Pompă de căldură geotermică DIY pentru încălzirea locuinței: dispozitiv, proiectare, auto-asamblare

Încălzirea și furnizarea apei calde ale unei case private pot fi organizate în diverse moduri, de exemplu, prin conectarea la comunicațiile de alimentare cu gaz central sau prin trecerea sistemelor de încălzire la consumul de energie electrică. Sunteți de acord?

Și puteți asambla o pompă de căldură geotermală cu propriile mâini și puteți folosi în mod eficient căldura pământului pentru a crea condiții de viață confortabile. Desigur, acesta este un proces care consumă destul de mult timp, dar pentru cei care sunt cel puțin puțin versați în tehnologie, acest lucru nu va fi mare lucru.

În articolul nostru, vom vorbi despre principiile de funcționare și tipurile de instalații geotermale. Vă vom spune cum să construiți singuri o pompă de căldură din materiale improvizate. În plus, în articol veți găsi sfaturi pentru experți în alegerea geoagregatelor. Iar videoclipurile postate vor dezvălui secretele instalării și principiile de funcționare ale pompelor geotermale.

Cum funcționează o unitate geografică termică?

Algoritmul de funcționare a pompei de căldură geotermale se bazează pe transferul de căldură de la o sursă cu un potențial redus de energie termică la un purtător de căldură. Terenul de aici joacă rolul unui calorifer vara și este o sursă activă de căldură în sezonul de iarnă.

Diferențele de temperatură a solului ajută la îmbunătățirea eficienței generale a sistemului și reduc la costurile de operare reale.

La baza pompei de căldură geotermală se află fenomenul de inerție termică. Temperatura pământului la o adâncime de 6 metri și sub aproape corespunde exact temperaturii medii anuale a aerului din regiune și se schimbă foarte puțin pe tot parcursul anului calendaristic.

În practică, lichidul de răcire existent intră în conducta situată în pământ și este încălzit acolo cu mai multe grade. Apoi compoziția se duce la unitatea de schimb de căldură (sau evaporator) și transferă energia termică acumulată în circuitul sistemului intern.

Principiul funcționării instalațiilor geotermale este similar cu funcționarea sistemelor de refrigerare. De aceea, unele tipuri de pompe de căldură vara sunt utilizate cu succes ca aparate de aer condiționat și cu ajutorul lor răcesc aerul în spațiile rezidențiale

Refrigerantul care funcționează în circuitul extern este încălzit în evaporator, transformat în gaz și intră în compresor. Acolo, se contractă sub influența presiunii înalte și devine și mai fierbinte.

Gazul fierbinte trece în dispozitivul de condensare și emite energie termică lichidului de răcire de lucru al sistemului intern responsabil de încălzirea casei. La sfârșitul procesului, agentul frigorific care a pierdut căldura revine la punctul său de pornire în stare lichidă.

Ce sunt instalațiile geotermale?

Pompele de căldură geotermale diferă între ele în funcție de tipul de purtător de căldură pe contururile interne și externe ale structurii. Energia dispozitivului este obținută din sol, apă (ape subterane sau un rezervor natural deschis) sau aer.

În interiorul spațiului, resursa de căldură este utilizată pentru încălzirea camerelor, încălzirea apei și a aerului condiționat. În funcție de combinația de elemente și funcții utilizate, sistemele sunt clasificate în tipuri: „apă subterană”, „apă-apă” și „aer-apă”.

Opțiunea # 1. Ansamblu sol-apă

Pompa de apă subterană este una dintre cele mai eficiente opțiuni alternative de încălzire pentru clădirile rezidențiale. Principiul acțiunii sale este de a selecta cu ajutorul sondelor sau colectoarelor de energie termică din sol și de a o transfera într-un sistem de încălzire a apei casnice.

Pompele de căldură geotermale de apă Pământ sunt dispozitive progresive de înaltă tehnologie. Se caracterizează printr-o fiabilitate excepțională și demonstrează un nivel ridicat de eficiență. Nu necesită o intervenție constantă a proprietarilor în lucrare, ci au nevoie de servicii post-vânzare profesionale

Instalația specială, formată dintr-un schimbător de căldură geotermală situat sub adâncimea înghețării efective a solului, și pompa de căldură în sine, care funcționează ca un frigider, ajută la punerea în aplicare a tehnologiei, numai invers (ciclul invers Carnot).

Cum funcționează dispozitivul

Instalația de apă subterană, care încălzește spațiile de locuit din cauza căldurii regenerabile produse de sol, funcționează după următorul algoritm:

1. Lichidul de lucru (saramură sau antigel), care se deplasează de-a lungul circuitului geotermic, preia temperatura solului și este transferat schimbătorului de căldură - evaporator printr-o pompă. Acolo ea dă caldura colectată la freon, iar ea însăși, devenind mai rece cu 2-5 ° C, revine la punctul de plecare.
2. Îmbogățit cu energie termică, freonul se evaporă și, după ce a luat o stare gazoasă, intră în unitatea compresorului. Acolo, temperatura gazului crește datorită formelor de compresie și condens.
3. Energia termică este transferată lichidului de răcire din sistemul de încălzire casnică, iar freonul ia din nou o formă lichidă. Presiunea sa scade după trecerea prin valva de expansiune a sistemului și refrigerantul este returnat înapoi la evaporator pentru a obține o altă porțiune a resursei.

Ca urmare a acestei proceduri, cantitatea de energie termică preluată din sol și transferată în sistemul de încălzire a clădirii rezidențiale este de peste 4 ori mai mare decât cantitatea de energie electrică cheltuită pentru a asigura funcționarea corectă a unității compresorului, a pompei circulare și a unității de control.

Un amestec de glicol cu ​​un indice de vâscozitate bun, apă cu alcool sau soluție salină - acestea sunt lichidele ne congelante utilizate în sistemul de apă terestră. Sunt ecologice, iau căldura în mod eficient și o transportă la stația de pompare

Un bonus suplimentar este faptul că sistemul are capacitatea de a lucra în direcția opusă, adică pentru răcire. Este adevărat, pierderea eficienței ajunge la 20%, dar acest lucru este considerat justificat, având în vedere capacitatea ridicată de încălzire a echipamentului.

Opțiuni de plasare de la sol la apă

Pentru a crea conturul exterior al sistemului de apă pământ, se utilizează conducte de polimer cu rezistență ridicată, cu caracteristici bune de performanță. Acestea sunt așezate orizontal, așezându-se pe fundul gropii într-o manieră care amintește de aranjarea comunicațiilor pentru complexele „podea caldă”.

Pompa de căldură cu apă subterană este fiabilă, eficientă și liniștită în funcționare, cu toate acestea, instalarea ei costă bani decenți și necesită mult timp (cel puțin o lună pentru activități de construcție, instalare și punere în funcțiune). Acest aspect trebuie luat în considerare înainte de a decide cu privire la un sistem de încălzire de acest tip

La instalare, se folosește o suprafață de 25-50 de metri pătrați. m pentru fiecare kilowat individual de pompă montată cu putere. Adâncimea gropii este aleasă sub limita de înghețare, iar dimensiunile exacte și pasul de așezare a conductei sunt determinate printr-un calcul suplimentar.

Este recomandabil pentru proprietarii de exploatații de teren de dimensiuni mari, care au ales o pompă de căldură geotermală cu apă subterană pentru a-și încălzi casele pentru a instala colectorii orizontali. Proprietarii de parcele mici au mai multe șanse să instaleze sonde adânci, întrucât intră departe în sol și nu „mănâncă” suprafața utilă din apropierea casei

Teritoriile pe care sunt organizate comunicările sistemelor geotermale de apă-sol nu mai sunt utilizate în scopuri agricole. Ele pot fi împărțite într-un frumos gazon ierbos sau în albia cu flori cu anuale înflorite.

Instalarea verticală este mult mai problematică și presupune utilizarea de echipamente profesionale. Un puț de la o adâncime de 20 până la 150 m este găurit la șantier folosind o instalație de foraj, o sondă geotermică specială este coborâtă în ea și conectată la o pompă care alimentează lichidul de lucru sistemului de încălzire.

Sonda verticală pentru sistemul geotermic de apă pământ este un cap cu conducte conectate. Acesta este scufundat într-un puț cu o adâncime de 18 m sau mai mult. Numărul exact de puțuri și sonde, adâncimea cufundării necesare și diametrul real al conductei sunt calculate separat pentru fiecare caz în parte, pe baza informațiilor obținute ca rezultat al explorării geologice de către specialiștii din șantier.

Țevile de sondă care se extind din puțurile găurite intră în fantă. De la ea la pompa de căldură sunt 2 linii principale (alimentare și retur), echipate cu acoperire de izolare. Diametrul liniei depinde de volumul total al sistemului și de camera pe care doriți să o încălziți. Uneori parametrii ajung la 160 mm.

Conform estimărilor brute, va fi nevoie de aproximativ 7,5 kW / h de energie pentru încălzirea unei clădiri rezidențiale cu o suprafață de aproximativ 100 m2. În acest caz, sondele verticale pentru crearea unui sistem de încălzire „apă-uscat” vor trebui să fie coborâte în sol cu ​​110-115 metri, sau să fie preluate în comunicații orizontale 250 m2 din secțiunea adiacentă (+)

Datorită faptului că la o adâncime temperatura solului este întotdeauna mai ridicată și mai stabilă datorită influenței nucleului pământului, modul vertical de punere a sistemului de încălzire este recunoscut drept cel mai eficient. Demonstrează un nivel ridicat de eficiență și funcționează în mod fiabil timp de mai mulți ani, fără a da avarii și defecțiuni.

Opțiunea # 2. Caracteristici ale pompelor de căldură apă-apă

Sistemul geotermic apă-apă folosește energia termică a unei resurse de apă în activitatea sa. Acest lucru este posibil deoarece, la adâncimi mari, temperatura apei, la fel ca solul, rămâne destul de ridicată și menține indicatori stabili și constanți pe tot parcursul anului.

Pentru a echipa sistemul de apă-apă și a obține energie termică cu potențial redus, puteți utiliza corpuri de apă deschise (lacuri, râuri), puțuri, puțuri și chiar ape uzate din ciclurile tehnologice ale producției industriale (alimentarea cu apă inversă)

Nu există nicio diferență structurală fundamentală între o pompă de căldură apă subterană și o pompă de căldură apă-apă.Dar cele mai mici costuri financiare și de forță de muncă necesită un complex echipat pe baza unui rezervor deschis. Instalarea nu necesită activități de foraj la scară largă.

Materialul conductei cu un lichid de răcire este echipat pur și simplu cu o sarcină, cufundat în apă și conectat la sistemul de încălzire pentru locuințe, prin comunicații de conectare.

Cu toate acestea, această opțiune este posibilă numai dacă terenul este adiacent apei și toate părțile de comunicare ale sistemului sunt sub controlul proprietarilor. Dacă nu există acces la un rezervor deschis, se utilizează potențialul apei subterane.

Este adevărat, acest lucru implică lucrări serioase de teren și construcția de structuri complexe, de exemplu, un puț suplimentar, conceput pentru a descărca apa care trece prin unitatea de schimb de căldură.

Când instalați o pompă de căldură apă-apă, nu este dotată una, ci două puțuri. Apa de lucru este preluată printr-una și, trecând schimbătorul de căldură, este redirecționată către cel de-al doilea, care este situat în direcția de mișcare a fluxurilor solului. În timpul plasării, trebuie menționat faptul că puțul de primire trebuie să fie la cel puțin 6 metri de puțul de producție și trebuie să fie în aval

uzual instalații apă-apă Se montează acolo unde nu există nicio modalitate de a conecta comunicațiile centrale sau de a folosi alte tipuri de lichide de răcire.

Experții susțin că încălzirea alternativă de acest tip este extrem de eficientă în clădirile moderne care au o rată minimă de pierdere de căldură.

Atunci când faceți și instalați sisteme de încălzire geotermice apă-apă, este foarte important să utilizați materiale cu un nivel ridicat de rezistență la coroziune, îngheț și alte manifestări agresive ale mediului extern. Apoi, echipamentul va dura mult timp și nu va oferi proprietarului probleme

Dacă casa este bine izolată, protejată de curent, umiditate și intrarea aerului înghețat, sau construită folosind tehnologii moderne de izolare termică, costul sistemului de încălzire este semnificativ redus datorită posibilității de a achiziționa echipamente de pompare cu o putere mult mai mică.

Opțiunea # 3. Amenajarea sistemelor aer-apă

Pompa de căldură aer-apă folosește cea mai accesibilă, nelimitată și regenerabilă resursă de energie naturală - aer pentru funcționare. Echipamentele funcționează prin ventilatoare și evaporatoare, combinate într-un singur complex.

Este cel mai eficient la temperaturi de până la -15 ° C. Cu indicatori mai agresivi, pierde o parte semnificativă din putere.

Pompa de căldură aer-apă este semnificativ mai ieftină decât modelele apă-apă și sol-apă. Modulul este potrivit pentru regiunile cu ierni relativ calde. În regiunile nordice reci, unde înghețurile depășesc -20 ... 25 ° C, instalarea echipamentelor aeriene este considerată necorespunzătoare

Unitatea este extrem de convenabilă prin faptul că nu necesită proprietarii unei case particulare să aibă echipamente speciale pentru instalare și lucrări complexe de instalare.

Nu are nevoie de săpături, foraje de sondă și alte măsuri care necesită intensitate a forței de muncă. Ușor de instalat și nu ocupă mult spațiu. Poate funcționa corect, amplasat pe acoperișul camerei de zi.

Este posibilă instalarea unei pompe geotermale aer-apă pe un amplasament direct în apropierea clădirilor rezidențiale. Funcționează liniștit și are un aspect atractiv modern, fără a strica designul general al teritoriului

Principalele avantaje ale echipamentului includ funcționarea aproape silențioasă și posibilitatea de a reutiliza căldura degajată din camera încălzită sub formă de aer de evacuare, apă, gaz, fum etc.

Proprietarii efectuează întreținerea sistemului pe cont propriu:

• curățați lamele ventilatorului și grile de protecție la instalarea evaporatorului de praf, resturi mici și frunze;
• unge compresorul compoziție specială specificată în instrucțiunile producătorului;
• schimba uleiul în unități de alimentare (ventilator, compresor) cu o anumită frecvență;
• verificați integritatea cablului de alimentare conductă de alimentare și cupru prin care circulă agentul frigorific în sistem.

Pe lângă aceste acțiuni, producătorii de echipamente de pompare sfătuiesc cu tărie clienții să monitorizeze starea senzorilor termici care reflectă funcționarea unității de control.

Trebuie curățate îndepărtând ușor petele de praf și ulei de pe suprafață. Acesta va prelungi „viața” cusisteme aer-aer și va face procesul de operare mai simplu și mai confortabil.

Cum se face unitatea cu propriile mâini?

Indiferent de ce opțiune de resurse (pământ, apă sau aer) este selectată pentru încălzire, va fi necesară o pompă pentru ca sistemul să funcționeze corect.

Acest dispozitiv este format din elemente precum:

• unitate de compresor (element intermediar al complexului);
• evaporatortransmiterea energiei potențiale reduse la lichidul de răcire;
• supapă de accelerațieprin care agentul frigorific găsește calea de întoarcere la evaporator;
• condensatorunde freonul degajă energie termică și se răcește la temperatura inițială.

Puteți achiziționa un sistem complet de la producător, dar va costa o sumă decentă. Când nu există bani gratuite la îndemână, ar trebui să faceți o pompă de căldură cu propriile mâini din piesele disponibile și, dacă este necesar, să cumpărați piesele care lipsesc.

Atunci când planificați instalarea unui sistem de încălzire geotermală într-o casă privată, în primul rând, trebuie să aveți grijă pentru a reduce nivelul pierderilor de căldură. Pentru aceasta, pereții trebuie să fie izolați cu material special, ușile și ramele ferestrelor trebuie să fie prevăzute cu căptușeli din spumă, iar podeaua și tavanul trebuie protejate cu panouri din spumă. Apoi, căldura alocată de pompă în măsura maximă va rămâne în interior

Atunci când decizia de a face o pompă de căldură cu propriile mâini, trebuie să verificați cu siguranță starea cablului electric și a contorului electric disponibil în casă.

Dacă aceste elemente sunt uzate și vechi, este necesar să privim toate zonele, să detectăm posibile defecțiuni și să le eliminăm înainte de începerea lucrului. Apoi, sistemul imediat după pornire va funcționa perfect și nu va deranja proprietarii cu scurtcircuite, cabluri de incendiu și eliminarea blocajelor de trafic.

Metoda # 1. Asamblare de la frigider

Pentru a asambla pompa de căldură cu propriile mâini, scoateți bobina aflată în spatele frigiderului vechi. Această parte este folosită ca condensator și plasată într-un recipient cu rezistență mare, rezistent la temperaturi agresive. Un compresor care funcționează corespunzător este atașat de acesta și un simplu butoi de plastic este folosit ca evaporator.

Dacă se folosește un frigider foarte vechi pentru a crea pompa, este mai bine să înlocuiți freonul în acesta cu unul nou. Nu veți putea face acest lucru singuri, așa că va trebui să invitați un maestru cu echipament special. Acesta va înlocui rapid fluidul de lucru, iar sistemul va funcționa în modul corect

Elementele pregătite sunt interconectate, iar apoi unitatea creată este conectată la sistemul de încălzire cu ajutorul conductelor de polimer, iar echipamentul este pus în funcțiune.

O instrucțiune pas cu pas despre cum se asamblează o pompă de căldură dintr-un frigider este descrisă în acest articol.

Metoda 2. Pompa de caldura cu aer conditionat

Pentru a face o pompă de căldură, aparatul de aer condiționat este modificat și unele unități de bază sunt reamenajate. În primul rând, blocurile exterioare și interioare sunt schimbate.

Evaporatorul, care este responsabil pentru transferul de căldură scăzută, nu este instalat suplimentar, deoarece este disponibil în unitatea interioară a unității, iar condensatorul care transferă căldura este situat în unitatea exterioară. Atât aerul, cât și apa sunt adecvate ca purtător de căldură.

Dacă această opțiune de instalare nu este convenabilă, condensatorul este instalat într-un rezervor separat conceput pentru schimbul de căldură corect între resursa de încălzire și lichid de răcire.

Sistemul în sine este echipat cu o supapă cu patru căi.Un specialist cu abilități profesionale și experiență în desfășurarea de evenimente de acest fel este de obicei invitat pentru această lucrare.

Sistemele moderne de divizare sunt ineficiente la temperaturi scăzute, astfel încât profesioniștii nu recomandă utilizarea lor pentru fabricarea independentă a pompelor de căldură

În a treia versiune, aparatul de aer condiționat este complet dezasamblat în componentele sale, apoi pompa este completată de la ele conform schemei tradiționale general acceptate: evaporator, compresor, condensator. Dispozitivul terminat este conectat la echipamentul care încălzește casa și începe să folosească.

Site-ul are o serie de articole despre fabricarea pompelor de căldură cu propriile mâini, vă recomandăm să citiți:

1. Cum se face o pompă de căldură pentru încălzirea unei case cu propriile mâini: principiul funcționării și al schemei de asamblare
2. Cum se face o pompă de căldură aer-apă: diagrame ale dispozitivului și auto-asamblare

Sfaturi de sistem

Instalarea echipamentelor de apă terestră este mai scumpă decât toate celelalte opțiuni, deoarece necesită lucrări de excavare profundă, cu un aranjament vertical al echipamentului sau cu o suprafață liberă mare a unui amplasament cu amplasarea orizontală a comunicațiilor.

Acești parametri limitează utilizarea sistemului și reduc semnificativ atractivitatea acestuia.

Instalarea unei pompe apă-apă are, de asemenea, unele limitări. Dacă există un corp accesibil de apă în apropiere, puteți plasa sistemul în el. Lipsa apei deschise va duce la forarea puțurilor și a puțurilor de ocolire, ceea ce, de asemenea, nu este ieftin.

Pompa aer-apă nu prezintă probleme de instalare și poate funcționa corect chiar și în clădirile de apartamente, dar în timpul iernilor severe, cu indicatori de temperatură scăzută, eficiența acesteia scade și este necesară o sursă de energie paralelă pentru a o susține.

Cu toate acestea, aranjament de încălzire geotermală în consecință, își plătește costurile și începe să dezvolte o resursă gratuită, permițând proprietarilor să trăiască în cele mai convenabile, plăcute și confortabile condiții, fără a cheltui mulți bani pe facturile de utilități.

Concluzii și video util pe această temă

Videoclipul ilustrează modul în care un sistem de încălzire bazat pe echipamente geotermice de încălzire cu aer și apă este echipat într-o casă mare dintr-un bloc de silicat de gaz. Câteva nuanțe interesante cu privire la instalarea echipamentelor sunt dezvăluite și se anunță numărul real al facturilor de utilități pentru luna respectivă.

Cum funcționează echipamentul de ape subterane? O descriere detaliată de la un specialist în instalarea cazanelor termice geotermale, recomandări și sfaturi utile pentru stăpânii de acasă de la un profesionist din domeniul lor.

Un utilizator real al echipamentului împărtășește impresiile sale despre pompa termică geotermală.

Un lăcătuș profesionist spune cum să facă o pompă de căldură la domiciliu pe baza unui compresor puternic și a unor piese tubulare de schimb de căldură. Instrucțiuni detaliate pas cu pas.

O pompă geotermală pentru încălzirea unei locuințe private este o modalitate bună de a crea condiții de viață confortabile, chiar dacă nu sunt disponibile sisteme de comunicare centralizate și surse de energie mai familiare.

Alegerea sistemului depinde de locația teritorială a proprietății și de capacitățile financiare ale proprietarilor.

Aveți experiență în fabricarea unei pompe de căldură geotermale? Vă rugăm să partajați informații cu cititorii noștri, sugerați-vă versiunea montării. Puteți lăsa comentarii și atașa fotografii ale produselor de casă în formularul de mai jos.