Erdwärmepumpen: Ein Leitfaden für Anfänger

Erdwärmepumpen sind die energieeffizienteste und umweltfreundlichste Methode zum Heizen und Kühlen, die es gibt — so — Es ist kein Wunder, dass in den Vereinigten Staaten jedes Jahr 50.000 neue Erdwärmepumpen installiert werden, so das Department of Energie. Während Erdwärmepumpen (auch als Erdwärmepumpen bekannt) können die Heiz- und Kühlkosten drastisch senken, sie sind teuer in der Installation – von 10.000 bis 30.000 US-Dollar – was wahrscheinlich der Hauptgrund dafür ist, dass es nicht mehr davon gibt Sie. Erdwärmepumpen kosten so viel, weil sie ein erdverlegtes Rohrleitungssystem benötigen, um Wärme mit dem Erdreich auszutauschen, das in konstante Temperatur von 57 Grad Fahrenheit ein paar Meter unter der Oberfläche, egal wo Sie sich befinden und wie die Lufttemperatur ist ist zufälligerweise.

Hausbesitzer, die in der Nähe eines großen Gewässers wohnen, sind im Vorteil, weil ein Teich oder See als Wärmequelle dienen kann im Winter und eine Wärmesenke im Sommer, und Wasserwärmepumpen sind billiger zu installieren als Erdwärmepumpen Einsen. Unabhängig davon, ob Sie ein Erd- oder Wasserquellensystem installieren, nutzen Sie Geothermie – und das ist erneuerbare Energie – und nur so viel fossile Brennstoffe verbrauchen, um Strom für ein Kältemittel bereitzustellen Kompressor, a

So funktionieren Erdwärmepumpen

Im Allgemeinen a Wärmepumpe funktioniert wie ein Kühlschrank oder eine Klimaanlage. Ein Kältemittel zirkuliert durch ein Rohrsystem, das in zwei getrennte Spulen geformt ist. In einem Satz – den Kondensatorspulen – wird das Kältemittel unter Druck gesetzt und kondensiert zu einer Flüssigkeit. Im anderen Set – den Verdampferschlangen – darf es verdampfen. Kondensation ist ein Prozess, der Wärme freisetzt, während Verdampfung ein Prozess ist, der Wärme absorbiert. Eine Wärmepumpe macht sich dies zunutze, indem sie den Luftstrom zwischen den beiden Wärmetauschersätzen nach Bedarf umschaltet und Luft aus dem anderen Wärmetauschersatz ablässt. Auf diese Weise tauscht eine Wärmepumpe Wärmeenergie mit der Umgebung aus.

Luftwärmepumpen, die am häufigsten vorkommen, tauschen Wärme mit Außenluft aus und funktionieren in kalten Klimazonen nicht gut, da die Luft nicht viel Wärme auszutauschen hat. Ungefähr 1,5 Meter unter der Erdoberfläche ist die Temperatur jedoch konstant, sodass eine Erdwärmepumpe fast überall funktionieren kann. Das Problem für Ingenieure besteht darin, dieses Reservoir an Wärmeenergie zu erschließen, und die Lösung besteht darin, zu laufen ein unterirdisches Rohrsystem, zirkulieren eine Flüssigkeit durch es und ziehen die Erdwärme aus dem Flüssigkeit.

Der Schlauch besteht aus PEX oder HDPE, beides Arten von Polyethylen-Kunststoff, und es ist entweder mit einer Mischung aus Wasser und Frostschutzmittel (typisch ist eine 25-prozentige Lösung), mit Wasser aus einem nahegelegenen Gewässer oder mit Grundwasser. Eine Umwälzpumpe hält sie in Bewegung und kann die Wärme über einen Wärmetauscher im Klimagerät der Wärmepumpe an die Kühlschlangen übertragen. Die Wärme wird dann von einem Gebläse durch ein Kanalsystem zirkuliert.

Arten von Loop-Systemen

Kreislaufsysteme für Erdwärmepumpen können offen oder geschlossen sein, wobei geschlossene Kreislaufsysteme am häufigsten vorkommen. Anlageninstallateure befüllen die Leitungen bei der Installation der Geothermie-Anlage mit einem Wasser-Frostschutz-Gemisch und müssen, sofern keine Undichtigkeiten vorliegen, nie nachgefüllt werden. Es gibt drei Arten von Closed-Loop-Systemen:

• ​Horizontale Schleifen, die für die meisten Anwendungen am kostengünstigsten sind, werden wie septische Abflussrohre verlegt. Zwei Rohre werden 5 Fuß tief in einer nebeneinander angeordneten Konfiguration eingegraben, oder ein Rohr wird 6 Fuß tief eingegraben und das andere wird darüber in einer Tiefe von 4 Fuß eingegraben.

• ​Vertikale Schleifensind eine Alternative, wenn der Boden für horizontale Loopings zu steinig ist oder der Platz nicht ausreicht. Ein oder zwei Löcher werden bis zu einer Tiefe von mehreren hundert Fuß gebohrt, um zwei unten verbundene Rohre aufzunehmen.

• ​Wasserquellenschleifenwerden in einem nahegelegenen See oder Teich mehrere Meter unter Wasser gelegt und ziehen Wärme aus dem Wasser, das in einer Tiefe von 1,5 bis 3 Meter ungefähr die gleiche Temperatur wie die umgebende Erde hat. Erdverlegte Rohre können sich auch durch Grundwasserleiter erstrecken und Wärme mit Grundwasser austauschen.

EinÖ​​Stiftschlaufensystemkann eingesetzt werden, wenn ein geeignetes Gewässer zur Verfügung steht. Anstelle eines Wasser-/Frostschutzgemisches nimmt es Wasser direkt aus der Wasserquelle auf, zirkuliert das Wasser durch die Wärmetauscher und entleert es je nach örtlichen Vorschriften wieder in das Gewässer oder in einen Entwässerungsgraben. Jedes dieser Systeme kann in Verbindung mit einem herkömmlichen Heizsystem wie einem Gas- oder Elektroofen verwendet werden, um einehybrid Systemdie die Wärmepumpe für zusätzliche Wärme nutzt, um die Energiekosten niedrig zu halten.

Vor- und Nachteile von Erdwärmepumpen

Die Installation einer Erdwärmepumpe mit horizontalem Kreislauf verändert das Landschaftsbild und ist auf einigen Geländearten oder bei stark bewaldeten Böden nicht durchführbar, weil, genau wie a septisches Abflussfeld, eine geothermische Schleife ist anfällig für das Eindringen von Baumwurzeln. Die Installation einer vertikalen Schleife kann Abhilfe schaffen, wenn eine horizontale Schleife nicht funktioniert, aber es ist teurer, da Löcher Hunderte von Fuß tief gebohrt werden müssen, oft durch das Grundgestein. Ein Wasserquellensystem ist am kostengünstigsten zu installieren, aber es ist eine Option nur für Grundstücke, die nahe genug an einem geeigneten Gewässer liegen.

Wenn Sie sich für die Installation einer Erdwärmepumpenanlage entscheiden, erhalten Sie folgende Vorteile:

• ​Niedrige Betriebskostendie die hohen Installationskosten in wenigen Jahren ausgleichen können. Einmal in Betrieb genommen, kosten Erdwärmepumpen 65 Prozent weniger als herkömmliche Heizsysteme. Obwohl eine Wärmepumpe mehr Strom verbraucht als eine konventionelle Gasheizung, verbraucht es insgesamt deutlich weniger Kraftstoff.

• ​Langlebigkeit.Wärmepumpen selbst halten etwa so lange wie Öfen oder 15 bis 20 Jahre und sind leicht zu ersetzen. Erdwärmeschleifen sind schwieriger zu ersetzen, aber das sollten Sie nie tun müssen, da sie 50 bis 100 Jahre halten.

• ​Saubere, emissionsfreie Wärme. Erdwärmepumpen sind sicher für die Umwelt und stellen keine Gefahr für Kohlenmonoxid Vergiftung im Haus. Die Emissionen sind im Wesentlichen null (abgesehen von den Emissionen im Zusammenhang mit der Stromerzeugung).

• ​Zusätzliche Energieeinsparungen.Sie können eine Wärmepumpe an Ihren Warmwasserbereiter anschließen und damit Wasser erhitzen. Dies ist nicht nur eine Energiesparstrategie, sondern auch sauberer als das Erhitzen von Wasser mit Gas oder Strom.

Die beiden wichtigsten Nachteile sind die Vorlaufkosten für die Installation und die Standortabhängigkeit.

Drei Fragen, die Sie sich stellen sollten

Wenn Sie sich fragen, ob Sie eine Erdwärmepumpe für Ihr Haus in Betracht ziehen sollten, stellen Sie sich Fragen wie:

​1. Hat mein Haus eine gute Lage?​

Wenn es sich in einer überfüllten städtischen Umgebung mit kommunalen Wasser- und Abwassersystemen befindet, haben Sie wahrscheinlich nicht viel Platz zum Graben und Sie werden wahrscheinlich nicht die erforderlichen Genehmigungen erhalten. Wenn es sich in einer stark abfallenden oder stark bewaldeten Umgebung befindet, kann die Installation ebenfalls unpraktisch sein.

​2. Liebe ich meine Landschaftsgestaltung so wie sie ist?​

Das erforderliche Graben ist störend, also muss man bereit sein für Veränderungen. Auch deshalb werden Erdwärmepumpen am besten im Neubau installiert, wenn die Landschaftsgestaltung noch zu entwickeln ist.

​3. Ist mein Haus dicht genug?​

Wärmepumpen liefern nicht so viel Wärme wie Öfen, und Sie verlieren viel davon durch unversiegelte Fenster und Lücken in schlecht gedämmten Böden und Decken. Das Abdichten von Lücken und die Aufrüstung der Dämmung sind eine Option, aber sie erhöhen die bereits hohen Vorlaufkosten für die Installation einer Erdwärmepumpe.