Was ist ein Wärmepumpensystem? Was Sie wissen sollten

Wenn Sie nicht vertraut sind Wärmepumpen, es gibt keine Zeit wie die Gegenwart, um das zu ändern. Im Jahr 2023 greifen Bundesanreize, um den Kauf und die Installation budgetärer zu gestalten. Und im Jahr 2030 wird Kalifornien mit dem Auslaufen beginnen Gasöfen.

Denn Wärmepumpen verbrauchen laut dem 50 Prozent weniger Energie als Elektro-Widerstandsöfen Umweltschutzbehörde (EPA), sind sie bereit, die wirtschaftlichste Heizoption für die Kalifornier sowie für Menschen in allen anderen Bundesstaaten zu werden, die dem Beispiel Kaliforniens folgen.

Was ist also dieses Haushaltsgerät, das „Wärme pumpt“? Die Idee ist nicht exotisch. Drehen Sie Ihre Fensterklimaanlage um und sie könnte als rudimentäre Wärmepumpe funktionieren. Aber wie zu erwarten, sind tatsächliche Wärmepumpen anspruchsvoller.

Was ist ein Wärmepumpensystem?

Eine Wärmepumpe ist ein elektrisches Gerät, das Wärme von außen nach innen und umgekehrt überträgt.

Die meisten Wärmepumpen haben Umschaltventile, die es ihnen ermöglichen, auch als Klimaanlagen zu fungieren. Die Hauptarbeitsteile sind ein Kompressor, der ein Kältemittel durch ein System aus Kupferschlangen zirkuliert, und ein Ventilator, um Luft in den Wohnraum zu zirkulieren.

Wärmepumpensysteme bestehen typischerweise aus zwei Einheiten, einer im Freien und einer im Innenbereich, die durch Kupferrohre verbunden sind, die durch die Wand des Gebäudes verlaufen. Der Kompressor steht normalerweise draußen.

Wie funktioniert eine Wärmepumpe?

Das Kühlsystem besteht aus zwei Schlangen (Kondensator und Verdampfer), die durch ein Expansionsventil getrennt sind, durch das ständig ein Kältemittel zirkuliert. In der Kondensatorspule setzt der Kompressor das Kältemittel unter Druck, um es zu einer Flüssigkeit zu kondensieren. Da bei diesem Prozess Wärme freigesetzt wird, ist die Kondensatorschlange immer heiß.

Die unter Druck stehende Flüssigkeit drückt gegen ein Expansionsventil am Ende der Spule. Wenn der Druck groß genug ist, öffnet sich das Ventil und sprüht das Kältemittel in die Verdampferschlangen, wo der plötzliche Druckabfall das Kältemittel in Dampf umwandelt.

Die Verdampfung entzieht dem umgebenden Medium (Luft, Boden oder Wasser) Energie. Diese strömt zurück in die Kondensatorschlange, um als Wärme freigesetzt zu werden, wenn das Kältemittel wieder unter Druck gesetzt wird.

Arten von Wärmepumpensystemen

Eine Kategorisierung ist möglich Wärmepumpen nach dem Medium, in dem sie Wärme austauschen.

Ein Luftquelle Pumpe erhält Wärme aus der Umgebungsluft. A Bodenquelle (oder geothermische) Pumpe holt es aus dem Boden, und a Wasserquelle Pumpe aus einem nahe gelegenen Gewässer. Erdreich- und Wasserwärmepumpen nutzen die stabilen Temperaturverhältnisse im Untergrund oder in einem Gewässer. Sie funktionieren in kalten Klimazonen besser als Modelle mit Luftquelle.

Eine andere Möglichkeit, Wärmepumpen zu kategorisieren, ist die Größe. Einheiten für das ganze Haus mit leistungsstarken Kompressoren können Ofen und Klimaanlage in einem zentralen Heiz-/Kühlsystem ersetzen. Die Kondensatorspule ist in einem Luftbehandler montiert, in dem sich auch ein Gebläse befindet.

Kleinere Wärmepumpen, sog Kanallose Mini-Splits, verfügen über ein oder mehrere wandmontierte Innengeräte mit jeweils eigenem Ventilator. Mini-Splits erzeugen genug Wärme für einen einzelnen Raum. Es gibt auch Mini-Split-Systeme mit einem einzigen Kompressor, der bis zu acht oder neun Wandgeräte versorgt.

Wo sind Wärmepumpen am häufigsten?

Sie finden sie hauptsächlich in Regionen mit gemäßigten Wintertemperaturen.

Nach Angaben der Landesverband der Bauherren, 75 % bis 77 % der Haushalte in den Ost-Süd-Zentral- und Südatlantik-Staaten haben sie, während 20 % der Haushalte in den West-Süd-Zentral-Staaten sie haben. Sie sind in den nördlichen Bundesstaaten nicht so verbreitet, weil die Lufttemperaturen zu kalt sind und die Installation von Boden- oder Wasserquellenmodellen teuer ist.

Die Situation ist jedoch nicht statisch. Die Hersteller arbeiten daran, effizientere Modelle zu entwickeln, die in kalten Klimazonen funktionieren. Außerdem können die Geräte mit zusätzlichen Widerstandsheizungen ausgestattet werden, um an kalten Tagen zusätzliche Wärme zu liefern.

Kauf einer Wärmepumpe

Die wichtigsten zu berücksichtigenden Eigenschaften sind die Heizleistung, gemessen in British Thermal Units (Btus), und die saisonale Energieeffizienzbewertung (SEER). Auch die Wärmeleistung wird oft in Tonnen gemessen, wobei eine Tonne 12.000 Btus entspricht.

Für die Dimensionierung einer Wärmepumpe gibt es zwei Faustregeln. Eine besteht darin, 30 Btus Wärme pro Quadratfuß Bodenfläche bereitzustellen. Die andere besteht darin, die gesamte Grundfläche durch 500 zu teilen, um die Anzahl der benötigten Tonnen zu bestimmen. Für einen HLK-Bauunternehmer ist es wichtig, Tests durchzuführen, um eine Einheit für ein bestimmtes Haus genau zu dimensionieren, damit sie die richtige Wärmemenge erzeugt.

SEER-Zahlen beginnen bei 13 (niedrige Effizienz) und steigen auf 21 oder 22 (hohe Effizienz). Ein Gerät mit einer hohen SEER-Zahl verbraucht weniger Strom, hat aber mehr bewegliche Teile und kostet mehr in Anschaffung und Wartung.

In der Praxis sollte ein System mit 16 SEER in gemäßigten Klimazonen ausreichend sein. Um die Leistung in einem kälteren Klima zu maximieren oder den Stromverbrauch zu minimieren, wählen Sie eine höhere SEER. Sie können den Energieverbrauch einer bestimmten Einheit und ihre monatlichen Kosten berechnen, indem Sie die Wärmeleistung in Btus durch SEER teilen. Sie erhalten das Ergebnis in Watt pro Stunde. Dann multiplizieren Sie das mit dem örtlichen Stromtarif.

Installation einer Wärmepumpe

Einige Mini-Split-Einheiten, wie z Mr. Cool DIY, kann von Hausbesitzern installiert werden. Wenn Sie sich damit nicht wohlfühlen, beauftragen Sie einen lizenzierten HLK-Techniker.

Das Außengerät wird auf einer Betonplatte oder Fußleisten montiert, um es hoch und trocken zu halten. Ein oder mehrere Innengeräte werden an Wänden oder in einem Lüftungsgerät installiert, das an die Rohrleitungen des Gebäudes angeschlossen ist. Die beiden Einheiten werden dann durch Kühlschläuche und elektrische Kabel verbunden, die durch die Wand verlaufen.

Da die meisten Wärmepumpen auch als Klimaanlagen fungieren, ist ein Ablaufschlauch für Kondensat enthalten, das bei Kälte von der Innenspule tropft.

Wartung der Wärmepumpe

Sowohl das Innen- als auch das Außengerät müssen routinemäßig gewartet werden, einschließlich des Austauschs der Luftfilter und der Staubentfernung von den Registern. Das Außengerät muss frei von Schnee, Blättern und anderem Schmutz gehalten werden, damit die Luft zirkulieren kann.

Gegebenenfalls müssen Sie die Verdampferschlange im Außengerät im Winter und im Innengerät im Sommer gelegentlich enteisen. Schalten Sie einfach den Strom aus und lassen Sie das Eis schmelzen, anstatt zu versuchen, es abzukratzen und möglicherweise die Spule zu beschädigen.

Chris Deziel ist seit mehr als 30 Jahren im Baugewerbe tätig. Er half beim Aufbau einer kleinen Stadt in der Wüste von Oregon von Grund auf und half bei der Gründung von zwei Landschaftsbauunternehmen. Er hat als Schreiner, Klempner und Möbellackierer gearbeitet. Deziel schreibt seit 2010 DIY-Artikel und hat als Online-Berater gearbeitet, zuletzt für den Pro Referral-Service von Home Depot. Seine Arbeiten wurden auf Landlordology, Apartments.com und Hunker veröffentlicht. Deziel hat auch wissenschaftliche Inhalte veröffentlicht und ist ein begeisterter Musiker.