Um ein Privathaus mit Wärme zu versorgen, werden traditionell Einheiten verwendet, die mit Strom, festen, gasförmigen oder flüssigen Brennstoffen betrieben werden. In den letzten Jahrzehnten wurden Sonnenkollektoren und die Wärme des Erdinneren als alternative Wärmeenergiequelle genutzt. Das Heizen eines Hauses mit der Wärme der Erde wird als geothermische Heizung bezeichnet.
Geothermische Heizung des Hauses mit der Energie der Erde
Die Nachfrage nach Erdwärme wächst, da die Kosten für konventionelle Energiequellen stetig steigen und die Reserven an fossilen Brennstoffen reduziert werden. Unter Berücksichtigung der wirtschaftlichen Aussichten und der erheblichen Einsparungen bei der autonomen Wärmeversorgung während der Heizperiode ist es recht rentabel, Geld in die Erdheizung eines Landhauses zu investieren.
Methoden zur Gewinnung natürlicher Wärmeenergie
Erdwärmepumpen unterscheiden sich in der Art und Weise, wie sie Wärme entziehen:
- Anlagen, die die Wärme von tiefem Grundwasser, heißen Geysiren usw. nutzen.
- Systeme, die einen Frostschutzbehälter enthalten, der in einer Tiefe von 75 Metern im Boden installiert ist. Die Erwärmung aus den Eingeweiden der Erde erfolgt durch natürliche Erwärmung des Tanks mit Frostschutzmittel. Infolgedessen gibt das Kältemittel, das durch den Wärmetauscher fließt, die aufgenommene Wärme ab und kehrt in den Behälter zurück.
- Der geothermische Kreislauf wird am Boden des Speichers verlegt, der ein natürlicher Wärmespeicher ist. In diesem Fall müssen Sie berücksichtigen, dass der Stausee im Winter vollständig gefrieren kann.
Arten von Erdwärmepumpen
Das Heizen eines Hauses mit der Energie der Erde erfordert umfangreiche Arbeiten an der Installation des Systems, ist jedoch eine umweltfreundliche Methode, um nahezu freie Wärmeenergie zu erhalten. Um ein Haus zu heizen, benötigen Sie eine kleine Menge Strom, damit das System funktioniert.
Geschätzte Kosten und Amortisation des Systems
Bei der Wahl der thermischen Heizung, deren Prinzip bereits bekannt ist, sollten sich die Eigentümer bewusst sein, dass bestimmte Investitionen erforderlich sind. Die Marke der Geräte wird nach den Anforderungen des Benutzers ausgewählt. Der Preis der Geräte hängt von vielen Faktoren ab, z. B. der Leistung.
Geräte für 4-5 kW werden auf 3000-7000 USD geschätzt, für 5-10 kW kosten sie 4000-8000 USD, für 10-15 kW sind es bereits 5000-10000 USD. Plus 40-50% des Betrags sind die Kosten für Installationsarbeiten und Systemstart. Das Ergebnis sind beeindruckende Kosten. Aber alle werden sich in etwa 3-5 Jahren auszahlen, und dann bleiben nur die Stromrechnungen übrig, die von der Wärmepumpe verbraucht werden.
Funktionsprinzipien der Erdwärme
Die Erwärmung aus der Energie der Erde wird in verschiedenen Klimazonen erfolgreich eingesetzt: Die Systeme können sowohl in den südlichen als auch in den nördlichen Regionen betrieben werden.
Eine geothermische Anlage nutzt im Laufe ihres Betriebs die physikalische Eigenschaft einiger Flüssigkeiten wie die Fähigkeit zur Verdunstung, was zu einer Abkühlung der Oberfläche führt. Es ist dieses Phänomen, das dem Betrieb von Kälteanlagen zugrunde liegt.
Das Funktionsprinzip der Erdwärmeheizung ist ein umgekehrter Kühlprozess. So funktionieren Klimaanlagen, die nicht nur die Raumluft kühlen, sondern auch erwärmen können.
Wie die Wärmepumpe funktioniert
Klimaanlagen haben jedoch eine eingeschränkte Funktionalität - sie können bei Temperaturen unter -5 ° C nicht funktionieren. Und das Erdwärmesystem kann das Haus unabhängig von der Lufttemperatur an der Oberfläche heizen.Dies liegt an der Tatsache, dass in der Umgebung, aus der Wärmeenergie gewonnen wird, auf natürliche Weise stabile Temperaturbedingungen aufrechterhalten werden.
Ausgabe
Durch den Einsatz von Wärmepumpen können Sie jedes Jahr die teureren herkömmlichen Kraftstoffe loswerden, obwohl die anfänglichen Kosten recht hoch sind. Die Installation der Erdwärme kann unabhängig durchgeführt werden. Nur bei der Installation von Rohren in einem Minenschacht ist es ratsam, einen Assistenten zu löschen.
Die Amortisation des Projekts hängt von der Isolierung des Gehäuses sowie von der Heizmethode ab - Heizkörper oder warme Böden. Das Video im Artikel bietet die Möglichkeit, zusätzliche Informationen zum oben genannten Thema zu finden.
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Geothermisches Heizsystem
Die Geothermie (die Wissenschaft vom thermischen Zustand der Erde) ermöglichte die praktische Nutzung der Wärmeenergie, die die Erdkruste vom heißen Magma im Zentrum des Planeten erhält.
Eine speziell entwickelte Wärmepumpe zum Heizen eines Hauses ist an der Oberfläche installiert, und ein Wärmetauscher ist im Boden oder am Boden des Reservoirs montiert. Wärmeenergie wird an die Oberfläche "abgepumpt" und ermöglicht es Ihnen, das Kühlmittel im Heizkreis eines Hauses oder einer Nichtwohnanlage zu erwärmen.
Wie ist der Heizprozess?
Die geothermische Heizung eines Privathauses ist eine kostengünstige Option. Wenn Sie die Energie der Erde zum Heizen eines Hauses verwenden, werden für jedes Kilowatt Strom, das für den Betrieb der Geräte benötigt wird, 4 bis 6 kW nützliche Wärmeenergie aus den Eingeweiden des Planeten gewonnen.
Im Vergleich zum Betrieb der Klimaanlage werden wir feststellen, dass während des Betriebs mehr als 1 kW Strom benötigt wird, um 1 kW Wärmeenergie zu erhalten. Dies ist auf die unvermeidlichen Verluste bei der Umwandlung einer Energie in eine andere usw. zurückzuführen.
Es ist sehr rentabel, ein Wohngebäude mit der Wärmeenergie des Erdinneren zu heizen, aber die Amortisationszeit für Geräte und Installationskosten wird einige Zeit in Anspruch nehmen.
Um die Wärme der Erde zum Heizen eines Hauses zu nutzen, muss kein herkömmlicher Kessel installiert werden, um das Kühlmittel zu heizen.
In diesem Fall besteht das System aus drei Komponenten
:
- Heizkreis - geothermische Wärmeenergiequelle;
- Heizkreis im Haus - Niedertemperatur-Heizkörper oder Boden;
- Pumpstation - eine Wärmepumpe zum Pumpen von Wärmeenergie aus dem Heizkreislauf im Boden oder unter Wasser in den Heizkreislauf.
Ein geothermisches Heizsystem kann auch zum Heizen von Gewächshäusern, Nebengebäuden, Poolwasser, Gartenwegen usw. verwendet werden.
Arten von geothermischen Anlagen
Nachdem wir herausgefunden haben, was Erdwärme zu Hause ist, das Funktionsprinzip der Geräte, werden wir die Arten von Systemen betrachten.
Insgesamt gibt es 3 Arten von Installationen:
- Grundwasser gilt als das effizienteste System zur Beheizung von Wohngebäuden. Das Funktionsprinzip reduziert sich auf den Verbrauch von Wärme aus dem Boden mittels Sonden, Kollektoren und die Übertragung von Energie auf ein Heizsystem mit einem Wasserwärmeträger.
Zweck und Funktionsweise des Hydraulikschalters zum Heizen
- Wasser-Wasser nutzt eine Warmwasserressource als Energie. Um die Funktionalität des Systems sicherzustellen, wird eine Quelle benötigt (Teich, Fluss, See). Experten stellen fest, dass dieses Design hinsichtlich der Temperatur am stabilsten ist.
- Luft-Luft nutzt ein unbegrenztes und verfügbares Naturreservat für die Arbeit. Die Funktionalität des Systems wird durch Ventilatoren und Verdampfer bereitgestellt, die zu einem Komplex verbunden sind. Der größte Wirkungsgrad wird bei Temperaturen bis zu -15 ° C erreicht. Wenn die Luft kalt wird, geht ein Teil der Systemleistung verloren.
Ausrüstung für die Anordnung der Erdwärme
Geothermische Geräte für ein Tiefheizsystem ermöglichen es, der Umgebung entzogene Wärmeenergie zu sammeln und auf das Kühlmittel im Heizkreislauf zu übertragen.
Die Liste der Geräte zum Heizen mit Erdwärme enthält
:
- Verdampfer. Das Gerät befindet sich in einer Tiefe und dient zur Absorption von Wärmeenergie in geothermischen Gewässern oder Böden.
- Kondensator. Ermöglicht es Ihnen, die Temperatur des Frostschutzmittels auf den Wert zu bringen, der für die Funktion des Systems erforderlich ist.
- Wärmepumpe. Bietet Frostschutzmittelzirkulation im Heizkreis, steuert den Betrieb der geothermischen Anlage.
- Puffertank - ein Behälter zum Sammeln von erhitztem Frostschutzmittel. Ermöglicht die Übertragung von Wärmeenergie aus dem Erdinneren auf das Kühlmittel. Der Tank, durch den das Kühlmittel fließt, ist mit einem spulenförmigen Wärmetauscher ausgestattet. Erhitztes Frostschutzmittel bewegt sich daran entlang und gibt Wärme ab.
Wärmepumpen-Gerätediagramm
Wie baue ich eine geothermische Einheit mit eigenen Händen?
Um die Erdwärme zu Hause mit Ihren eigenen Händen zu erzeugen, benötigen Sie die folgenden Komponenten:
- Verdampfer;
- Kompressoreinheit;
- Drosselklappe;
- Kondensator.
Eine Wärmepumpe kann aus einem alten Kühlschrank hergestellt werden. Dazu wird die Spule daraus entfernt. Es wird als Kondensator wirken. Es wird in einen Behälter aus strapazierfähigem Material gegeben. Am Behälter ist ein Kompressor angebracht, und der Verdampfer besteht aus einem Kunststoffgehäuse. Alle Bestandteile sind miteinander verbunden, und dann wird das Gerät über Polymerrohre mit dem Heizsystem des Hauses verbunden.
Um eine Pumpe aus einer Klimaanlage zu machen, müssen die Außen- und Innengeräte ausgetauscht werden. Wasser oder Luft wird als Wärmeträger verwendet. Das System ist mit einem Vierwegeventil ausgestattet. Zur Installation benötigen Sie die Hilfe von Spezialisten.
Systeminstallation
Die geothermische Heizung eines Landhauses in der Phase der Einrichtung erfordert eine solide Investition. Die hohen Gesamtkosten des Systems sind hauptsächlich auf den großen Landaufwand zurückzuführen, der mit der Installation des Heizkreises verbunden ist.
Mit der Zeit zahlen sich die finanziellen Kosten aus, da die während der Heizperiode verbrauchte Wärmeenergie mit minimalem Energieverbrauch aus den Tiefen der Erde gewonnen wird.
Installation eines horizontalen Wärmetauschers für ein Erdwärmesystem
Um das Haus mit der Wärme der Erde zu heizen, muss das System installiert werden
:
- Der Hauptteil sollte sich unter der Erde oder am Boden des Reservoirs befinden.
- Im Haus selbst werden nur ausreichend kompakte Geräte installiert und ein Heizkörper oder eine Fußbodenheizung verlegt. Mit den Geräten im Haus können Sie den Heizstand des Kühlmittels regulieren.
Wie sehen geothermische Geräte in einem Haus aus?
Bei der Auslegung der Heizung unter Verwendung der Erdwärme muss die Installationsoption für den Arbeitskreis und die Art des Kollektors festgelegt werden.
Es gibt zwei Arten von Sammlern
:
- Vertikal - taucht mehrere zehn Meter in den Boden ein. Dazu müssen Sie in kurzer Entfernung vom Haus eine Reihe von Brunnen bohren. In die Vertiefungen wird eine Kontur eingetaucht (die zuverlässigste Option sind vernetzte Polyethylenrohre).
- Nachteile: Hohe finanzielle Kosten für das Bohren mehrerer Löcher in den Boden mit einer Tiefe von 50 Metern.
Vorteile: Die unterirdische Rohrposition in einer Tiefe, in der die Bodentemperatur stabil ist, sorgt für einen hohen Wirkungsgrad des Systems. Darüber hinaus nimmt der vertikale Sammler einen kleinen Bereich des Grundstücks ein.
- Horizontal. Die Verwendung eines solchen Sammlers ist in Regionen mit warmem und gemäßigtem Klima zulässig, da die Tiefe des Bodengefrierens 1,5 Meter nicht überschreiten sollte.
- Nachteile: Die Notwendigkeit, einen großen Bereich der Website zu nutzen (der Hauptnachteil).Nach dem Verlegen der Kontur kann dieses Stück Land nicht für einen Garten oder Gemüsegarten verwendet werden, da das System beim Transport von Kältemittel mit der Freisetzung von Kälte arbeitet, wodurch die Wurzeln der Pflanzen gefrieren.
Vorteile: Günstigere Landarbeiten, die sogar selbst durchgeführt werden können.
Horizontaler und vertikaler Sammlertyp
Geothermie kann durch Verlegen eines horizontalen Geothermiekreislaufs am Boden eines frostfreien Reservoirs gewonnen werden. In der Praxis ist dies jedoch schwierig umzusetzen: Der Speicher kann sich außerhalb des privaten Gebiets befinden, und dann muss die Installation des Wärmetauschers koordiniert werden. Der Abstand vom erhitzten Gegenstand zum Vorratsbehälter sollte nicht mehr als 100 Meter betragen.
Wichtig! Die Umgebungstemperatur des Kollektors darf + 5 ° C nicht unterschreiten. Der obere Teil des Kollektors, der mit dem gefrierenden Boden in Kontakt kommt, muss mit einer Wärmeisolierung geschützt werden, um einen Verlust an Wärmeenergie zu vermeiden.
