Do-it-yourself-Wärmepumpe für die Heizung zu Hause

Eine Wärmepumpe ist eine interessante Sache, aber teuer. Die ungefähren Kosten für Geräte + externe Schaltkreise liegen zwischen 300 und 1000 US-Dollar pro 1 kW Leistung. Wenn man die "Handlichkeit" des russischen Volkes kennt, kann man leicht annehmen, dass mehr als eine handgemachte Wärmepumpe in der Weite unserer riesigen und vielfältigen Heimat arbeitet. Meistens gibt es hausgemachte Geräte, die von "Kühlschränken" hergestellt wurden. Und das ist verständlich, denn die Wärmepumpe und der Gefrierschrank arbeiten nach dem gleichen Prinzip. Das Heizsystem konzentriert sich nur darauf, Wärme zu sammeln, nicht zu entfernen, und der Kompressor wird mit einer höheren Leistung verwendet.

Lesen Sie hier, wie es funktioniert.

Was kann eine Wärmequelle für eine Wärmepumpe sein

Wärme zum Heizen des Raumes kann der Außenluft entzogen werden. Hier treten jedoch zwangsläufig Betriebsschwierigkeiten auf: Temperaturschwankungen, auch durchschnittlich täglich, sind zu groß, ganz zu schweigen von der Tatsache, dass die Wärmepumpe bei Temperaturen über 0 ° C einen normalen Wirkungsgrad aufweist. Und wie viele Regionen haben wir im Winter ein solches Bild ? Im Frühjahr und selbst dann nicht früh und nicht im ganzen Gebiet und nicht die ganze Zeit.

Jede Umgebung kann eine Wärmequelle für Ihr mit Wärmepumpen beheiztes Haus sein

Eine im Wasser befindliche Wärmequelle sieht viel akzeptabler aus. Wenn es in der Nähe einen Fluss, einen See oder einen Teich mit einer anständigen Tiefe gibt, ist dies einfach großartig: Sie können die Pipeline einfach ertränken. Es ist nur wichtig, dass Fischer mit Donks dort nicht fischen.

Eine andere gute Option ist ein Brunnen, aber es besteht die Möglichkeit, dass der Wasserstand sinkt und Sie nach einer anderen Quelle suchen müssen. Aber bis jetzt ist alles in Ordnung, es wird gut funktionieren: Die durchschnittliche Wassertemperatur in den unterirdischen Horizonten beträgt 5-7 oC. Dies ist mehr als genug für den Betrieb der Wärmepumpe.

Sie werden überrascht sein, aber Sie können auch das Abwassersystem nutzen - die Temperaturen dort sind höher als in den Brunnen. Die Rohrleitung kann in eine Senkgrube oder einen Brunnen gestellt werden, jedoch unter der Bedingung, dass sie jederzeit mit Wasser bedeckt ist. Und das Rohr muss chemisch beständig sein.

Ein horizontaler unterirdischer Sammler ist eine äußerst mühsame Aufgabe: Es wird notwendig sein, den Boden von mehreren hundert Quadratmetern bis zu einer Tiefe unter dem Gefrierpunkt zu entfernen. Dies sind sehr große Volumes, die nicht alleine oder sogar mit einem Assistenten gemeistert werden können. Und wie die Praxis gezeigt hat, sind solche Systeme unter unseren klimatischen Bedingungen unwirksam: Die Winter sind zu hart.

Mit vertikalen Sammlern sieht es nicht besser aus - ohne Bohrausrüstung kommt man kaum aus. Die Anzahl und Tiefe der Brunnen hängt vom Boden ab: Der Bereich der möglichen Wärmeabfuhr von einem Meter Brunnen ist sehr groß. Von 25 W / m in trockenem Schotter und sandigem Boden bis zu 80-85 W / m in nassem Schotter und sandigen Böden oder in Granit. Dementsprechend beträgt der Unterschied in der Länge der Vertiefungen das Dreifache und mehr.

Hier ist ein Diagramm zum Heizen eines Hauses mit einer Wärmepumpe. Bei Verwendung von zwei Bohrlöchern wie im beschriebenen Beispiel und ohne geschlossene Schleife muss der Abstand zwischen den beiden Bohrlöchern mindestens 20 Meter betragen. Und Sie müssen die Strömungsrichtung berücksichtigen, damit kaltes Wasser aus der Pumpe die Temperatur im "Spender" -Bohr nicht senkt

In dem beschriebenen Beispiel einer hausgemachten Wärmepumpe ist die Wärmequelle ein Brunnen mit einem guten Wasserdurchsatz. Wasser kommt so schnell an, dass es den Verbrauch für den Haushaltsbedarf abdeckt und ausreicht, um die erforderliche Wärmemenge zu übertragen (die erforderliche Wasserdurchflussrate wurde berechnet und die Pumpe entsprechend ausgewählt).Die Wärmequelle für diese Modifikation kann jedoch eine der oben beschriebenen sein, mit Ausnahme von Luft. Nach der Entscheidung für die Wärmequelle kann eine Wärmepumpe zur Beheizung des Hauses hergestellt werden.

Arten von Wärmepumpen

Um klar zu verstehen, was eine Wärmepumpe ist, müssen Sie wissen, was der Wärmeträger für sie an den Konturen ihrer Struktur außerhalb und innerhalb des Hauses ist. Diese Kühlmittel klassifizieren dieses Gerät.

Arten von Wärmepumpen

Das Gerät erhält Energie für seinen Betrieb aus folgenden Quellen:

• Wasser. Die Quelle kann ein Gewässer, eine zentralisierte Wasserversorgung oder ein Brunnen usw. Sein;
• Grundierung;
• Luft.

In Innenräumen wird die mit einem solchen Gerät gewonnene Energie nicht nur zum Heizen, sondern auch zur Klimatisierung sowie zum Heizen von Wasser verwendet. Die Kombination verschiedener Funktionen und Elemente ermöglicht es, Wärmepumpen in verschiedene Typen zu unterteilen, darunter:

• Wasser Wasser;
• Luft Wasser;
• Bodenwasser.

Wasser-Luft

Die effizientesten Heizsysteme sind Wasser-Wasser-Systeme. Diese Effizienz beruht auf der Tatsache, dass die Temperatur des verwendeten Wassers in großen Tiefen konstant ist und ziemlich hohe Indikatoren aufweist. Um Energie aus dieser Art von Quelle zu gewinnen, können sie verwenden:

• Brunnen und Brunnen, mit deren Hilfe Grundwasser gepumpt wird;
• offene Gewässer, zu denen Flüsse und Seen gehören;
• Abwasser, das in der Industrie für Technologie verwendet wurde.

Eine Wärmepumpe, die Energie aus einem offenen Reservoir verwendet, erfordert die niedrigsten Kosten. In diesem Fall müssen Sie die Rohre mit einem Kühlmittel beladen und ins Wasser absenken. Im Grundwasser wird eine teurere Struktur verwendet, da deren Umsetzung bereits schwieriger ist. Um Wasser abzulassen, müssen Sie einen Brunnen bauen. Dieses Wasser wird durch den Wärmetauscher geleitet.

Luft-Wasser- oder Luftkreislauf

Eine Luft-Wasser-Wärmepumpe kombiniert Vor- und Nachteile. Zu den Vorteilen gehört die Nutzlosigkeit bei der Entwicklung von Brunnen mit großer Tiefe und der mit der Bodenreinigung verbundenen Arbeit. Der Nachteil dieser Geräte ist ihre geringe Leistung in der kalten Jahreszeit, die sich unter anderen Modellen auf den niedrigsten Wirkungsgrad auswirkt. Um dieses Gerät verwenden zu können, müssen Sie die entsprechende Ausrüstung auf dem Hausdach montieren.

Luftwärmepumpe

Der Vorteil dieser Konstruktion kann auf die Fähigkeit zurückgeführt werden, die aus dem Raum austretende Wärme wiederzuverwenden, wodurch die Wärmepumpe in Form von Rauch, Wasser oder Luft erwärmt wird. Im Winter ist eine alternative Heizung erforderlich, um den Wärmemangel zu beseitigen.

Grundwasser

Eine Wärmepumpe dieses Typs ist auch eine sehr effiziente Energiequelle zum Heizen. Dies liegt an der Tatsache, dass die Wärme, die aus dem 5 Meter tiefen Boden gewonnen wird, konstante Temperaturwerte aufweist und nicht durch Änderungen der Wetterbedingungen auf der Erdoberfläche beeinflusst wird. Im externen Kreislauf ist das Kühlmittel eine spezielle sichere Zusammensetzung, die als Sole bezeichnet wird und unter Umweltgesichtspunkten sicher ist.

Der für diesen Wärmepumpentyp verwendete externe Stromkreis kann horizontal oder vertikal sein.

Die für dieses System verwendeten Rohre müssen aus Kunststoff sein. Die horizontale Ausführung erfordert eine große Landfläche. Nachdem die Rohre unter der Erde verlegt wurden, kann dieses Grundstück nicht mehr für landwirtschaftliche Zwecke genutzt werden.

Es ist erlaubt, einen Rasen oder gleichaltrige Pflanzen anzubauen. Für die vertikale Ausführung müssen mehrere Brunnen entwickelt werden, deren Tiefe zwischen 50 und 150 Metern liegt, da der Boden in einer solchen Tiefe eine stabile und hohe Temperatur aufweist. Ein solches Gerät wird als Geothermiepumpe bezeichnet.Um Energie aus solchen Tiefen zu übertragen, werden spezielle Sonden verwendet.

Wie die Wärmepumpe funktioniert

Die Umgebung um uns herum hat bei Temperaturen über einem Grad eine gewisse Energiemenge. Mit Hilfe einer Wärmepumpe kann diese Energie genutzt werden. Sein Funktionsprinzip basiert auf der Wärmeübertragung von einer Quelle mit niedrigem Potential mit Wärmeenergie auf einen Wärmeträger, dessen Temperatur viel höher ist.

Wie die Wärmepumpe funktioniert

Dies wird wie folgt implementiert:

1. Das Kühlmittel tritt in die im Boden befindliche Rohrleitung ein. Es erwärmt sich um ein paar Grad.
2. Danach überträgt das Kühlmittel, das in den Verdampfer gelangt ist, die im Verdampfer gesammelte Energie in den internen Kreislauf.
3. Das Kältemittel befindet sich im externen Kreislauf, der nach dem Erhitzen in einem Wärmetauscher in Gas umgewandelt wird.
4. Um die Temperatur dieses Kältemittels zu erhöhen, tritt es zur Kompression bei hohem Druck in den Kompressor ein.
5. Das bereits erwärmte Kältemittelgas tritt in den Kondensator ein, der seinerseits Wärme an das Kühlmittel im Heizsystem des Raumes abgibt.
6. Nach dem Ende des Zyklus geht das verloren gegangene Kältemittel in einen flüssigen Zustand über und kehrt in seine ursprüngliche Position zurück.

Kühleinheiten arbeiten nach einem ähnlichen Prinzip. Daher Wärmepumpen kann verwendet werden, um Luft bei heißem Wetter zu kondensieren Jahre (Split-Systeme), wie aus dem Kühlschrank.

Aus der Betriebserfahrung einer Do-it-yourself-Wärmepumpe

Wie die Praxis gezeigt hat, ist die Leistung der vorgestellten Option gering: 2,6-2,8 kW. Über den hohen Wirkungsgrad dieser Wärmepumpe muss nicht gesprochen werden: Auf einer Fläche von 60 m2 bei -5 oC im Freien hält sie selbst + 17 ° C aufrecht. Aber das System wurde in Betracht gezogen und unter dem Kessel installiert - Heizkörper bei einer Eingangstemperatur von + 45 ° C können einfach nicht mehr abgeben. Das System im Haus funktionierte alt und die Anzahl der Heizkörper wurde nicht erhöht, aber bisher wurden sie in der Kälte durch einen Ofen aufgewärmt.

Wenn der Struktur ein regenerativer Wärmetauscher hinzugefügt wird, erhöht dies den Wirkungsgrad um 10-15%. Angesichts der geringen Kosten können Sie dies tun. Sie benötigen zwei Kupferrohre mit einer Länge von jeweils 1,5 Metern. Eine mit einem Durchmesser von 22 mm, die zweite - 10 mm. Ein 4-adriger Leiter (Länge 3-4 Meter, Durchmesser 4 mm) wird auf einen dünneren gewickelt, um die Wärmeaustauschfläche zu vergrößern. Seine Enden sind mit dem Rohr verlötet, damit sie sich nicht abwickeln. Das drahtgewickelte Rohr wird vorsichtig in das Rohr mit dem größeren Durchmesser eingeführt. Es muss zwischen Kompressor und Verdampfer installiert werden. Die Verfeinerung ist unbedeutend, erhöht jedoch die Effizienz erheblich. Es stimmt, unter bestimmten Bedingungen ist es unsicher: Warmes Freon kann in den Kompressor gelangen, was zu seinem Ausfall führt.

Verbesserung des Kreislaufs: Sie können einen regenerativen Wärmetauscher hinzufügen, der die Produktivität um ca. 15-20% erhöht

Die zweite Möglichkeit zur Steigerung der Effizienz, sicherer und nicht weniger effektiv, besteht darin, einen zusätzlichen Wärmetauscher zum Erhitzen von Wasser oder Glykol einzubauen.

Worauf Sie achten müssen, wenn Sie sich für eine eigene Wärmepumpe entscheiden. Es gibt einige Dinge, die nur aus Erfahrung gelernt werden können:

• Die Startströme dieser speziellen Installation waren sehr anständig. Es waren nicht immer genügend Netzwerkressourcen vorhanden, um die Installation auszuführen. Wenn Sie eine ernsthafte Installation durchführen, ist es daher besser, einen dreiphasigen Kompressor zu verwenden und jeweils einen dreiphasigen Eingang zu liefern. Ja, nicht billig, aber für einen stabilen Start eines Einphasenkompressors ist ein elektronischer Stabilisator mit angemessener Leistung erforderlich, der auch nicht als billig bezeichnet werden kann.
• Eine Wärmepumpe an einem fertigen Kühlersystem liefert keine normale Raumtemperatur. Sie sind für eine andere Kühlmitteltemperatur ausgelegt, die diese Installationen, insbesondere hausgemachte, äußerst selten abgeben können.Aktualisieren Sie daher entweder das System (indem Sie mindestens die gleiche Anzahl von Kühlerabschnitten hinzufügen) oder installieren Sie Wasserböden.
• Wenn sich in einem Brunnen drei Wasserringe befinden, bedeutet dies nicht, dass eine hohe Belastung vorliegt. Sie müssen wissen, wie viel Wasser er mit seiner ständigen Auswahl geben kann.

Das Funktionsprinzip der Wärmepumpe

Die Besonderheit von Wärmepumpen besteht darin, dass sie aus natürlichen Energiequellen betrieben werden. Die Pumpe benötigt keinen Diesel, Strom oder feste Brennstoffe, um Wärmeenergie freizusetzen.
Die Energiequelle ist Wasser, Atmosphäre und Boden. Die Pumpen erzeugen keine Wärme, sondern übertragen sie einfach in das Gebäude. Dies verbraucht eine kleine Menge Strom.

Um ein Haus mit Wärme zu versorgen, benötigen Sie nur eine Wärmepumpe und eine Wärmequelle. Das Funktionsprinzip des Systems ähnelt dem eines herkömmlichen Kühlschranks, im Gegenteil. In diesem Fall wird die Wärme von außen abgeführt und an das Haus übertragen.

Ein wichtiger Punkt: Das Hauptelement in einem alternativen Heizsystem ist genau die Wärmepumpe, daher muss ihre Konstruktion sehr sorgfältig angegangen werden.
Die Pumpe besteht aus folgenden Elementen:

Merkmale der Luft-Luft-Wärmepumpe:

• Kompressor, der ein Zwischenelement des Systems ist;
• Verdampfer. Die Übertragung von Energie mit niedrigem Potential findet darin statt;
• eine Drosselklappe, durch die das Kältemittel (Freon) zum Verdampfer zurückkehrt;
• Kondensator, in dem Freon gekühlt und Wärmeenergie freigesetzt wird.

Die Pumpe arbeitet nach einem bestimmten Prinzip. Es sieht ungefähr so ​​aus:

Das Funktionsprinzip der Wärmepumpe. (Klicken um zu vergrößern)

1. Geringe Wärme, die von externen Energiequellen freigesetzt wird, wird über Rohre an den Verdampfer übertragen - an das erste Element in der Pumpenkonstruktion. Die Wärmeübertragung erfolgt durch Wärmeträger, die niedrigen Temperaturen standhalten und nicht gleichzeitig gefrieren können.
2. Hier wird die Wärme auf das Kältemittel übertragen, das in einem geschlossenen Kreislauf des Systems zirkuliert. Freon wird oft als Kältemittel verwendet.
3. Im Kompressor wirkt Hochdruck auf Freon, wodurch seine Temperatur erheblich erhöht wird.
4. In der nächsten Stufe gelangt das Kältemittel in den Kondensator, wo die Wärme an den Heizkreislauf übertragen wird. Infolgedessen gelangt die Wärme in den Raum und der Freon kehrt nach dem Abkühlen in einen flüssigen Zustand zurück.
5. Durch das Druckminderventil kehrt der Freon zum Verdampfer zurück, wo der Vorgang wiederholt wird.

Basierend auf dem Funktionsprinzip der Pumpe wird Strom nur für den Betrieb des Kompressors ausgegeben. Dies macht die Wärmepumpe zur wirtschaftlichsten Art der Wärmeübertragung.

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Ergebnisse

Zweifellos sind die Kosten für eine Wärmepumpe aus einer Klimaanlage um ein Vielfaches niedriger als für vorgefertigte Werksoptionen, selbst für in China hergestellte. Hier gibt es jedoch viele Nuancen: Sie müssen sich um die Quelle und Menge der zugeführten Wärme kümmern, die Länge der Wärmetauscher (Spulen) korrekt berechnen, die Automatisierung installieren, eine garantierte Leistung bereitstellen usw. Aber wenn Sie in der Lage sind, diese Probleme zu lösen, ist dies zweifellos von Vorteil. Lassen Sie sich von uns beraten: Im ersten Jahr ist eine Reserveheizung sowie ein Test- und Testlauf sehr wünschenswert. Es ist besser, diese im Sommer durchzuführen, damit vor dem Start Zeit bleibt, das Gerät zu überarbeiten der Heizperiode.

Vor- und Nachteile von Wärmepumpen

Zu den Pluspunkten Einsatz von Heizsystemen basierend auf dem Einsatz von Wärmepumpen kann zugeschrieben werden folgende:

• Rentabilität während des Betriebs;
• Umweltsicherheit von Anlagen;
• Brandschutz von Anlagen;
• Betriebssicherheit;
• Autonomie der Arbeit.

Die Nachteile umfassen:

• Hoher Preis;
• Die Komplexität des gesamten Werkkomplexes;
• Die Notwendigkeit größerer Reparaturen nach Ablauf der Lebensdauer, verbunden mit erheblichen Materialinvestitionen.