Wichtige Installationsdetails für Erdwärmepumpensysteme

Wissenschaftliche Planung und präzise Konstruktion gewährleisten einen hocheffizienten Betrieb

Mit der Weiterentwicklung der dualen Kohlenstoffstrategie Chinas erfreuen sich Erdwärmepumpen (EWP) aufgrund ihrer Energieeffizienz und Umweltfreundlichkeit im Wohn-, Gewerbe- und Industriesektor zunehmender Beliebtheit. Die Qualität der Installation wirkt sich jedoch direkt auf Leistung, Lebensdauer und Zuverlässigkeit des Systems aus. Branchenexperten haben wichtige Installationsdetails anhand realer Projekte zusammengefasst, um Praktikern als Orientierungshilfe zu dienen.

I. Voruntersuchung und Entwurf: Maßgeschneiderte Lösungen zur Risikominderung

1. Geologische und hydrologische Bewertung
   GSHP-Systeme benötigen ausreichende Wasserquellen mit geeigneter Wasserqualität (z. B. Schwebstoffe ≤ 50 mg/l, Sedimentgehalt ≤ 1/200.000). Bei unzureichenden Wasserquellen können Hybridsysteme (z. B. Wasserquelle + Kühlturm) eingesetzt werden. Bei schlechter Wasserqualität sind Vorbehandlungsanlagen wie Sandfilter oder Umkehrosmoseanlagen erforderlich.
   Fallstudie: Bei einem Projekt im Norden wurde die Grundwasserhärte nicht geprüft. Dies führte zu starker Ablagerung in Wärmetauschern und einem Effizienzverlust von 30 %. Nach der Installation eines Wasserenthärters wurde die Leistung wiederhergestellt.

2. Lastberechnung und Geräteauswahl
   Um eine Überdimensionierung zu vermeiden, ist eine genaue Berechnung der Kühl-/Heizlast je nach Gebäudetyp (z. B. Wohnhaus, Hotel, Fabrik) unerlässlich. Beispielsweise führte ein Hotelprojekt mit überdimensionierter Ausrüstung aufgrund des längeren, ineffizienten Betriebs zu einem um 25 % höheren Energieverbrauch.

3. Systemlayoutplanung
   Der Maschinenraum sollte sich in der Nähe von Wasserbrunnen oder Erdschleifenfeldern befinden, um die Rohrlänge zu minimieren. Wartungsraum (z. B. 1,2 m Abstand um die Hosteinheit) muss reserviert werden.

II. Installation und Bau: Standardisierte Abläufe zur Qualitätssicherung

1. Installation eines Erdwärmetauschers

• Bohrlochtiefe und -abstand: Um thermische Störungen zu vermeiden, werden vertikale Bohrlöcher in einer Tiefe von 80–150 m mit einem Abstand von 4–6 m empfohlen.

• Verfüllmaterial: Feiner Sand mit hoher Wärmeleitfähigkeit oder spezielle Verfüllmaterialien verbessern die Wärmeübertragungseffizienz.

• Druckprüfung: Nach der Installation muss ein hydrostatischer Test mit 0,8 MPa durchgeführt werden, wobei der Druck 24 Stunden lang gehalten werden muss, um sicherzustellen, dass keine Lecks vorhanden sind.

2. Bau eines Wasserbrunnens

• Brunnentiefe und Durchflussrate: Einzelne Brunnen sind typischerweise 80–150 m tief und weisen Durchflussraten auf, die den Anforderungen der Host-Einheit entsprechen (z. B. 0,5 m³/h pro 10 kW Kühlleistung).

• Maßnahmen gegen Verschlammung: Installieren Sie Sedimentfallen am Brunnenboden und Filter am Brunnenkopf und reinigen Sie die Brunnenwände regelmäßig.

3. Rohranschluss und Isolierung

• Schweiß- und Korrosionsschutz: Stahlrohre benötigen nach dem Schweißen eine Korrosionsschutzbehandlung (z. B. Epoxidbeschichtung).

• Dämmstärke: Wählen Sie die Dämmstärke auf Grundlage der Umgebungstemperatur (z. B. ≥50 mm Gummi-Kunststoff-Dämmung in nördlichen Regionen).

4. Installation der Elektro- und Steuerungssysteme

• Stromversorgungskonfiguration: Für Host-Einheiten mit hoher Leistung sind spezielle Kabel erforderlich (z. B. 16 mm² Kupferkabel für 30-kW-Einheiten).

• Intelligente Steuerung: Installieren Sie Temperatur-/Feuchtigkeitssensoren, Durchflussmesser und Fernüberwachungssysteme zur Energieoptimierung.

III. Inbetriebnahme und Abnahme: Strenge Tests zur Leistungssicherung

1. Systemspülung und Entlüftung
   Nach der Installation müssen die Rohre gespült werden (Fließgeschwindigkeit ≥ 1,5 m/s), um Verunreinigungen zu entfernen, und die Luft muss über automatische Entlüftungsöffnungen abgelassen werden.

2. Leistungstests

• Heiz-/Kühleffizienz: Muss 90 % der Auslegungswerte überschreiten (z. B. COP ≥ 4,0).

• Wassertemperaturschwankungen: Sollte während des Betriebs auf ±2 °C geregelt werden.

3. Akzeptanzkriterien
   Inspektionen müssen den Technisches Regelwerk für die Anlagentechnik von Erdwärmepumpen (GB 50366-2005) mit Schwerpunkt auf Rohrabdichtung, elektrischer Sicherheit und Energieeffizienzkennzahlen.

IV. Zukunftstrends: Intelligenz und Integration

Mit den Fortschritten im IoT werden sich GSHP-Systeme in Richtung "intelligenter Bedienung und Multi-Energie-Integration weiterentwickeln. Beispielsweise sagen KI-Algorithmen Lastschwankungen voraus, um die Leistung der Hosteinheit automatisch anzupassen, oder integrieren sie in Solar- und Energiespeichersysteme zur Verbesserung der Effizienz.