Technologie zur Montage einer Wärmepumpe vom Wasser-Wasser-Typ mit Wärmeextraktion aus dem Brunnen

Wenn es unmöglich oder zu teuer ist, ein Privathaus mit Gas zu heizen, und die Verwendung fester Brennstoffe nicht bequem ist, warum nicht direkt aus der Umwelt Energie gewinnen? Eine der effektivsten Optionen, um die erforderlichen Joule zu erhalten, ist eine Wasser-Wasser-Wärmepumpe. Im Westen ist die industrielle Produktion solcher Einheiten seit langem etabliert und sehr gefragt. Ihre Kosten sind jedoch ziemlich hoch. Daher bleibt die Frage, eine Wärmepumpe mit eigenen Händen zu erstellen, sehr relevant.

Wie ist eine solche Wärmepumpe aufgebaut und funktioniert?

Grob gesagt funktioniert eine Wärmepumpe wie ein Kühlschrank, im Gegenteil. Der Kühlschrank entzieht einen Teil der Wärme, um die Temperatur in der Kammer zu senken. Daher erwärmt sich die Rückwand des Kühlschranks spürbar. Die Wärmepumpe „kühlt“ die Umgebung, indem sie das im Haushaltsheizsystem zirkulierende Kühlmittel erwärmt.

Typischerweise bestehen Wasser-Wasser-Wärmepumpen aus den folgenden Geräten:

• externer Stromkreis;
• Innenkontur;
• Verdampfer;
• Kondensator;
• Kompressor.

Der äußere Kreislauf ist ein Rohr, durch das das Grundwasser zirkuliert. Es tritt aus dem Bohrloch in das System ein, durchläuft den externen Stromkreis, gibt dem System Wärmeenergie mit geringem Potential und wird dann in ein anderes Bohrloch entladen. Manchmal befindet sich in einem externen Kreislauf, der in Wasser getaucht ist, eine spezielle Flüssigkeit namens „Sole“. Dies ist auch ein sehr effektiver Weg, um die Wärme in der Umgebung zu sammeln.

Beachten Sie! Befindet sich in der Nähe des Hauses ein offener Teich, kann dieser auch als Wärmequelle genutzt werden. Es besteht jedoch keine Notwendigkeit, Brunnen für die Entnahme und Ableitung von Grundwasser zu bohren.

Grundwasserwärme tritt in den Verdampfer ein. Das unter Druck stehende Kältemittel tritt hier durch das Kapillarloch ein. Der Druckabfall bewirkt einen Verdampfungsprozess und Wärme von den Innenwänden des Verdampfers wird auf das Kältemittel übertragen. Gasförmiges Kältemittel tritt in den Kompressor ein, wo es komprimiert wird, wonach es zum Kondensator geleitet wird.

Hier geht das Kältemittel wieder in einen flüssigen Zustand über und die entstehende Energie wird zur Erwärmung des Kühlmittels verwendet, das in den Rohren des Heizungssystems des Hauses zirkuliert. Somit wird die Wärmeenergie von Wasser mit niedrigem Potential in Energie mit hohem Potential umgewandelt, und selbst bei starkem Frost ist es möglich, ein Haus sehr effizient zu heizen. Dieser Vorgang ist im Diagramm der Wärmepumpe Wasser-Wasser deutlich dargestellt.

Das Wasser-Wasser-Wärmepumpendiagramm zeigt den Prozess der Gewinnung von Wärmeenergie aus der Umgebung mit niedrigem Potential in Energie mit hohem Potential zum Heizen eines Hauses und zum Heizen von Wasser

Die Qualität der Wärmepumpe hängt stark von Schwankungen der Wassertemperatur ab. Je stabiler die Temperatur, desto besser die Erwärmung. Im Brunnen liegt die Wassertemperatur das ganze Jahr über zwischen 7 und 12 Grad, was eine sehr effiziente Nutzung der Geräte ermöglicht. Um den Betrieb des Geräts zu automatisieren, wird ein Temperaturregler verwendet, der den Kompressor ein- und ausschaltet und die Temperatur in den Räumen auf einem bestimmten Niveau hält.

Wie mache ich ein solches Gerät selbst?

Eine hausgemachte Wasser-Wasser-Wärmepumpe ist ein Satz vorgefertigter Einheiten, die in der richtigen Reihenfolge angeschlossen werden müssen. Es sieht einfach aus, aber in der Praxis kann das Ganze durch den Mangel an kompetenten Berechnungen ruiniert werden. Sie sind erforderlich, um die optimale Kompressorleistung, den Durchmesser des Wärmetauscherrohrs sowie andere Systemparameter zu ermitteln. Nichtfachleute haben verschiedene Möglichkeiten, um dieses Problem zu lösen:

• Verwenden Sie spezielle Software (z. B. CoolPack 1.46 und Copeland).
• Verwenden Sie Online-Rechner, die auf den Websites der Hersteller solcher Geräte angeboten werden.
• Laden Sie einen Spezialisten ein, der Ihnen hilft, alles gegen eine Gebühr oder aus Freundlichkeit zu berechnen.

Nun zu jedem Detail im Detail.

Teil 1 - Kompressor

Der einfachste Weg, einen geeigneten Kompressor zu erhalten, besteht darin, ihn aus der Klimaanlage zu entfernen, beispielsweise aus einem LG-Split-System. Der Sieben-Watt-Kompressor hat eine Leistung von 9,7 kW zur Wärmeerzeugung und 7,5 kW zur Kühlung. Ein zusätzlicher Vorteil solcher Kompressoren ist der niedrige Geräuschpegel während des Betriebs.

Der Kompressor für die Wasser-Wasser-Wärmepumpe kann aus der alten Klimaanlage entfernt werden. Es ist vorzuziehen, ein Modell zu wählen, das für die Stromversorgung geeignet ist und lautlos arbeitet

Viele Kompressoren verwenden R22-Freon, dessen Siedepunkt -10 beträgt, Kondensation - +55. Im Jahr 2030 wird die Verwendung dieses Kältemittels verboten. Eine geeignetere Alternative könnte der „jungere“ Freon R422 sein. Sie können das Kältemittel jedoch nicht nur beim Erstellen einer Wärmepumpe, sondern auch zu jedem geeigneten Zeitpunkt wechseln.

Teil 2 - Kondensator

Zur Herstellung des Kondensators kann ein Edelstahltank von ca. 120 Litern verwendet werden. Es wird in zwei Hälften geschnitten, eine Kupferspule wird innen montiert, Schweißverbindungen mit einem 2-Zoll-Gewinde, dann werden die Hälften des Tanks durch Schweißen verbunden. Die Fläche der Spule, durch die das Kältemittel zirkuliert, wird nach folgender Formel berechnet:

PZ = MT / 0,8 RT, wobei:

• PZ - Bereich der Spule;
• МТ - vom System erzeugte Wärmeleistung, kW;
• 0,8 - Wärmeleitfähigkeitskoeffizient bei der Wechselwirkung von Wasser und Kupfer;
• RT - die Differenz der Wassertemperatur am Eingang des Systems und am Ausgang des Systems, Grad Celsius.

Für die Herstellung einer Spule ist ein Kupferrohr von einem halben Zoll, eine spezielle Kühlung oder eine saubere Installation geeignet. Die empfohlene Rohrwandstärke beträgt 1-1,2 mm. Um eine Rohrlänge der gewünschten Länge in eine Spule zu verwandeln, reicht es aus, sie auf eine beliebige geeignete Flasche zu wickeln, beispielsweise auf eine Gasflasche. Die Enden der Spule werden mit Sanitäradaptern herausgezogen. Verwenden Sie Flachs und eine Spannmutter, um die Dichtheit der Verbindung zu gewährleisten.

Um eine Spule für einen Wasser-Wasser-Wärmepumpenkondensator herzustellen, müssen Sie das Kupferrohr vorsichtig auf den Zylinder wickeln. Eine Metallschiene hilft dabei, die Steigung der Kurven zu fixieren

Bitte beachten Sie, dass sich der Einlass der Freon-Führung oben am Kondensator befinden muss, um die Bildung von Blasen zu verhindern.

Artikel 3 - Verdampfer

Ein Kunststoffzylinder von 127 Litern ist für die Rolle des Verdampfers geeignet. Es ist bequemer, wenn sie einen weiten Hals hat.Der Verdampfer wird ebenso berechnet wie der Kondensator. Ein Kupferrohr kann ohne Isolierung mit Kupferdraht verdrillt werden.

Ein hausgemachter Verdampfer für eine Wasser-Wasser-Wärmepumpe kann aus einem Kunststoffgehäuse mit weitem Hals hergestellt werden. Die Spule kann mit einer geringeren Kapazität verlegt werden, es ist jedoch bequemer, mit einem Zylinder von mehr als 120 l zu arbeiten

Experten empfehlen die Verwendung von "überfluteten" Verdampfern für improvisierte Wärmepumpen, bei denen das verflüssigte Kältemittel von unten in das Wasser gelangt und oben verdampft. Adapter können aus den Hälsen gewöhnlicher Plastikflaschen hergestellt werden, die mit Flachs und Dichtmittel befestigt sind. Standard-Abwasserrohre eignen sich zur Wasserversorgung und -ableitung. Wenn Sie ein Thermostatventil installieren, wickeln Sie es mit einem feuchten Tuch um, bevor Sie mit dem Löten der Rohre der Nivellierleitung beginnen, da dieses Element nicht auf mehr als 100 Grad erhitzt werden darf.

Freon Montage und Betankung

Um die vorbereiteten Geräte zu einem einzigen System zusammenzubauen, benötigen Sie ein Schweißgerät. Am Kompressoreinlass wird ein Füllventil empfohlen, das später nützlich sein wird. Anschließend sollte das System mit einer speziellen Vakuumpumpe auf Vakuum überprüft werden.

Um das System mit Freon zu füllen, benötigen Sie einen Zylinder mit mindestens 2 kg Kältemittel. Nach dem Auftanken wird empfohlen, einige Tage zu warten und den Druck im System zu überprüfen. Wenn es konstant bleibt, gibt es keine Lecks. Wenn der Druck abnimmt, können Sie die Stellen von Undichtigkeiten auf einfachste Weise bestimmen: mit Seifenlauge. Unerfahrene Handwerker wenden sich besser an einen Handwerker, der die Ausrüstung professionell und zuverlässig betankt.

Für die automatische Regelung des Systems wird empfohlen, ein einphasiges 40-A-Relais, eine 16-A-Sicherung, eine Schalttafel und eine DIN-Schiene zu verwenden. Es werden zwei Kapillartemperatursensoren benötigt: am Ausgang des Systems (die empfohlene Höchsttemperatur beträgt 40 Grad) und am Ausgang des Verdampfers (Abschalttemperatur beträgt 0 Grad, um ein Einfrieren des Systems zu verhindern). Wenn ein Regler verwendet wird, um die Messwerte beider Temperatursensoren zu berücksichtigen, sollte beachtet werden, dass seine Einstellungen bei einem Stromausfall fehlschlagen können.

So etwas scheint eine der Optionen für eine hausgemachte Wasser-Wasser-Wärmepumpe zu sein. Das Gerät ist von einem Metallgehäuse abgedeckt, auf dem das Bedienfeld montiert ist.

Nachdem das System fertig ist und seine Elemente an geeigneten Stellen platziert wurden, sollten zwei separate Brunnen für die Aufnahme und Ableitung von Grundwasser gebaut werden, um den externen Stromkreis zum System zu bringen. In Bereichen, in denen Bohrungen mit bestimmten Problemen verbunden sind, sollte dieses Problem zuerst behoben werden. Wenn die Brunnen nicht gebohrt werden können, müssen Sie möglicherweise eine andere Option für die Wärmepumpe wählen, z. B. Grundwasser.

Das folgende Video zeigt den Betrieb einer hausgemachten Wärmepumpe:

Einige hilfreiche Vorschläge

Bevor Sie mit der Herstellung einer Wärmepumpe fortfahren, müssen Sie den Grad der Wärmedämmung des Gebäudes bewerten und auf das maximale Niveau erhöhen. Andernfalls wird die Wirksamkeit dieses Systems gegen Null tendieren.

Verwenden Sie am besten eine Wärmepumpe mit Niedertemperaturheizsystemen. Meistens ist das Gerät an die "warmer Boden". Erfahrungen mit Systemen mit warmen Wänden, großen Heizkörpern usw. können erfolgreich sein. Der Wirkungsgrad des Systems ist umso höher, je höher der Temperaturunterschied zwischen externen und internen Schaltkreisen ist.

Um die Kosten für den Bau einer Wärmepumpe zu senken, wird empfohlen, eine zusätzliche Wärmequelle zu verwenden: Gas-, Elektro- oder Festbrennstoffkessel. Die erforderliche Kapazität und die Kosten für den Bau der Wärmepumpe werden geringer sein und die Kosten für die Heizung des Hauses werden reduziert.