Wie werden Erdwärmepumpen genutzt?

Erdwärmepumpen (GSHPs) werden für Unternehmen, die ihren CO2-Fußabdruck reduzieren und Energiekosten sparen möchten, immer beliebter. Im Gegensatz zu herkömmlichen Heizsystemen, die auf fossilen Brennstoffen basieren, nutzen GSHPs erneuerbare Energiequellen zum Heizen und Kühlen von Gebäuden. In diesem Artikel untersuchen wir, wie GSHPs funktionieren, welche Vorteile sie haben und wie Unternehmen sie implementieren können.

Was sind Erdwärmepumpen?

Erdwärmepumpen sind eine Art geothermisches Heiz- und Kühlsystem, das die natürliche Erdwärme nutzt, um die Temperatur im Inneren eines Gebäudes zu regulieren. Sie bestehen aus einer Schleife unterirdisch verlegter Rohre, einer Wärmepumpeneinheit und einem Verteilungssystem, das dem Gebäude erwärmte oder gekühlte Luft zuführt.

Die Rohrschleife, auch Erdschleife genannt, ist mit einer Mischung aus Wasser und Frostschutzmittel gefüllt. Während die Flüssigkeit durch den Kreislauf zirkuliert, nimmt sie im Winter Wärme aus dem Boden auf und gibt im Sommer Wärme wieder an den Boden ab.

Die Wärmepumpeneinheit ist für die Übertragung der Wärme vom Erdkreislauf an das Heiz- und Kühlsystem des Gebäudes verantwortlich. Es enthält einen Kompressor, einen Verdampfer, einen Kondensator und ein Expansionsventil, die zusammenarbeiten, um die Niedertemperaturwärme aus dem Erdreich in Hochtemperaturwärme für das Gebäude umzuwandeln.

Wie funktionieren Erdwärmepumpen?

Im Winter ist die Bodentemperatur wärmer als die Lufttemperatur, sodass das GSHP Wärme aus dem Boden aufnehmen und an das Heizsystem des Gebäudes übertragen kann. Der Kompressor in der Wärmepumpeneinheit erhöht die Temperatur der Wärme, indem er das Kältemittelgas komprimiert, das dann durch den Verdampfer und Kondensator strömt, um die im gesamten Gebäude verteilte Luft zu erwärmen.

Im Sommer ist der Vorgang umgekehrt. Das GSHP nimmt Wärme aus dem Gebäude auf und überträgt sie an den Erdkreislauf, wo sie an das kühlere Erdreich abgegeben wird. Die Wärmepumpeneinheit kühlt die Luft, indem sie sie über die Verdampferschlangen leitet, die das Kältemittel enthalten, das die Wärme aus der Luft aufnimmt.

Vorteile von Erdwärmepumpen

Der Einsatz von Erdwärmepumpen zum Heizen und Kühlen von Gebäuden bietet viele Vorteile. Zu den bedeutendsten Vorteilen gehören:

Energieeffizienz: GSHPs sind hocheffizient, mit einem Leistungskoeffizienten (COP) von bis zu 4,0. Das bedeutet, dass für jede Stromeinheit, die die Wärmepumpe antreibt, bis zu vier Einheiten Wärme erzeugt werden. Dies führt zu erheblichen Energieeinsparungen im Vergleich zu herkömmlichen Heizsystemen.

Reduzierter CO2-Fußabdruck: GSHPs nutzen erneuerbare Energiequellen, was bedeutet, dass sie weniger Treibhausgasemissionen verursachen als herkömmliche Heizsysteme, die auf fossilen Brennstoffen basieren.

Kosteneinsparungen: Obwohl die anfänglichen Installationskosten eines GSHP-Systems hoch sein können, können die langfristigen Kosteneinsparungen bei den Energierechnungen erheblich sein. Viele Unternehmen haben außerdem Anspruch auf staatliche Anreize und Steuergutschriften für die Installation erneuerbarer Energiesysteme wie GSHPs.

Geringer Wartungsaufwand: GSHP-Systeme haben wenige bewegliche Teile und erfordern wenig Wartung. Der Erdkreislauf kann 50 Jahre oder länger halten, und die Wärmepumpeneinheit hält normalerweise 15 bis 20 Jahre.

So implementieren Sie ein Erdwärmepumpensystem

Implementierung eines Erdwärmepumpe Das System erfordert eine sorgfältige Planung und Gestaltung, um sicherzustellen, dass das System effizient und effektiv ist. Hier sind einige Schritte, die Sie befolgen müssen:

Heiz- und Kühlbedarf ermitteln: Der erste Schritt besteht darin, den Heiz- und Kühlbedarf des Gebäudes zu ermitteln. Dies kann durch eine Lastberechnung erfolgen, die die Größe, Isolierung und Ausrichtung des Gebäudes berücksichtigt.

Wählen Sie das richtige System: Es gibt zwei Haupttypen von GSHP-Systemen: Closed-Loop- und Open-Loop-Systeme. Systeme mit geschlossenem Kreislauf zirkulieren ein Kältemittel durch einen geschlossenen Kreislauf von unter der Erde verlegten Rohren, während Systeme mit offenem Kreislauf Wasser aus einem Brunnen oder einem Oberflächengewässer ansaugen und es nach Gebrauch wieder ableiten. Geschlossene Systeme sind häufiger anzutreffen, da sie effizienter und einfacher zu warten sind.

Entwerfen Sie die Erdschleife: Die Erdschleife ist die wichtigste Komponente eines GSHP-Systems und ihre Gestaltung hängt vom Heiz- und Kühlbedarf des Gebäudes, der Bodenart und dem verfügbaren Platz ab. Die Erdschleife kann je nach verfügbarem Platz horizontal oder vertikal installiert werden.

Installieren Sie die Wärmepumpeneinheit: Die Wärmepumpeneinheit sollte an einem Ort installiert werden, der für Wartung und Reparatur leicht zugänglich ist. Außerdem sollte es in der Nähe des Verteilungssystems platziert werden, um den Wärmeverlust zu minimieren.

Verbinden Sie die Erdschleife und die Wärmepumpeneinheit: Die Erdschleife und die Wärmepumpeneinheit sollten über isolierte Kupfer- oder Polyethylenrohre verbunden werden. Der Anschluss sollte über einen Wärmetauscher erfolgen, um eine Kontamination der Erdkreislaufflüssigkeit zu verhindern.

Testen Sie das System: Sobald das System installiert ist, sollte es getestet werden, um sicherzustellen, dass es ordnungsgemäß funktioniert. Dazu gehört die Überprüfung des Flüssigkeitsstands im Erdkreislauf, des Kältemittelstands der Wärmepumpeneinheit und des Luftstroms des Verteilungssystems.

Abschluss

Erdwärmepumpen sind eine effiziente und nachhaltige Möglichkeit, Gebäude zu heizen und zu kühlen. Sie bieten viele Vorteile, darunter Energieeinsparungen, einen geringeren CO2-Fußabdruck und einen geringen Wartungsaufwand. Durch Befolgen der in diesem Artikel beschriebenen Schritte können Unternehmen ein GSHP-System implementieren, das ihren Heiz- und Kühlbedarf deckt und gleichzeitig ihre Umweltbelastung reduziert.