn Gas austritt. Die Wärmepumpe kann in Gewerbegebäuden als energieeffiziente Heizung eingesetzt werden.

Was sind die Gefahren einer Wärmepumpe?

Die Wärmepumpe verbrennt keinen Kraftstoff. Es entstehen keine schädlichen Emissionen in die Atmosphäre und keine Abfälle in die Umwelt. Es ist ein feuer- / explosionsgeschütztes und umweltfreundliches Gerät. Das Kältemittel zirkuliert in einem geschlossenen Kreislauf und stellt keine Gefahr für Natur und Mensch dar.

Worauf ist bei der Auswahl einer Wärmepumpe zu achten?

Wie bereits erwähnt, werden Wärmepumpen in drei Typen unterteilt: aerothermisch, aquathermisch und geothermisch. Die ersten arbeiten mit atmosphärischer Wärme und haben zwei wesentliche Nachteile: Temperaturabfälle und regelmäßige Verschmutzung des Heizkörpers. Bei starkem Frost sinkt der Wärmekoeffizient (COP) auf 1 anstelle der angegebenen 3-5. Und auch die ständige Verschmutzung der Außenheizkörper verringert den Wirkungsgrad der Aerothermiepumpen. Diese Anlagen eignen sich eher für gemäßigtes Klima mit milden Wintern.

Aquathermische Pumpen stellen hohe Anforderungen an die Wasserqualität und ihr Wirkungsgrad sinkt, wenn der Kühlmittelkreislauf verschmutzt oder mit Ablagerungen bedeckt ist.

Für unsere Bedingungen ist die beste Wahl Erdwärmepumpen. Das "Boden-Wasser" -System ist das bequemste, zuverlässigste und effizienteste für die Heizung und Warmwasserversorgung zu Hause. Dies ist auf die fast konstante Bodentemperatur während des ganzen Jahres zurückzuführen. Das geothermische Feld wird unterhalb des Gefrierpunkts des Bodens verlegt, wodurch die Anlage stabil funktioniert und einen hohen Wärmekoeffizienten erzeugt. Zum Beispiel COP von Erdwärmepumpen der FH-Serie (401-401, FH-405, FH-415) bis zu 5 Einheiten!

Bei der Auswahl der Geräte ist es wichtig, dass sie nicht nur Wasser banal erwärmen, sondern auch fortschrittliche Eigenschaften aufweisen, die den Anforderungen einer modernen Wärmepumpe entsprechen. Nehmen wir zum Beispiel Erdwärmepumpe IQ (Wechselrichter) ФХ-415. Die Installation ist ausgestattet mit: einem Gerät für den Fernzugriff; automatischer Neustart bei Stromausfall; Schutz von Umwälzpumpen; Schutz vor Phasenungleichgewicht; Klimatisierungsmodus für Lufttemperatur; wöchentlicher Arbeitsplan; wetterabhängiger Modus; Steuerung des Heizelements des Warmwasserspeichers; nichtflüchtiger Speicher; schallisoliertes Gehäuse. Dies garantiert die Zuverlässigkeit, Langlebigkeit und hohe Energieeffizienz der Geräte.

Wie stehen Sie zu solchen Heizsystemen? Schreiben Sie in die Kommentare.

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