Geothermische Wärmepumpentechnologie nutzt die Energie

Wir wissen, dass geothermische Energie die Wärmeenergie der Erde nutzt, und die geothermische Wärmepumpentechnologie nutzt diese immense Wärmeenergie, um Heizung, Kühlung und elektrische Energie für unsere Häuser zu erzeugen.

Geothermie funktioniert als alternative Energiequelle, weil das Innere der Erde viel heißer ist als die Oberfläche. Geothermie ist eine erneuerbare Energiequelle, die sauber ist, da sie keine Umweltverschmutzung verursacht, und sich auch sehr gut zum Heizen und Kühlen von Häusern eignet.

Einer der größten Nachteile der Verwendung von Wärmepumpen zum Heizen oder Kühlen von Gebäude besteht darin, dass sie Wärme mit der sie umgebenden atmosphärischen Luft austauschen. Diese atmosphärische Temperatur variiert mit den Jahreszeiten und erreicht während eines Jahres heiße und kalte Extreme.

Wenn also eine andere Wärmequelle mit nahezu konstanter Temperatur verfügbar wäre, wo Wärme in den kälteren Jahreszeiten aufgenommen und in den heißeren Jahreszeiten abgeführt werden könnte, wäre der zum Heizen und Kühlen unserer Gebäude verwendete Kältekreislauf das ganze Jahr über effizienter als er nicht durch saisonale Temperaturextreme beeinträchtigt werden.

Rohre für geothermische Wärmepumpen

Eine geothermische Wärmepumpe (GHP) oder Erdwärmepumpe (GSHP) ist ein zentrales Heiz- und/oder Kühlsystem, das wie ein Kühlschrank funktioniert, jedoch umgekehrt, indem es Wärmeenergie aus einem Bereich entzieht und in einem anderen Bereich abführt.

Geothermische Wärmepumpen nutzen einen Heiz- und Kühlkreislauf, wobei der Boden als Medium verwendet wird, um im Sommer Wärme von seinem Kondensator abzuführen (Wärmesenke) und in den Wintermonaten Wärme zu absorbieren, indem er seinen Verdampfer verwendet (Wärmequelle). ).

Da die geothermische Wärmepumpe und die Erdwärmepumpensysteme das Erdreich oder den geothermischen Wasserlauf als Wärmequelle nutzen, arbeiten sie effizienter, da sie nicht von großen Temperaturschwankungen der darüber liegenden Luft beeinflusst werden. Im Gegensatz dazu entzieht eine Luftwärmepumpe der kälteren Außenluft Wärme und benötigt somit mehr Energie.

Ob Sie es glauben oder nicht, Sie müssen nicht sehr tief graben, nur etwa 2,5 Meter (8 Fuß) bis knapp unter die Frostgrenze, um die Erdoberfläche zu finden, die das ganze Jahr über eine ziemlich konstante Temperatur hat. Diese konstante Bodentemperatur hängt natürlich vom Breitengrad der Region ab, in der Sie leben, kann aber in den kälteren nördlichen Ländern etwa 6 °C (42 °F) und in den heißeren Ländern am Äquator fast 20 °C (69 °F) betragen.

Erdwärme aus Erdwärme hat im Allgemeinen eine zu niedrige Temperatur für die Stromerzeugung, kann aber für die Raumheizung, Kühlung und andere derartige Zwecke genutzt werden. Das bedeutet, dass Sie möglicherweise eine bodengestützte geothermische Wärmepumpe installieren können, um Ihr Haus entweder zu heizen oder zu kühlen, was es zu einer kostengünstigen Alternative zu herkömmlichen Öl- oder Gasheizungen macht.

Wie funktioniert Geothermie?

Geothermische Wärmepumpentechnologie verwendet ein langes Spiralrohrsystem aus Kunststoff (Polypropylen), wie in der Abbildung gezeigt, mit einem Durchmesser zwischen 20 mm und 75 mm (3/4 bis 3 Zoll). über 80 Meter (ca. 250′) lang horizontal im Boden vergraben.

Eine Wasserpumpe zirkuliert eine Wärmeträgerflüssigkeit, normalerweise Wasser mit einer Mischung aus Solesalz oder Frostschutzmittel, durch diese geschlossenen Kreislaufrohre, die die Kühl- oder Heizflüssigkeit transportieren, die allgemein als “Kältemittel” bekannt ist. Diese wärmeabsorbierende Flüssigkeit durchläuft einen Kreislauf aus Kondensieren (Wärme aufnehmen) und Verdampfen (Wärme abgeben), wodurch Wärme zwischen den Rohren und einem Wärmetauscher transportiert wird.

Während die Flüssigkeit durch die unterirdischen Rohre zirkuliert, nimmt sie Wärme aus dem Boden auf und bei ihrer Rückkehr fließt die jetzt wärmere Flüssigkeit durch den Wärmetauscher der Wärmepumpe, um die Wärme aus der Flüssigkeit zu extrahieren, die dann zum Heizen des Gebäudes verwendet wird. Die wieder gekühlte Flüssigkeit wird durch den Boden zurückgeleitet und setzt so den Kreislauf fort.

Im Gegensatz zu Kühlschränken und Klimaanlagen können Erdwärmepumpen in beide Richtungen arbeiten, heizen und kühlen, sodass durch Umschalten der Richtung des Wärmeflusses dasselbe System verwendet werden kann, um das gekühlte Wasser in den Sommermonaten zur Kühlung durch das Haus zu zirkulieren. Die Wärme wird auf denselben relativ kühlen Boden abgegeben, anstatt sie an die heißere Außenluft abzugeben, wie dies bei einer herkömmlichen Klimaanlage der Fall ist.

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Dadurch wird die aufgenommene Wärme über eine kleinere Temperaturdifferenz gepumpt, was zu einer höheren Effizienz und einem geringeren Energieverbrauch führt. Erdwärmepumpen sind nicht vollständig umweltfreundlich, da sie Strom zum Heizen oder Kühlen des Hauses verbrauchen, aber die Energiekosteneinsparungen mit einer Erdwärmepumpe sind erheblich und verbrauchen bis zu 60 Prozent weniger Strom als herkömmliche Wärmepumpen, da dies nicht erforderlich ist erzeugen ihre eigene Wärme, bewegen sie einfach von Ort zu Ort.

Moderne Technologie hat dazu beigetragen, Erdwärme zu einer wirtschaftlich tragfähigen Option für den Einsatz an jedem geografischen Standort zu machen. Für geothermische Energiesysteme stehen mehrere wichtige Designoptionen zur Verfügung, die nach ihrer Anordnung des Wärmefluids und des Erdwärmetauschers klassifiziert werden, wobei die horizontale Spiralschlange aufgrund ihrer Einfachheit und einfachen Installation am häufigsten vorkommt. Das sind keine tiefen Löcher, die man graben muss.

Geothermische Wärmepumpen für Erdwärme haben zwar höhere Investitionskosten, werden aber durch ihre niedrigeren Betriebskosten im Vergleich zu anderen Formen von Heiz- und Kühlsystemen (HLK) für Haushalte ausgeglichen. Im Allgemeinen ist die Lebensdauer geothermischer Wärmepumpentechnologiesysteme und ihrer Installationen viel länger als bei einem herkömmlichen Heiz- und Kühlsystem, aber ihr wirtschaftlicher Gesamtnutzen und ihre Amortisationszeit hängen in erster Linie von der Nutzung und den relativen Kosten des vom Versorgungsunternehmen bereitgestellten Stroms und der verwendeten Brennstoffe ab zum Heizen und Kühlen des Hauses.

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