Geotermalna toplotna črpalka za ogrevanje hiše naredite sami: naprava, zasnova, samomontaža

Ogrevanje in oskrbo s toplo vodo za zasebni dom lahko organizirate na različne načine, na primer s priključitvijo na centralno oskrbo s plinom ali preklopom ogrevalnih sistemov na porabo električne energije. Ali se strinjaš?

Lahko pa z lastnimi rokami sestavite geotermalno toplotno črpalko in učinkovito uporabite toploto zemlje za ustvarjanje udobnih življenjskih pogojev. Seveda je to precej delovno intenziven proces, a za tiste, ki so vsaj malo seznanjeni s tehnologijo, ne bo težko.

V našem članku bomo govorili o načelih delovanja in vrstah geotermalnih naprav. Povedali vam bomo, kako sami zgraditi toplotno črpalko iz odpadnega materiala. Poleg tega boste v članku našli strokovne nasvete o izbiri geoagregatov. In objavljeni videoposnetki bodo razkrili skrivnosti namestitve in principov delovanja geotermalnih črpalk.

Kako deluje geotermalna enota?

Algoritem delovanja geotermalne toplotne črpalke temelji na prenosu toplote iz vira z nizkim potencialom toplotne energije na hladilno tekočino. Zemlja tukaj poleti igra vlogo radiatorja, pozimi pa je aktiven vir toplote.

Razlika v temperaturah tal pomaga izboljšati splošno učinkovitost sistema in pomaga zmanjšati dejanske obratovalne stroške.

Delovanje geotermalne toplotne črpalke temelji na pojavu, ki mu pravimo toplotna vztrajnost. Temperatura zemlje na globini 6 metrov in manj skoraj natančno ustreza povprečni letni temperaturi zraka v regiji in se skozi koledarsko leto zelo malo spreminja.

V praksi trenutna hladilna tekočina vstopi v cevovod, ki se nahaja v tleh, in se tam segreje za več stopinj. Nato sestavek preide v enoto za izmenjavo toplote (ali uparjalnik) in prenese akumulirano toplotno energijo v notranji tokokrog sistema.

Princip delovanja geotermalnih naprav je podoben delovanju hladilnih sistemov. Zato se nekatere vrste toplotnih črpalk poleti uspešno uporabljajo kot klimatske naprave in z njihovo pomočjo hladijo zrak v stanovanjskih prostorih.

Hladilno sredstvo, ki deluje v zunanjem krogu, se segreje v uparjalniku, pretvori v plin in pošlje v kompresor. Tam se pod vplivom visokega pritiska skrči in se še bolj segreje.

Vroči plin prehaja v kondenzacijsko napravo in prenaša toplotno energijo na delovno hladilno sredstvo notranjega sistema, ki je odgovoren za ogrevanje hiše. Na koncu procesa se hladilno sredstvo, ki je izgubilo toploto, vrne na izhodiščno točko v tekočem stanju.

Katere so vrste geotermalnih naprav?

Geotermalne toplotne črpalke se med seboj razlikujejo po vrsti hladilne tekočine na notranjih in zunanjih konturah konstrukcije. Energijo naprava pridobiva iz zemlje, vode (podtalnice ali odprtega naravnega zbiralnika) ali zraka.

Znotraj stanovanjskih prostorov se toplotni vir uporablja za ogrevanje prostorov, ogrevanje vode in klimatizacijo.Glede na kombinacijo elementov in uporabljenih funkcij so sistemi razvrščeni v vrste: "zemlja-voda", "voda-voda" in "zrak-voda".

Možnost 1. Montaža po tehnologiji zemlja-voda

Črpalka zemlja-voda je ena najučinkovitejših alternativnih možnosti ogrevanja stanovanjskih prostorov. Načelo delovanja je sestavljeno iz odvzema toplotne energije iz zemlje s pomočjo sond ali kolektorjev in njenega prenosa v hišni sistem ogrevanja vode.

Geotermalne toplotne črpalke zemlja-voda so visokotehnološke napredne naprave. So izjemno zanesljivi in ​​izkazujejo visoko stopnjo učinkovitosti. Ne zahtevajo nenehnega posredovanja lastnikov pri svojem delu, zahtevajo pa strokovno servisiranje

Posebna instalacija pomaga implementirati tehnologijo, sestavljena iz geotermalnega toplotnega izmenjevalnika, ki se nahaja pod globino dejanskega zmrzovanja tal, in neposredno toplotne črpalke, ki deluje kot hladilnik, le obratno (obraten Carnotov cikel).

Kako naprava deluje

Naprava »zemlja-voda«, ki ogreva stanovanjske prostore z obnovljivo toploto, ki jo proizvaja prst, deluje po naslednjem algoritmu:

1. Delovna tekočina (slanica ali antifriz), ki se giblje vzdolž geotermalnega tokokroga, prevzame temperaturo tal in se skozi črpalko prenese v izmenjevalnik toplote - uparjalnik. Tam odda zbrano toploto freonu, sam pa se, ko se ohladi za 2-5 °C, vrne na izhodiščno točko.
2. Freon, obogaten s toplotno energijo, izhlapi in, ko prevzame plinasto stanje, vstopi v kompresorsko enoto. Tam se temperatura plina dvigne zaradi stiskanja in kondenzacije.
3. Toplotna energija se v ogrevalnem sistemu doma prenese na hladilno tekočino, freon pa ponovno prevzame tekočo obliko. Njegov tlak pade po prehodu skozi ekspanzijski ventil sistema in hladilno sredstvo se vrne nazaj v uparjalnik, da pridobi še en del vira.

Zaradi tega postopka je količina toplotne energije, odvzete iz zemlje in prenesena v ogrevalni sistem stanovanjske stavbe, več kot 4-krat večja od količine električne energije, porabljene za zagotovitev pravilnega delovanja kompresorske enote, obtočne črpalke. in krmilno enoto.

Mešanica glikola z dobrim indeksom viskoznosti, voda z alkoholom ali fiziološka raztopina - to so tekočine, ki ne zmrzujejo in se uporabljajo v sistemu zemlja-voda. So okolju prijazni, učinkovito sprejemajo toploto in jo prenašajo v črpališče

Dodaten bonus je, da ima sistem možnost delovanja v nasprotni smeri, torej za hlajenje. Res je, da izguba učinkovitosti doseže 20%, vendar se to šteje za upravičeno glede na visoko zmogljivost ogrevanja opreme.

Možnosti postavitve sistemov podzemne vode

Za ustvarjanje zunanje konture sistema zemlja-voda se uporabljajo polimerne cevi visoke trdnosti z dobrimi lastnostmi delovanja. Postavljeni so vodoravno, položeni na dno jame na način, ki spominja na razporeditev komunikacij za komplekse "topla tla".

Toplotna črpalka zemlja voda je zanesljiva, učinkovita in tiha pri delovanju, vendar njena namestitev stane veliko denarja in vzame veliko časa (vsaj 1 mesec za gradbene, montažne in prilagoditvene aktivnosti).To točko je treba upoštevati pred izbiro ogrevalnega sistema te vrste.

Pri namestitvi se uporablja površina 25-50 kvadratnih metrov. m za vsak posamezen kilovat instalirane moči črpalke. Globina jame je izbrana pod mejo zmrzovanja, natančne dimenzije in korak polaganja cevi pa se določijo z dodatnimi izračuni.

Za lastnike velikih posesti, ki so za ogrevanje doma izbrali geotermalno toplotno črpalko zemlja-voda, je priporočljiva vgradnja horizontalnih kolektorjev. Za lastnike majhnih parcel je primernejša namestitev globinskih sond, saj segajo daleč v zemljo in ne "požrejo" uporabne površine v bližini hiše.

Ozemlja, kjer so urejene komunikacije geotremalnih sistemov zemlje in vode, se ne uporabljajo več za kmetijske potrebe. Z njimi lahko ustvarimo čudovito travnato zelenico ali gredico s cvetočimi enoletnicami.

Vertikalna namestitev je veliko bolj problematična in vključuje uporabo profesionalne opreme. Na lokaciji se z vrtalno napravo izvrta vrtina do globine od 20 do 150 m, vanjo se spusti posebna geotermalna sonda in se priključi na črpalko, ki dovaja delovno tekočino v sistem ogrevanja doma.

Vertikalna sonda za geotermalni sistem zemlja-voda je sestavljena iz glave s povezanimi cevmi. Potopljen je v vodnjak z globino 18 m ali več. Natančno število vrtin in sond, potrebna globina potopitve in dejanski premer cevovoda se izračunajo za vsak primer posebej na podlagi podatkov, pridobljenih kot rezultat geoloških raziskav, ki jih izvajajo strokovnjaki na lokaciji.

Sondne cevi, ki potekajo iz izvrtanih vodnjakov, vstopijo v zbiralni vodnjak. Od njega do toplotne črpalke potekata 2 glavna voda (dovod in povratek), opremljena z izolacijsko prevleko. Premer cevi je odvisen od celotne prostornine sistema in prostora, ki ga je treba ogrevati. Včasih parametri dosežejo 160 mm.

Po grobih izračunih bo za ogrevanje stanovanjske stavbe s površino okoli 100 m2 potrebno približno 7,5 kW/h energije. V tem primeru bo treba vertikalne sonde za ustvarjanje ogrevalnega sistema zemlja-voda spustiti v tla 110-115 metrov ali pa bo treba za vodoravne komunikacije zavzeti 250 m2 sosednje površine (+)

Zaradi dejstva, da je v globini temperatura tal zaradi vpliva zemeljskega jedra vedno višja in stabilnejša, je vertikalna metoda polaganja ogrevalnega sistema priznana kot najučinkovitejša. Izkazuje visoko stopnjo učinkovitosti in zanesljivo deluje več let brez okvar ali okvar.

Možnost št. 2. Lastnosti toplotnih črpalk voda-voda

Geotermalni sistem voda-voda pri svojem delovanju uporablja toplotno energijo vodnega vira. To je mogoče, ker na velikih globinah temperatura vode in tal ostaja precej visoka in ohranja stabilne konstantne vrednosti vse leto.

Za vzpostavitev sistema voda-voda in pridobivanje toplotne energije nizkega potenciala lahko uporabite odprte zbiralnike (jezera, reke), vodnjake, vrtine in celo odpadno vodo iz tehnoloških ciklov industrijske proizvodnje (obratna oskrba z vodo).

Med toplotnimi črpalkami zemlja-voda in voda-voda ni bistvene strukturne razlike. Toda za kompleks, zgrajen na odprtem rezervoarju, so potrebni najmanj finančni in delovni stroški.Za namestitev niso potrebna obsežna vrtalna dela.

Cevni material s hladilno tekočino je preprosto opremljen z utežjo, potopljen v vodo in povezan s sistemom ogrevanja doma prek povezovalnih komunikacij.

Vendar je ta možnost možna le, če je zemljišče blizu vode in so vsi komunikacijski deli sistema pod nadzorom lastnikov. Če ni dostopa do odprte vode, se uporabi potencial podzemne vode.

Res je, da to vključuje resna izkopavanja in gradnjo kompleksnih struktur, na primer dodatnega vodnjaka, zasnovanega za odvajanje vode, ki teče skozi enoto za izmenjavo toplote.

Pri vgradnji toplotne črpalke voda-voda se ne vgradi ena, ampak dve vrtini. Delovna voda se vzame skozi eno in se po prehodu skozi izmenjevalnik toplote preusmeri v drugo, ki se nahaja v smeri gibanja talnih tokov. Pri postavitvi je treba upoštevati, da mora biti sprejemni vodnjak vsaj 6 metrov oddaljen od izhodnega vodnjaka in mora biti dolvodno.

Običajno instalacije voda-voda nameščen tam, kjer ni mogoče priključiti centralnih komunikacij ali uporabiti druge vrste hladilnih sredstev.

Strokovnjaki pravijo, da je tovrstno alternativno ogrevanje izjemno učinkovito v sodobnih stavbah, ki imajo minimalne toplotne izgube.

Pri izdelavi in ​​nameščanju geotermalnih ogrevalnih sistemov voda-voda z lastnimi rokami je zelo pomembno, da uporabite materiale z visoko stopnjo odpornosti proti koroziji, zmrzovanju in drugim agresivnim manifestacijam zunanjega okolja. Potem bo oprema trajala dolgo in lastniku ne bo povzročala težav

Če je hiša dobro izolirana, zaščitena pred prepihom, vlago in prodorom zmrznjenega zraka ali zgrajena z uporabo sodobnih tehnologij toplotne izolacije, se stroški ogrevalnega sistema znatno zmanjšajo zaradi možnosti nakupa črpalne opreme veliko nižje moči.

Možnost #3. Ureditev sistemov zrak-voda

Toplotna črpalka zrak voda uporablja najbolj dostopen, neomejen in obnovljiv naravni vir energije - zrak. Oprema deluje prek ventilatorjev in uparjalnikov, združenih v en sam kompleks.

Najbolj učinkovit je pri temperaturah do -15°C. Z agresivnejšim delovanjem izgubi precejšen del moči.

Toplotna črpalka zrak-voda stane bistveno manj kot modeli voda-voda in zemlja-voda. Modul je primeren za regije z relativno toplimi zimami. V hladnih severnih regijah, kjer zmrzali presegajo -20 ... 25 ° C, je namestitev zračne opreme nepraktična

Enota je izjemno priročna, saj lastnikom zasebnega doma ni potrebna posebna oprema za namestitev in zapletena inštalacijska dela.

Ne zahteva izkopavanja zemlje, vrtanja vodnjakov in drugih delovno intenzivnih dejavnosti. Enostaven za namestitev in ne zavzame veliko prostora. Lahko deluje pravilno, če je nameščen na strehi bivalnega prostora.

Geotermalno črpalko zrak-voda lahko namestite na lokaciji neposredno ob stanovanjskih zgradbah. Deluje tiho in ima moderen, privlačen videz, ki ne kvari celotne zasnove prostora

Glavne prednosti opreme so skoraj tiho delovanje in možnost ponovne uporabe toplote, ki se sprošča iz ogrevanega prostora v obliki odpadnega zraka, vode, plina, dima itd.

Lastniki sami izvajajo vzdrževanje sistema:

• čiste lopatice ventilatorja in zaščitne rešetke na izparilni enoti pred prahom, majhnimi odpadki in listi;
• namažite kompresor posebna sestava, navedena v navodilih proizvajalca;
• zamenjajte olje v napajalnih enotah (ventilator, kompresor) z določeno frekvenco;
• preverite celovitost napajalnega kabla napajalnik in bakrene cevi, po katerih hladilno sredstvo kroži po sistemu.

Poleg teh ukrepov proizvajalci črpalne opreme strankam močno svetujejo, naj spremljajo stanje termičnih senzorjev, ki odražajo delovanje krmilne enote.

Treba jih je obrisati, skrbno odstraniti prah in oljne madeže s površine. To bo podaljšalo "življenje" odsistemi zrak-zrak in bo naredil proces delovanja preprostejši in udobnejši.

Kako narediti enoto z lastnimi rokami?

Ne glede na to, kateri vir (zemlja, voda ali zrak) izberete za ogrevanje, bo za pravilno delovanje sistema potrebna črpalka.

Ta naprava je sestavljena iz naslednjih elementov:

• kompresorska enota (vmesni element kompleksa);
• uparjalnik, prenos nizko potencialne energije na hladilno tekočino;
• dušilni ventil, skozi katerega hladilno sredstvo najde pot nazaj v uparjalnik;
• kondenzator, kjer freon sprosti toplotno energijo in se ohladi na prvotno temperaturo.

Celoten sistem lahko kupite pri proizvajalcu, vendar bo to stalo spodoben znesek.Ko ni prostega denarja pri roki, je vredno izdelati toplotno črpalko z lastnimi rokami iz delov, ki so vam na voljo, in po potrebi kupiti manjkajoče rezervne dele.

Ko načrtujete namestitev geotermalnega ogrevalnega sistema v zasebni hiši, morate najprej poskrbeti za zmanjšanje ravni toplotnih izgub. Za to je treba stene izolirati s posebnim materialom, vrata in okenske okvirje opremiti s penastimi blazinicami, tla in strop pa zaščititi s penastimi ploščami. Potem bo največja količina toplote, ki jo sprosti črpalka, ostala v prostoru.

Ko se odločite za lastno izdelavo toplotne črpalke, morate vsekakor preveriti stanje električne napeljave in električnega števca v hiši.

Če so ti elementi dotrajani in stari, je potrebno pred začetkom del pregledati vsa področja, ugotoviti morebitne napake in jih odpraviti. Potem bo sistem takoj po zagonu deloval brezhibno in lastnikov ne bo motil s kratkimi stiki, požari v napeljavi ali izbitimi vtiči.

Metoda #1. Montaža iz hladilnika

Če želite toplotno črpalko sestaviti z lastnimi rokami, odstranite tuljavo, ki se nahaja na zadnji strani starega hladilnika. Ta del se uporablja kot kondenzator in je nameščen v zelo trpežni posodi, ki je odporna na agresivne temperature. Nanj je pritrjen pravilno delujoč kompresor, kot uparjalnik pa se uporablja preprost plastični sod.

Če se za ustvarjanje črpalke uporablja zelo star hladilnik, je bolje zamenjati freon v njem z novim. Tega ne boste mogli storiti sami, zato boste morali povabiti strokovnjaka s posebno opremo. Hitro bo zamenjal delovno tekočino in sistem bo deloval v želenem načinu

Pripravljeni elementi so povezani med seboj, nato pa je ustvarjena enota povezana z ogrevalnim sistemom preko polimernih cevi in ​​začne se delovanje opreme.

Navodila po korakih za sestavljanje toplotne črpalke iz hladilnika so opisana v Ta članek.

Metoda št. 2. Toplotna črpalka iz klimatske naprave

Za izdelavo toplotne črpalke se predela klimatska naprava in preoblikujejo nekatere glavne komponente. Najprej se zamenjata zunanja in notranja enota.

Uparjalnik, ki je odgovoren za prenos nizke toplote, ni dodatno nameščen, saj se nahaja v notranjem bloku enote, kondenzator, ki oddaja toplotno energijo, pa je nameščen v zunanjem bloku. Kot hladilni tekočini sta primerna tako zrak kot voda.

Če ta možnost namestitve ni primerna, je kondenzator nameščen v ločenem rezervoarju, ki je zasnovan za pravilno izmenjavo toplote med ogrevalnim virom in hladilno tekočino.

Sam sistem je opremljen s štiripotnim ventilom. Za to delo je običajno povabljen strokovnjak s strokovnim znanjem in izkušnjami pri vodenju tovrstnih dogodkov.

Sodobni split sistemi so pri nizkih temperaturah neučinkoviti, zato jih strokovnjaki ne priporočajo za samostojno izdelavo toplotnih črpalk.

V tretji možnosti je klimatska naprava popolnoma razstavljena na sestavne dele, nato pa se iz njih sestavi črpalka po tradicionalni splošno sprejeti shemi: uparjalnik, kompresor, kondenzator. Končana naprava je priključena na opremo za ogrevanje hiše in se začne uporabljati.

Na spletnem mestu je vrsta člankov o izdelavi toplotnih črpalk z lastnimi rokami, priporočamo, da preberete:

1. Kako narediti toplotno črpalko za ogrevanje hiše z lastnimi rokami: princip delovanja in montažni diagrami
2. Kako narediti toplotno črpalko zrak-voda: diagrami naprav in samomontaža

Nasveti za izbiro sistema

Namestitev opreme zemlja-voda je dražja od vseh drugih možnosti, saj zahteva globok izkop, ko je oprema nameščena navpično, ali veliko prosto površino pri vodoravnem polaganju komunikacij.

Ti parametri omejujejo uporabo sistema in bistveno zmanjšujejo njegovo privlačnost.

Namestitev črpalke voda-voda ima tudi nekaj omejitev. Če je v bližini dostopno vodno telo, lahko sistem postavite vanj. Pomanjkanje odprte vode bo povzročilo vrtanje vodnjakov in drenažnih vodnjakov, kar tudi ni poceni.

Črpalka zrak-voda ne predstavlja težav pri vgradnji in lahko deluje brezhibno tudi v večstanovanjskih stavbah, vendar se v hudih zimah z nizkimi temperaturami njena učinkovitost zmanjša in je za njeno podporo potreben vzporedni vir energije.

vendar ureditev geotermalnega ogrevanja Posledično odplača svoje stroške in začne proizvajati brezplačen vir, ki lastnikom omogoča, da živijo v najbolj priročnih, prijetnih in udobnih razmerah, ne da bi porabili veliko denarja za komunalne storitve.

Zaključki in uporaben video na to temo

Video jasno prikazuje, kako je ogrevalni sistem, ki temelji na geotermalni ogrevalni opremi zrak-voda, nameščen v veliki hiši iz plinskega silikatnega bloka. Razkrite so nekatere zanimive nianse v zvezi z namestitvijo opreme in objavljene so dejanske številke računov za komunalne storitve za mesec.

Kako deluje oprema zemlja-voda.Podroben opis strokovnjaka za namestitev geotermalnih toplotnih kotlov, priporočila in koristni nasveti za domače mojstre strokovnjaka na svojem področju.

Pravi uporabnik opreme deli svoje vtise o geotermalni toplotni črpalki.

Strokovni mehanik pove, kako narediti toplotno črpalko doma z močnim kompresorjem in cevnimi deli za izmenjavo toplote. Podrobna navodila v načinu po korakih.

Geotermalna črpalka za ogrevanje zasebnega gospodinjstva je uspešen način za ustvarjanje udobnih življenjskih pogojev tudi tam, kjer centralizirani komunikacijski sistemi in bolj običajni viri energije niso na voljo.

Izbira sistema je odvisna od teritorialne lege nepremičnine in finančnih zmožnosti lastnikov.

Ali imate izkušnje z izdelavo geotermalne toplotne črpalke? Prosimo, delite informacije z našimi bralci in predlagajte svojo možnost montaže. V spodnjem obrazcu lahko komentirate in pripnete fotografije svojih domačih izdelkov.