Geothermische Heizsysteme für ein Landhaus: Do-it-yourself-Funktionen

Wir wissen, dass Geothermie die Wärme der Erde ist, und der Begriff „Geothermie“ wird oft mit Vulkanen und Geysiren in Verbindung gebracht. In Russland wird Geothermie vor allem im industriellen Maßstab genutzt; es gibt beispielsweise fernöstliche Kraftwerke, die die Wärme unseres Planeten nutzen.

Viele Menschen sind sich sicher, dass die Herstellung einer Erdwärmeheizung zu Hause mit eigenen Händen etwas aus der Science-Fiction ist. Nicht wahr? Aber das ist absolut nicht wahr! Mit der Entwicklung moderner Technologien ist die heimische Nutzung „grüner Energie“ durchaus möglich geworden.

Wir werden über die Funktionsweise alternativer Heizungen, ihre Vor- und Nachteile sprechen und sie mit herkömmlichen Heizsystemen vergleichen. Außerdem erfahren Sie, wie Sie den Wärmetauscher positionieren und eine Erdwärmeheizung mit Ihren eigenen Händen installieren.

Ein paar historische Fakten

Als in den 70er Jahren des letzten Jahrhunderts die Ölkrise ausbrach, entstand im Westen ein brennendes Bedürfnis danach Alternative Energiequellen. Zu dieser Zeit begann man mit der Entwicklung der ersten geothermischen Heizsysteme.

Heute sind sie in den Vereinigten Staaten, Kanada und westeuropäischen Ländern weit verbreitet.

In Schweden beispielsweise wird aktiv Wasser aus der Ostsee genutzt, dessen Temperatur +4°C beträgt. In Deutschland wird die Einführung von Erdwärmeheizungen sogar auf Landesebene gefördert.

In Russland gibt es Pauzhetskaya, Verkhne-Mutnovskaya, Okeanskaya und andere Geothermiekraftwerke. Es gibt jedoch nur sehr wenige Hinweise auf die Nutzung der Erdenergie in unserem Privatsektor.

Echte Vor- und Nachteile

Bedeutet die Tatsache, dass Erdwärme im privaten Sektor in Russland relativ wenig Verbreitung gefunden hat, dass die Idee die Kosten ihrer Umsetzung nicht wert ist? Vielleicht lohnt es sich nicht, dieses Thema weiterzuverfolgen? Es stellte sich heraus, dass dies nicht der Fall war.

Der Einsatz einer Erdwärmeheizung für Ihr Zuhause ist eine rentable Lösung.Und dafür gibt es mehrere Gründe. Dazu gehört die schnelle Installation von Geräten, die über einen langen Zeitraum ohne Unterbrechungen arbeiten können.

Wenn Sie in der Heizungsanlage hochwertiges Frostschutzmittel anstelle von Wasser verwenden, gefriert diese nicht und der Verschleiß ist minimal.

Wir listen weitere Vorteile dieser Heizungsart auf.

• Der Kraftstoffverbrennungsprozess ist ausgeschlossen. Wir schaffen ein absolut feuersicheres System, das im Betrieb keine Schäden an der Wohnung verursachen kann. Darüber hinaus entfallen eine Reihe weiterer Probleme im Zusammenhang mit dem Vorhandensein von Kraftstoff: Es ist nicht mehr erforderlich, nach einem Ort für die Lagerung des Kraftstoffs zu suchen, sich um seine Vorbereitung oder Lieferung zu kümmern.
• Erheblicher wirtschaftlicher Nutzen. Während des Betriebs der Anlage sind keine zusätzlichen Investitionen erforderlich. Die jährliche Wärmeversorgung erfolgt durch die Kräfte der Natur, die wir nicht kaufen. Natürlich wird beim Betrieb einer Wärmepumpe elektrische Energie verbraucht, aber die erzeugte Energiemenge übersteigt die verbrauchte Energiemenge deutlich.
• Umweltfaktor. Die geothermische Beheizung eines privaten Landhauses ist eine umweltfreundliche Lösung. Das Fehlen eines Verbrennungsprozesses verhindert die Freisetzung von Verbrennungsprodukten in die Atmosphäre. Wenn viele Menschen dies erkennen und ein solches Wärmeversorgungssystem weit verbreitet wird, werden die negativen Auswirkungen des Menschen auf die Natur um ein Vielfaches verringert.
• Kompaktheit des Systems. Sie müssen in Ihrem Zuhause keinen separaten Heizraum einrichten. Benötigt wird lediglich eine Wärmepumpe, die beispielsweise im Keller aufgestellt werden kann.Die voluminöseste Kontur des Systems befindet sich unter der Erde oder unter Wasser; Sie werden sie nicht auf der Oberfläche Ihres Standorts sehen.
• Multifunktionalität. Das System kann sowohl zum Heizen in der kalten Jahreszeit als auch zum Kühlen in der Sommerhitze eingesetzt werden. Das heißt, es ersetzt nicht nur Ihre Heizung, sondern auch Ihre Klimaanlage.
• Akustischer Komfort. Die Wärmepumpe arbeitet nahezu geräuschlos.

Die Entscheidung für ein geothermisches Heizsystem ist kostengünstig, auch wenn Sie Geld für den Kauf und die Installation der Ausrüstung ausgeben müssen.

Als Nachteil des Systems nennen sie übrigens genau die Kosten, die für die Installation und Inbetriebnahme des Systems anfallen würden. Sie müssen die Pumpe selbst und einige Materialien kaufen und Arbeiten zur Installation des externen Verteilers und des internen Kreislaufs durchführen.

Allerdings amortisieren sich diese Kosten bereits in den ersten Betriebsjahren. Der nachträgliche Einsatz eines im Erdreich verlegten oder in Wasser getauchten Kollektors ermöglicht erhebliche Einsparungen.

Darüber hinaus ist der Installationsprozess selbst nicht so kompliziert, dass für die Durchführung externe Spezialisten hinzugezogen werden müssten. Wenn Sie nicht bohren, können Sie alles andere selbst erledigen.

Es sei darauf hingewiesen, dass einige Handwerker, um Geld zu sparen, gelernt haben, Erdwärme zu sammeln DIY-Wärmepumpe.

Über geothermische Heizquellen

Für die Erdwärmeheizung können folgende Quellen terrestrischer Wärmeenergie genutzt werden:

• hohe Temperatur;
• niedrige Temperatur.

Zu den Hochtemperaturquellen zählen beispielsweise Thermalquellen. Sie können verwendet werden, ihr Umfang ist jedoch durch den tatsächlichen Standort solcher Quellen begrenzt.

Während diese Art von Energie in Island aktiv genutzt wird, liegen Thermalwässer in Russland weit entfernt von besiedelten Gebieten. Sie sind in Kamtschatka am stärksten konzentriert, wo Grundwasser als Kühlmittel genutzt und in Warmwassersysteme eingespeist wird.

Wir verfügen aber über alle notwendigen Voraussetzungen für den Einsatz von Niedertemperaturquellen. Hierzu eignen sich die umgebenden Luftmassen, Erde oder Wasser.

Zur Gewinnung der benötigten Energie kommt eine Wärmepumpe zum Einsatz. Mit seiner Hilfe wird das Verfahren durchgeführt, um die Umgebungstemperatur nicht nur zum Heizen, sondern auch zur Warmwasserversorgung eines Privathaushalts in Wärmeenergie umzuwandeln.

Das Funktionsprinzip einer solchen Heizung

Wenn Sie mit der Funktionsweise vertraut sind Klimaanlage oder Kühlschrank, dann ist die Ähnlichkeit dieser Prozesse mit dem Funktionsprinzip der Erdwärmeheizung offensichtlich. Die Basis des Systems ist eine Wärmepumpe, die an zwei Kreisläufe angeschlossen ist – einen externen und einen internen.

Um in jedem Haus ein herkömmliches Heizsystem zu organisieren, müssen Rohre für den Transport von Kühlmittel und Heizkörpern installiert werden, damit beim Erhitzen Wärme in die Räumlichkeiten strömt. In unserem Fall werden auch Rohre und Heizkörper benötigt. Sie bilden die Innenkontur des Systems. Kann dem Diagramm hinzugefügt werden warmer Boden.

Die Außenkontur wirkt deutlich größer als die Innenkontur, deren Ausmaße jedoch erst bei der Planung und Montage beurteilt werden können. Im Betrieb ist es unsichtbar, da es sich unter der Erde oder unter Wasser befindet. In diesem Kreislauf zirkuliert klares Wasser oder Frostschutzmittel auf Ethylenglykolbasis, was sehr zu bevorzugen ist.

Kühlmittel Im externen Kreislauf wird es auf den Zustand der Umgebung erhitzt, in der es eingetaucht ist, und in „erwärmter“ Form an die Wärmepumpe weitergeleitet. Dadurch wird konzentrierte Wärme an den internen Kreislauf übertragen, wodurch das Wasser in Rohren, Heizkörpern und Fußbodenheizungen erwärmt wird.

Das Schlüsselelement, das das gesamte System belebt, ist also die Wärmepumpe. Wenn Ihr Zuhause über eine gewöhnliche Waschmaschine verfügt, dann wissen Sie: Diese Pumpe nimmt ungefähr die gleiche Fläche ein.

Für den Betrieb benötigt es Strom, verbraucht aber nur 1 kW und erzeugt 4-5 kW Wärme. Und das ist kein Wunder, denn die Quelle „zusätzlicher“ Energie ist bekannt – die Umwelt.

Zwei Arten von Wärmetauscherstandorten

Es gibt zwei Möglichkeiten, ein Privathaus mit Niedertemperaturenergie aus Umweltelementen zu heizen. Die Basis des Systems ist in allen drei Fällen eine Erdwärmepumpe.

Der interne Kreislauf bleibt bei jeder Heizmethode unverändert und der Hauptunterschied besteht in der Position des externen Kreislaufs.

Die Erdwärmeheizung ist mit einem Wärmetauscher ausgestattet, der sich an der folgenden Stelle befindet:

• vertikal — in Brunnen liegen, die den Grundwasserleiter durchdringen oder nicht durchdringen;
• horizontal — Wärmetauscher der Systeme werden in Form einer Art Spule in einer Grube oder einem offenen Behälter platziert.

Jede der hier aufgeführten Heizungsarten zeichnet sich durch ihre eigenen Eigenschaften, Nachteile und Vorteile aus.

Wenn Sie beabsichtigen, ein solches Heizsystem mit Ihren eigenen Händen zu bauen, werden Sie daran interessiert sein, mehr über jeden Typ zu erfahren.

Variante 1. Vertikale Platzierung des externen Kollektors

Diese Art der Erwärmung basiert auf einem interessanten Naturphänomen: In einer Tiefe von 50–100 m oder mehr von der Erdoberfläche hat die Erde das ganze Jahr über die gleiche und konstante Temperatur von 10–12 °C.

Um diese Erdenergie nutzen zu können, ist es notwendig vertikale Brunnen bohren. Die Technologie ähnelt fast der Vorbereitung einer Wasseraufnahmequelle.

Um die Landschaft so weit wie möglich zu erhalten, können mehrere Rohre vom gleichen Ausgangspunkt aus gebohrt werden, jedoch in unterschiedlichen Winkeln.

Der Außenkreislauf des Systems wird direkt in diesen Brunnen installiert. Dadurch können Sie die Wärme effektiv von der Erde ableiten. Natürlich kann man diese Methode kaum als einfach und kostengünstig bezeichnen.

Dies ist dann relevant, wenn das an das Haus angrenzende Gebiet bereits bebaut ist und eine Störung seiner Landschaft unpraktisch ist. Die Bohrtiefe eines Brunnens kann 50 bis 200 Meter betragen.

Die spezifischen Parameter des Brunnens hängen von der geologischen Situation am Standort und den Parametern des zukünftigen Bauwerks ab. Die Lebensdauer dieser Konstruktion beträgt ca. 100 Jahre.

Um eine vertikale Version des Systems mit einem Wärmetauscher zu installieren, der die Energie des Grundwassers entzieht, müssen Sie zwei wasserführende Brunnen bohren.

Aus einem von ihnen, dem so genannten Debitauslass, wird mit einer Pumpe Wasser angesaugt, das nach der Wärmeübertragung in den zweiten, aufnehmenden Auslass abgelassen wird.

Option 2. Horizontale Anordnung des Erdkollektors

Um den externen Kreislauf für die horizontale Heizung zu verlegen, müssen Sie wissen, bis zu welcher Tiefe der Boden in Ihrem Gebiet gefriert.

Die Rohre werden in vorbereiteten Gräben unterhalb des Gefrierpunkts verlegt und bedecken einen ziemlich großen Raum: um ein Haus mit einer Fläche von 200 bis 250 Quadratmetern zu heizen. m, Sie müssen ungefähr 600 m² nutzen. m Wärmetauscher. Das sind sechshundert Quadratmeter.

Es ist klar, dass unter solchen Bedingungen der Umfang der Aushubarbeiten erheblich sein wird. Darüber hinaus müssen Sie in Ihrem Plan die Lage von Bäumen und anderer Vegetation auf dem Gelände berücksichtigen, um diese nicht einzufrieren. Beispielsweise sollten Sammelrohre nicht näher als eineinhalb Meter von Bäumen entfernt liegen.

Diese Installationsmethode wird in der Regel dann verwendet, wenn das Gelände gerade für den Bau erschlossen wird. Alle Berechnungen und Pläne für den Bau eines Ferienhauses, die Organisation seiner Heizung und die Planung des Grundstücks werden am besten gleichzeitig durchgeführt.

Eintauchen eines horizontalen Wärmetauschers in ein Reservoir

Diese Methode erfordert einen besonderen Standort des Haushalts – in einer Entfernung von etwa 100 m von einem Stausee ausreichender Tiefe. Darüber hinaus darf das angegebene Reservoir nicht bis zum Boden zufrieren, an dem sich die Außenkontur des Systems befindet. Und dafür darf die Fläche des Stausees nicht weniger als 200 Quadratmeter betragen. M.

Der offensichtliche Vorteil dieser Methode besteht darin, dass keine zwingenden arbeitsintensiven Aushubarbeiten erforderlich sind, obwohl Sie immer noch an der Unterwasserposition des Kollektors herumbasteln müssen. Für die Durchführung solcher Arbeiten ist außerdem eine Sondergenehmigung erforderlich.

Am wirtschaftlichsten ist jedoch immer noch eine Geothermieanlage mit Wasserenergie.

Machen Sie es selbst: Was und wie

Wenn Sie eine Erdwärmeheizung selbst installieren möchten, ist es besser, den externen Kreislauf fertig zu kaufen. Natürlich denken wir nur über Möglichkeiten nach, den externen Wärmetauscher horizontal zu positionieren: unter der Erdoberfläche oder unter Wasser.

Es ist viel schwieriger, einen vertikalen Brunnenkollektor selbst zu installieren, wenn Sie nicht über die entsprechende Ausrüstung und Bohrkenntnisse verfügen.

Eine Wärmepumpe ist kein sehr großes Gerät. Es wird nicht viel Platz in Ihrem Zuhause einnehmen. Schließlich ist er in seiner Größe beispielsweise mit einem herkömmlichen Festbrennstoffkessel vergleichbar. Den internen Stromkreis Ihres Hauses daran anzuschließen, ist keine schwierige Aufgabe.

Tatsächlich wird alles genauso gemacht wie beim Organisieren und Heizungsverkabelung Verwendung traditioneller Wärmequellen. Die Hauptschwierigkeit liegt im Design des externen Schaltkreises.

Die beste Option wäre die Verwendung eines Stausees, wenn dieser in einer Entfernung von nicht mehr als 100 m gefunden wird. Seine Fläche muss 200 m² überschreiten. m und die Tiefe beträgt 3 m (durchschnittlicher Gefrierparameter). Wenn Ihnen dieses Gewässer nicht gehört, kann es schwierig werden, eine Nutzungsgenehmigung zu erhalten.

Handelt es sich bei dem Stausee um einen Teich auf Ihrem Grundstück, wird die Sache einfacher. Das Wasser aus dem Teich kann vorübergehend abgepumpt werden. Dann ist die Arbeit an der Unterseite ganz einfach: Sie müssen die Rohre spiralförmig verlegen und in dieser Position fixieren.

Aushubarbeiten sind lediglich für das Ausheben eines Grabens erforderlich, der für den Anschluss des externen Kreislaufs an die Wärmepumpe erforderlich ist.

Nachdem alle Arbeiten abgeschlossen sind, kann der Teich wieder mit Wasser gefüllt werden. In den nächsten hundert Jahren soll der externe Wärmetauscher einwandfrei funktionieren und seinem Besitzer keine Probleme bereiten.

Wenn Sie über ein Grundstück verfügen, auf dem Sie lediglich Wohnraum bauen und einen Garten anlegen müssen, ist die Planung eines horizontalen Erdwärmetauschers sinnvoll.

Dazu sollten Sie die Fläche des zukünftigen Kollektors vorab berechnen, basierend auf den oben bereits angegebenen Parametern: 250-300 qm. m Kollektor pro 100 qm. m beheizte Fläche des Hauses.

Die Gräben, in denen die Leitungen verlegt werden sollen, müssen unterhalb des Gefrierpunktes des Bodens ausgehoben werden.

Besser noch: Entfernen Sie einfach den Boden bis zur Gefriertiefe, verlegen Sie die Rohre und bringen Sie den Boden dann wieder an seinen Platz. Die Arbeit ist arbeitsintensiv und komplex, aber mit großem Willen und Entschlossenheit können Sie sie erledigen.

Kosten und Amortisationsaussichten

Die Kosten für die Ausrüstung und deren Installation beim Bau einer Erdwärmeheizung hängen von der Leistung der Anlage und dem Hersteller ab.

Jeder wählt einen Hersteller aufgrund seiner eigenen Überlegungen und Informationen über den Ruf und die Zuverlässigkeit einer bestimmten Marke. Die Leistung hängt jedoch von der zu versorgenden Raumfläche ab.

Unter Berücksichtigung der Energie schwanken die Kosten für Wärmepumpen in folgenden Bereichen:

• bei 4-5 kW – 3000-7000 konventionelle Einheiten;
• bei 5-10 kW – 4000–8000 konventionelle Einheiten;
• bei 10-15 kW – 5000-10000 konventionelle Einheiten.

Rechnet man zu diesem Betrag noch die Kosten hinzu, die für die Durchführung der Installationsarbeiten anfallen (20-40 %), dann kommt man auf einen Betrag, der für viele absolut unrealistisch erscheint.

Aber all diese Kosten werden sich in einem sehr angemessenen Zeitrahmen amortisieren. Für den Strom, der zum Betrieb der Pumpe benötigt wird, fallen künftig nur noch geringe Kosten an. Und das ist alles!

Wie die Praxis zeigt, ist die Erdwärmeheizung besonders für Häuser mit einer beheizten Gesamtfläche von 150 Quadratmetern von Vorteil. m. Innerhalb von fünf bis acht Jahren amortisieren sich alle Kosten für die Installation von Heizsystemen in diesen Häusern vollständig.

Während Erdwärmeheizungen bei Eigentümern von Privathäusern nicht besonders gefragt sind, wissen die Bewohner der südlichen Regionen bereits die Wirksamkeit von Solaranlagen zu schätzen. Technologie Solarheizkonstruktionen ist recht einfach und seine Effizienz und Praktikabilität werden durch langjährige Erfahrung im Einsatz in westlichen Ländern und unseren Landsleuten bestätigt.

Weitere Informationen zu alternativen Energiequellen finden Sie unter Dieser Artikel.

Schlussfolgerungen und nützliches Video zum Thema

Wenn es für Sie einfacher ist, visuelle Informationen wahrzunehmen, können Sie in diesem Video mit eigenen Augen genau sehen, wie ein Geothermiesystem funktioniert, und mehr darüber erfahren, wer von dieser Art der Heizung profitiert und warum.

Wir laden Sie ein, sich ein kurzes Video anzusehen, in dem der Besitzer eines horizontalen Erdkollektors über seine Eindrücke vom Betrieb spricht.Darüber hinaus erfahren Sie in diesem Video mehr über die laufenden Kosten, die mit dem Betrieb einer Erdwärmeheizung verbunden sind.

Jeder Eigentümer eines Privathauses entscheidet selbst, ob er die Dienste von Ressourcenversorgungsorganisationen in Anspruch nimmt oder sich nur auf sich selbst verlässt. Dabei lässt er sich von einer ganzen Reihe von Überlegungen leiten.

Das Ziel, das wir uns gesetzt haben, besteht nicht darin, Sie zu einer vorgefertigten Schlussfolgerung zu drängen, sondern Ihnen Informationen über Möglichkeiten zur Lösung des Problems mitzuteilen, mit dem Sie konfrontiert sind.

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