Geothermische Erwärmung ist eine der vielversprechendsten der Gesamtzahl alternativer Energiequellen. Im Gegensatz zu Sonnensystemen ist es praktisch unabhängig von der Jahreszeit. Aber ist das Heizen eines Hauses aufgrund der Wärme und Energie der Erde von Vorteil?
Geothermische Heizung
Zunächst müssen Sie die Prinzipien zur Gewinnung von Wärmeenergie verstehen. Sie basieren auf einem Temperaturanstieg, wenn sie tief in die Erde eindringen. Der Anstieg des Heizgrades ist auf den ersten Blick unerheblich. Dank des Aufkommens neuer Technologien ist die Heizung zu Hause aufgrund der Hitze der Erde Realität geworden.
Die Hauptbedingung für die Organisation der geothermischen Erwärmung ist eine Temperatur von mindestens 6 ° C. Dies ist typisch für mittlere und tiefe Schichten von Boden und Gewässern. Letztere sind stark vom Indikator der Außentemperatur abhängig und werden daher nur selten verwendet. Wie kann es praktisch möglich sein, die Heizung eines Hauses durch die Energie der Erde zu organisieren?
Dazu müssen Sie 3 mit Flüssigkeiten gefüllte Kreisläufe mit unterschiedlichen technischen Eigenschaften herstellen:
- Äußere. Häufiger zirkuliert darin Frostschutzmittel. Seine Erwärmung auf eine Temperatur von mindestens 6 ° C ist auf die Energie der Erde zurückzuführen;
- Wärmepumpe. Ohne sie ist eine Erwärmung aufgrund der Energie der Erde nicht möglich. Das Kühlmittel aus dem externen Kreislauf überträgt seine Energie über einen Wärmetauscher auf das Kältemittel. Die Verdampfungstemperatur beträgt weniger als 6 ° C. Danach tritt es in den Kompressor ein, wo nach der Kompression die Temperatur auf 70 ° C steigt;
- Innenkontur. Nach einem ähnlichen Schema wird Wärme vom komprimierten Kältemittel auf Wasser im Backsystem übertragen. Somit erfolgt die Erwärmung aus den Eingeweiden der Erde mit minimalen Kosten.
Trotz der offensichtlichen Vorteile sind solche Systeme selten zu finden. Dies ist mit hohen Kosten für den Kauf von Geräten und die Organisation des externen Kreislaufs der Wärmeaufnahme verbunden.
Es ist am besten, die Berechnung der Erwärmung aus der Erdwärme Fachleuten anzuvertrauen. Die Effizienz des gesamten Systems hängt von der Richtigkeit der Berechnungen ab.
Das Funktionsprinzip der Wärmepumpe
Das „Herz“ der Erdwärme ist die Wärmepumpe. Es besteht aus mehreren Komponenten, deren Betrieb sich direkt auf die Effizienzanzeige des gesamten Systems auswirkt. Bevor Sie die Beheizung eines Privathauses vom Boden aus planen, müssen Sie daher die Hauptmerkmale dieses Standorts herausfinden.
Da dieses Gerät zur Kategorie der komplexen Geräte gehört, wird empfohlen, nur Werksmodelle zu kaufen. Das Wärmepumpendesign umfasst die folgenden Komponenten:
- Verdampfer. In diesem Block wird Energie vom externen Stromkreis übertragen;
- Kompressor. Es ist notwendig, einen hohen Druck im Kältemittelmedium zu erzeugen;
- Kapillar. Es dient dazu, den Innendruck im Kältemittelkreislauf zu reduzieren;
- Steuersystem. Mit seiner Hilfe wird die Heizung eines Privathauses vom Boden aus geregelt - die Temperaturbetriebsart, die Geschwindigkeit des Durchgangs von Kühlmitteln usw.
Das Hauptproblem bei der Eigenproduktion einer Wärmepumpe besteht darin, den Wärmeverlust zu verringern und den Betrieb des internen Kreislaufs mit Kältemittel zu normalisieren. Werksmodelle werden bereits in der Fertigungsphase eingerichtet, und das Design bietet die Möglichkeit, die Parameter anzupassen.
Wie kann man die Pumpenparameter richtig berechnen, damit die Erdwärme zum Heizen des Hauses eine normale Temperatur liefert? Ermitteln Sie dazu die Wärmeleistung der Pumpe. Für eine ungefähre Berechnung können Sie die folgende Formel verwenden:
Q = (t1-t2) * V.
Wo t1-t2 - die Temperaturdifferenz am Einlass- und Rücklaufrohr, ° C,V. - geschätzte Durchflussmenge des Kühlmittels, m³ / h,Q. - Nennleistung der Wärmepumpe, Watt.
Diese Technik ist für komplexe Systeme nicht anwendbar, da es viele zusätzliche Faktoren gibt. Insbesondere Wärmeverluste auf der Autobahn. Dies gilt insbesondere für Bereiche, in denen es so nahe wie möglich an der Bodenoberfläche austritt. Erwärmen Sie die Heizungsrohre im Boden, um den Wärmeverlust zu minimieren.
Da der Betrieb der Wärmepumpe von Strom abhängt, wird empfohlen, eine Notstromversorgung zu installieren.
Geothermische Heizoptionen
Damit die Energie der Erde genutzt wird, um das Haus so weit wie möglich zu heizen, müssen Sie den richtigen externen Schaltplan auswählen. Tatsächlich kann jedes Medium eine Wärmeenergiequelle sein - unterirdisch, Wasser oder Luft. Es ist jedoch wichtig, saisonale Änderungen der Wetterbedingungen zu berücksichtigen, wie oben erläutert.
Derzeit gibt es zwei Arten von Systemen, die aufgrund der Erdwärme effektiv zum Heizen eines Hauses eingesetzt werden - horizontal und vertikal. Der Schlüsselfaktor der Wahl ist die Größe des Landes. Davon hängt die Anordnung der Rohre zur Beheizung eines Hauses mit Erdenergie ab.
Darüber hinaus werden solche Faktoren berücksichtigt:
- Bodenzusammensetzung. In felsigen und lehmigen Gebieten ist es schwierig, vertikale Stämme zum Verlegen von Autobahnen herzustellen.
- Einfrieren des Bodens. Er wird die optimale Tiefe des Rohrs bestimmen;
- Grundwasserstandort. Je höher sie sind, desto besser für die Erdwärme. In diesem Fall steigt die Temperatur mit der Tiefe, was aufgrund der Energie der Erde die optimale Bedingung für die Erwärmung ist.
Sie müssen auch über die Möglichkeit einer umgekehrten Energieübertragung im Sommer Bescheid wissen. Dann funktioniert die Heizung eines Privathauses vom Boden aus nicht und überschüssige Wärme wird vom Haus auf den Boden übertragen. Alle Kühlsysteme arbeiten gleich. Dazu ist jedoch die Installation zusätzlicher Geräte erforderlich.
Sie können nicht planen, einen externen Stromkreis außerhalb Ihres Zuhauses zu installieren. Dies erhöht den Wärmeverlust bei der Erwärmung aus den Eingeweiden der Erde.
Horizontales Schema der Erdwärmeheizung
Der gebräuchlichste Weg, um externe Autobahnen zu installieren. Dies ist praktisch, um die Installation zu vereinfachen und fehlerhafte Abschnitte der Rohrleitung relativ schnell auszutauschen.
Für die Installation nach diesem Schema wird ein Kollektorsystem verwendet. Zu diesem Zweck befinden sich mehrere Stromkreise in einem Mindestabstand von 0,3 m voneinander. Sie sind über einen Kollektor verbunden, der das Kühlmittel weiter in die Wärmepumpe einspeist. Dies gewährleistet einen maximalen Energieeintrag in die Heizung aus der Erdwärme.
Gleichzeitig müssen jedoch einige wichtige Nuancen berücksichtigt werden:
- Große Fläche des Grundstücks. Für ein Haus von ca. 150 m² sollten es mindestens 300 m² sein;
- Die Rohre sind notwendigerweise bis zu einer Tiefe unter dem Gefrierpunkt des Bodens versenkt.
- Mit einer möglichen Bodenbewegung während der Frühjahrshochwasser steigt die Wahrscheinlichkeit einer Verlagerung von Autobahnen.
Der entscheidende Vorteil der Erwärmung aus der Wärme der Erde vom horizontalen Typ ist die Möglichkeit der Selbstanordnung. In den meisten Fällen ist hierfür keine spezielle Ausrüstung erforderlich.
Für eine maximale Wärmeübertragung benötigen Sie Rohre mit hoher Wärmeleitfähigkeit - dünnwandiges Polymer. Gleichzeitig sollten Möglichkeiten zur Erwärmung der Heizungsrohre im Boden in Betracht gezogen werden.
Vertikale Erdwärmeheizung
Dies ist eine mühsamere Art, das Heizen eines Privathauses vom Boden aus zu organisieren. Pipelines befinden sich vertikal in speziellen Bohrlöchern. Es ist wichtig zu wissen, dass ein solches Schema viel effektiver ist als ein vertikales.
Sein Hauptvorteil besteht darin, den Grad der Erwärmung des Wassers im externen Kreislauf zu erhöhen. Jene. Je tiefer die Rohre liegen, desto mehr Landwärme zum Heizen des Hauses gelangt in das System. Ein weiterer Faktor ist die kleine Fläche des Landes. In einigen Fällen erfolgt die Anordnung des externen Erdwärmekreislaufs bereits vor dem Bau des Hauses in unmittelbarer Nähe des Fundaments.
Auf welche Schwierigkeiten kann man stoßen, wenn man die Energie der Erde erhält, um ein Haus nach diesem Schema zu heizen?
- Quantitativ bis qualitativ. Bei vertikaler Anordnung ist die Länge der Linien viel höher. Es wird durch höhere Bodentemperaturen ausgeglichen. Dazu müssen Sie Brunnen mit einer Tiefe von bis zu 50 m bauen, was eine mühsame Aufgabe ist.
- Bodenzusammensetzung. Für felsigen Boden müssen spezielle Bohrmaschinen verwendet werden. Im Lehm ist eine Schutzhülle aus Stahlbeton oder dickwandigem Kunststoff angebracht, um ein Ablösen des Brunnens zu verhindern.
- Bei Fehlfunktionen oder Dichtheitsverlust Der Reparaturprozess ist kompliziert. In diesem Fall kann es zu langfristigen Fehlfunktionen bei der Heizung des Hauses für die Wärmeenergie der Erde kommen.
Trotz der hohen Anschaffungskosten und der Komplexität der Installation ist die vertikale Anordnung der Linien optimal. Experten raten zur Verwendung eines solchen Installationsschemas.
Für die Zirkulation des Kühlmittels im externen Kreislauf in einem vertikalen System werden leistungsstarke Umwälzpumpen benötigt.
Organisation der Erdwärme
Die Verbraucher haben immer noch die Hauptfrage: Ist es möglich, die Heizung eines Landhauses mit der Energie der Erde als Hauptfrage zu nutzen? Es ist möglich, aber nur mit einem professionellen Ansatz in allen Phasen - von der Berechnung bis zur Installation und Prüfung des Systems.
Zunächst müssen Sie die richtige Wärmepumpe auswählen. Aufgrund ihrer hohen Kosten müssen Sie zunächst alle vorläufigen Berechnungen der Eigenschaften durchführen. Nur in diesem Fall hat die Erwärmung aufgrund der Wärmeenergie der Erde einen maximalen Wirkungsgrad. Zu den zuverlässigen Herstellern zählen Buderus, Vaillant und Veissman. Die durchschnittlichen Kosten einer Wärmepumpe zum Heizen aus dem Untergrund betragen ca. 360.000 Rubel bei einer Nennleistung von 6 kW. Produktivere Modelle können mehr als 1 Million Rubel kosten.
Zusätzlich zu den Kosten müssen Sie auf das Material der Rohrherstellung achten. Um den Wärmeverlust beim Heizen durch die Wärmeenergie der Erde zu minimieren, wird empfohlen, Folgendes zu verwenden:
- Vernetztes Polyethylen. Unterscheidet sich in niedrigen Kosten - es ist optimal für horizontale Schemata;
- Rostfreies Stahlrohr. Es wird beim Heizen mit der Wärmeenergie der Erde mit vertikaler Anordnung des externen Stromkreises verwendet. Es ist im Vergleich zu vernetztem Polyethylen mit hoher Wärmeleitfähigkeit und mechanischer Festigkeit günstig. Der Nachteil sind die hohen Kosten.
Zur Optimierung wird die Installation von externen und internen Temperatursensoren sowie eines Wärmespeichers empfohlen. Dies minimiert die Kosten für die Heizung eines privaten Energielandes.
Angesichts all dieser Faktoren installieren sie in den meisten Fällen bisher zusätzlich Erdwärme aus der Energie der Erde. Mit der Zeit werden die Kosten für Komponenten und der Wirkungsgrad von Wärmepumpen steigen - und nur dann können solche Systeme als die wichtigsten angesehen werden.
Ein Beispiel für die Installation von Erdwärme in einem Privathaus finden Sie im Video:
