DIY geotermalna pompa ciepła do ogrzewania domu: urządzenie, konstrukcja, samodzielny montaż

Zaopatrzenie w ogrzewanie i ciepłą wodę w prywatnym domu można zorganizować na różne sposoby, na przykład poprzez podłączenie do centralnej komunikacji gazowej lub przełączenie systemów grzewczych na zużycie energii elektrycznej. Zgadzasz się

I możesz zmontować geotermalną pompę ciepła własnymi rękami i skutecznie wykorzystać ciepło ziemi, aby stworzyć komfortowe warunki życia. Oczywiście jest to dość czasochłonny proces, ale dla tych, którzy są przynajmniej trochę zaznajomieni z technologią, nie będzie to wielka sprawa.

W naszym artykule omówimy zasady działania i rodzaje instalacji geotermalnych. Powiemy Ci, jak sam zbudować pompę ciepła z improwizowanych materiałów. Ponadto w tym artykule znajdziesz porady ekspertów dotyczące wyboru geo-agregatów. A zamieszczone filmy ujawnią sekrety instalacji i zasady działania pomp geotermalnych.

Jak działa termiczna jednostka geo?

Algorytm działania geotermalnej pompy ciepła opiera się na przenoszeniu ciepła ze źródła o niskim potencjale energii cieplnej do nośnika ciepła. Ziemia tutaj odgrywa rolę grzejnika latem i jest aktywnym źródłem ciepła w sezonie zimowym.

Różnice temperatur gleby przyczyniają się do poprawy ogólnej wydajności systemu i obniżenia rzeczywistych kosztów operacyjnych.

Podstawą geotermalnej pompy ciepła jest zjawisko bezwładności cieplnej. Temperatura ziemi na głębokości 6 metrów i poniżej prawie dokładnie odpowiada średniej rocznej temperaturze powietrza w regionie i zmienia się bardzo niewiele w ciągu roku kalendarzowego

W praktyce istniejący płyn chłodzący wchodzi do rurociągu znajdującego się w ziemi i jest tam ogrzewany o kilka stopni. Następnie kompozycja trafia do jednostki wymiany ciepła (lub parownika) i przenosi zgromadzoną energię cieplną do wewnętrznego obwodu systemu.

Zasada działania instalacji geotermalnych jest podobna do funkcjonowania systemów chłodniczych. Dlatego niektóre typy pomp ciepła w lecie są z powodzeniem stosowane jako klimatyzatory i za ich pomocą chłodzą powietrze w pomieszczeniach mieszkalnych

Czynnik chłodniczy działający w obwodzie zewnętrznym jest podgrzewany w parowniku, zamieniany na gaz i dostaje się do sprężarki. Tam kurczy się pod wpływem wysokiego ciśnienia i staje się jeszcze gorętszy.

Gorący gaz przepływa do urządzenia skraplającego i oddaje energię cieplną roboczemu chłodzącemu układowi wewnętrznemu odpowiedzialnemu za ogrzewanie domu. Pod koniec procesu czynnik chłodniczy, który stracił ciepło, wraca do punktu początkowego w stanie ciekłym.

Co to są instalacje geotermalne?

Geotermalne pompy ciepła różnią się między sobą rodzajem nośnika ciepła na wewnętrznych i zewnętrznych konturach konstrukcji. Energia urządzenia jest uzyskiwana z gleby, wody (wody gruntowej lub otwartego naturalnego zbiornika) lub powietrza.

Wewnątrz pomieszczeń źródło ciepła służy do ogrzewania pomieszczeń, podgrzewania wody i klimatyzacji. W zależności od kombinacji zastosowanych elementów i funkcji, systemy są podzielone na typy: „woda gruntowa”, „woda woda” i „powietrze woda”.

Opcja nr 1. Zespół ziemia-woda

Pompa wody gruntowej jest jedną z najskuteczniejszych alternatywnych opcji ogrzewania budynków mieszkalnych. Zasadą jego działania jest wybór za pomocą sond lub kolektorów energii cieplnej z gleby i przekazanie jej do domowego systemu ogrzewania wody.

Geotermalne pompy ciepła ziemia-woda to zaawansowane technologicznie, postępowe urządzenia. Charakteryzują się wyjątkową niezawodnością i wykazują wysoki poziom wydajności. Nie wymagają stałej interwencji właścicieli w pracę, ale potrzebują profesjonalnej obsługi posprzedażnej

Specjalna instalacja, składająca się z geotermalnego wymiennika ciepła umieszczonego poniżej głębokości faktycznego zamarzania gleby oraz samej pompy ciepła, która działa jak lodówka, pomaga wdrożyć technologię, tylko na odwrót (cykl odwrotny Carnota).

Jak działa urządzenie

Instalacja wody gruntowej, która ogrzewa pomieszczenia mieszkalne z powodu odnawialnego ciepła wytwarzanego przez glebę, działa zgodnie z następującym algorytmem:

1. Płyn roboczy (solanka lub płyn niezamarzający), poruszający się po obwodzie geotermalnym, mierzy temperaturę gleby i jest przenoszony do wymiennika ciepła - parownika przez pompę. Tam oddaje zgromadzone ciepło freonowi, a ona sama, stygnie o 2-5 ° C, wraca do punktu wyjścia.
2. Wzbogacony w energię cieplną freon odparowuje i po przejściu w stan gazowy wchodzi do agregatu sprężarkowego. Tam temperatura gazu wzrasta z powodu kompresji i kondensacji.
3. Energia cieplna jest przekazywana do chłodziwa w systemie ogrzewania domu, a freon ponownie przyjmuje postać płynną. Jego ciśnienie spada po przejściu przez zawór rozprężny układu, a czynnik chłodniczy jest zawracany z powrotem do parownika w celu uzyskania kolejnej części zasobu.

W wyniku tej procedury ilość energii cieplnej pobranej z gleby i przekazanej do systemu grzewczego budynku mieszkalnego jest ponad 4 razy większa niż ilość energii elektrycznej zużytej, aby zapewnić prawidłowe działanie zespołu sprężarki, pompy kołowej i jednostki sterującej.

Mieszanina glikolu o dobrym wskaźniku lepkości, woda z alkoholem lub roztwór soli fizjologicznej - to niezamarzające ciecze stosowane w systemie woda-ziemia. Są przyjazne dla środowiska, skutecznie pobierają ciepło i transportują je do stacji pomp

Dodatkowym bonusem jest fakt, że system ma zdolność do pracy w przeciwnym kierunku, czyli do chłodzenia. To prawda, że ​​utrata wydajności sięga 20%, ale jest to uważane za uzasadnione, biorąc pod uwagę wysoką zdolność grzewczą urządzenia.

Opcje umieszczania gruntów na wodzie

Aby utworzyć zewnętrzny kontur systemu ziemia-woda, stosuje się rury polimerowe o wysokiej wytrzymałości i dobrych właściwościach użytkowych. Są one umieszczone poziomo, leżąc na dnie wykopu w sposób przypominający układ komunikacji dla kompleksów „ciepłej podłogi”.

Pompa ciepła gruntowo-wodna jest niezawodna, wydajna i cicha w działaniu, jednak jej instalacja kosztuje przyzwoite pieniądze i zajmuje dużo czasu (co najmniej 1 miesiąc na budowę, instalację i uruchomienie). Należy wziąć to pod uwagę przed podjęciem decyzji o instalacji grzewczej tego typu

Podczas instalacji stosuje się powierzchnię 25-50 metrów kwadratowych. m na każdy kilowat mocy zamontowanej pompy. Głębokość wykopu wybiera się poniżej granicy zamarzania, a dokładne wymiary i skok układania rur określa się na podstawie dodatkowych obliczeń.

Wskazane jest, aby właściciele dużych gruntów, którzy wybrali gruntową pompę geotermalną do ogrzewania swoich domów, aby zainstalować kolektory poziome. Właściciele małych działek częściej instalują głębokie sondy, ponieważ idą daleko w głąb ziemi i nie „jedzą” przydatnego obszaru w pobliżu domu

Terytoria, na których organizowane są połączenia systemów geotermalnych wód gruntowych, nie są już wykorzystywane do celów rolniczych. Można je podzielić na piękny trawiasty trawnik lub kwietnik z kwitnącymi jednorocznymi roślinami.

Instalacja pionowa jest znacznie bardziej problematyczna i wymaga użycia profesjonalnego sprzętu. W miejscu wiercenia wierci się studnię o głębokości od 20 do 150 m, w której umieszcza się specjalną sondę geotermalną i podłącza ją do pompy, która dostarcza płyn roboczy do domowego systemu grzewczego.

Pionową sondą systemu geotermalnego woda-woda jest głowica z połączonymi rurami. Jest zanurzony w studni o głębokości 18 m lub większej. Dokładną liczbę studni i sond, głębokość wymaganego zanurzenia oraz rzeczywistą średnicę rurociągu oblicza się osobno dla każdego konkretnego przypadku, na podstawie informacji uzyskanych w wyniku badań geologicznych przez specjalistów na tym terenie

Rury sondy wychodzące z wywierconych studni wchodzą do studni kolektora. Od niego do pompy ciepła są 2 główne linie (zasilanie i powrót), wyposażone w powłokę izolacyjną. Średnica linii zależy od całkowitej objętości systemu i pomieszczenia, które chcesz ogrzać. Czasami parametry sięgają 160 mm.

Według przybliżonych szacunków potrzeba około 7,5 kW / h energii do ogrzania budynku mieszkalnego o powierzchni około 100 m2. W takim przypadku pionowe sondy do stworzenia systemu grzewczego „woda gruntowa” będą musiały zostać obniżone do ziemi o 110-115 metrów lub wykonane w ramach komunikacji poziomej 250 m2 sąsiedniej sekcji (+)

Ze względu na fakt, że na głębokości temperatura gleby jest zawsze wyższa i bardziej stabilna ze względu na wpływ rdzenia ziemi, pionowy sposób układania systemu grzewczego jest uznawany za najbardziej skuteczny. Wykazuje wysoką wydajność i niezawodnie działa przez wiele lat, nie powodując awarii i awarii.

Opcja nr 2. Cechy pomp ciepła typu woda-woda

System geotermiczny woda-woda wykorzystuje w swojej pracy energię cieplną zasobu wodnego. Jest to możliwe, ponieważ na dużych głębokościach temperatura wody, podobnie jak gleby, pozostaje dość wysoka i utrzymuje stabilne, stałe wskaźniki przez cały rok.

Aby wyposażyć instalację wodno-wodną i uzyskać energię cieplną o niskim potencjale, możesz użyć otwartych zbiorników wodnych (jezior, rzek), studni, studni, a nawet ścieków z cykli technologicznych produkcji przemysłowej (odwrotne zaopatrzenie w wodę)

Nie ma zasadniczej różnicy strukturalnej między pompą ciepła gruntowo-wodną a pompą ciepła woda-woda.Ale najmniejsze koszty finansowe i pracy wymagają kompleksu wyposażonego w oparciu o otwarty zbiornik. Instalacja nie wymaga wiercenia na dużą skalę.

Materiał rury z chłodziwem jest po prostu wyposażony w ładunek, zanurzony w wodzie i podłączony do systemu ogrzewania domu poprzez połączenie komunikacyjne.

Ta opcja jest jednak możliwa tylko wtedy, gdy grunt sąsiaduje z wodą, a wszystkie części komunikacyjne systemu znajdują się pod kontrolą właścicieli. Jeśli nie ma dostępu do otwartego zbiornika, wykorzystywany jest potencjał wód gruntowych.

To prawda, że ​​wymaga to poważnych prac ziemnych i budowy złożonych konstrukcji, na przykład dodatkowej studni, zaprojektowanej do odprowadzania wody przepływającej przez wymiennik ciepła.

Podczas instalowania pompy ciepła woda-woda nie jest wyposażona jedna, ale dwie studnie. Woda robocza jest pobierana przez jeden i po przejściu przez wymiennik ciepła jest przekierowywana do drugiego, który znajduje się w kierunku ruchu przepływów gruntowych. Podczas umieszczania należy zauważyć, że odwiert odbiorczy musi znajdować się co najmniej 6 metrów od odwiertu produkcyjnego i musi znajdować się za nim

Zwykle instalacje woda-woda Zamontuj tam, gdzie nie ma sposobu na połączenie centralnej komunikacji lub użycie innych rodzajów chłodziwa.

Eksperci twierdzą, że tego rodzaju alternatywne ogrzewanie jest niezwykle skuteczne w nowoczesnych budynkach o minimalnym stopniu strat ciepła.

Podczas produkcji i instalacji geotermalnych systemów grzewczych typu woda-woda bardzo ważne jest stosowanie materiałów o wysokiej odporności na korozję, zamarzanie i inne agresywne przejawy środowiska zewnętrznego. Wtedy sprzęt będzie trwał długo i nie sprawi właścicielowi żadnych kłopotów

Jeśli dom jest dobrze izolowany, chroniony przed przeciągami, wilgocią i przenikaniem mroźnego powietrza lub zbudowany przy użyciu nowoczesnych technologii izolacji termicznej, koszt systemu grzewczego jest znacznie zmniejszony ze względu na możliwość zakupu urządzeń pompujących o znacznie niższej mocy.

Opcja nr 3. Rozmieszczenie systemów powietrzno-wodnych

Pompa ciepła powietrze-woda wykorzystuje najbardziej przystępne cenowo, nieograniczone i odnawialne naturalne źródło energii - powietrze do pracy. Sprzęt działa poprzez wentylatory i parowniki, połączone w jeden kompleks.

Jest najbardziej skuteczny w temperaturach do -15 ° C. Przy bardziej agresywnych wskaźnikach traci znaczną część mocy.

Pompa ciepła powietrze-woda kosztuje znacznie mniej niż modele woda-woda i ziemia-woda. Moduł nadaje się do regionów o stosunkowo ciepłych zimach. W zimnych regionach północnych, gdzie mrozy przekraczają -20 ... 25 ° C, instalowanie urządzeń powietrznych uważa się za niewłaściwe

Urządzenie jest niezwykle wygodne, ponieważ nie wymaga od właścicieli prywatnego domu specjalnego sprzętu do instalacji i skomplikowanych prac instalacyjnych.

Nie wymaga wykopów, wiercenia studni i innych pracochłonnych środków. Łatwy w instalacji i nie zajmuje dużo miejsca. Może działać poprawnie, umieszczony na dachu salonu.

Możliwe jest zainstalowanie pompy geotermalnej powietrze-woda w miejscu bezpośrednio w pobliżu budynków mieszkalnych. Działa cicho i ma nowoczesny atrakcyjny wygląd, nie psując ogólnego projektu terytorium

Główne zalety sprzętu to praktycznie cicha praca i możliwość ponownego wykorzystania ciepła uwolnionego z ogrzewanego pomieszczenia w postaci wywiewanego powietrza, wody, gazu, dymu itp.

Właściciele przeprowadzają konserwację systemu we własnym zakresie:

• wyczyść łopatki wentylatora oraz kratki ochronne w instalacji parownika przed kurzem, drobnymi odpadkami i liśćmi;
• nasmarować sprężarkę specjalny skład określony w instrukcjach producenta;
• wymienić olej w jednostkach mocy (wentylator, sprężarka) o określonej częstotliwości;
• sprawdź integralność kabla zasilającego rurociągi zasilające i miedziane, przez które czynnik chłodniczy krąży w systemie.

Oprócz tych działań producenci urządzeń pompujących zdecydowanie zalecają klientom monitorowanie stanu czujników termicznych odzwierciedlających działanie jednostki sterującej.

Należy je wyczyścić, delikatnie usuwając kurz i plamy oleju z powierzchni. Przedłuży „życie”systemy powietrze-powietrze i sprawi, że proces obsługi będzie prostszy i wygodniejszy.

Jak zrobić jednostkę własnymi rękami?

Niezależnie od tego, która opcja zasobów (ziemia, woda lub powietrze) zostanie wybrana do ogrzewania, pompa będzie potrzebna do prawidłowego funkcjonowania systemu.

To urządzenie składa się z takich elementów, jak:

• kompresor (element pośredni kompleksu);
• waporyzatorprzekazywanie niskiej energii potencjalnej do chłodziwa;
• zawór dławiącyprzez który czynnik chłodniczy znajduje drogę powrotną do parownika;
• kondensatorgdzie freon oddaje energię cieplną i chłodzi do pierwotnej temperatury.

Możesz kupić kompletny system od producenta, ale będzie on kosztować przyzwoitą kwotę. Gdy nie ma pod ręką darmowych pieniędzy, powinieneś zrobić pompę ciepła własnymi rękami z dostępnych części i, jeśli to konieczne, kupić brakujące części.

Planując instalację geotermalnego systemu grzewczego w prywatnym domu, przede wszystkim należy zachować ostrożność, aby zmniejszyć poziom strat ciepła. W tym celu ściany należy zaizolować specjalnym materiałem, drzwi i ramy okienne należy wyposażyć w podkładki piankowe, a podłogę i sufit zabezpieczyć panelami piankowymi. Następnie ciepło przydzielone przez pompę w maksymalnym stopniu pozostanie w pomieszczeniu

Kiedy podejmowana jest decyzja o zrobieniu pompy ciepła własnymi rękami, zdecydowanie należy sprawdzić stan okablowania elektrycznego i licznika elektrycznego dostępnych w domu.

Jeśli te elementy są zużyte i stare, należy spojrzeć na wszystkie obszary, wykryć ewentualne usterki i wyeliminować je przed rozpoczęciem pracy. Wtedy system natychmiast po uruchomieniu będzie działał bezbłędnie i nie będzie przeszkadzał właścicielom zwarciami, okablowaniem przeciwpożarowym i eliminowaniem korków.

Metoda nr 1. Montaż z lodówki

Aby zmontować pompę ciepła własnymi rękami, wyjmij cewkę znajdującą się z tyłu starej lodówki. Ta część jest używana jako kondensator i umieszczona w pojemniku o wysokiej wytrzymałości, który jest odporny na agresywne temperatury. Dołączona jest do niego prawidłowo działająca sprężarka, a jako parownik służy zwykła plastikowa beczka.

Jeśli do stworzenia pompy zostanie użyta bardzo stara lodówka, lepiej zastąpić w niej freon nową. Nie będziesz w stanie tego zrobić samodzielnie, więc będziesz musiał zaprosić mistrza ze specjalnym sprzętem. Szybko zastąpi płyn roboczy, a system będzie działał we właściwym trybie

Przygotowane elementy są ze sobą połączone, a następnie utworzona jednostka jest podłączana do systemu grzewczego za pomocą rur polimerowych i uruchamiany jest sprzęt.

Instrukcja krok po kroku dotycząca montażu pompy ciepła z lodówki została opisana w rozdziale ten artykuł.

Metoda nr 2. Pompa ciepła klimatyzacji

Aby wykonać pompę ciepła, klimatyzator jest modyfikowany, a niektóre podstawowe jednostki są przebudowywane. Po pierwsze, zewnętrzne i wewnętrzne bloki są zamieniane.

Parownik, który odpowiada za przesyłanie ciepła niskiej jakości, nie jest dodatkowo zainstalowany, ponieważ jest dostępny w jednostce wewnętrznej jednostki, a skraplacz przenoszący ciepło znajduje się w jednostce zewnętrznej. Zarówno powietrze, jak i woda nadają się jako nośnik ciepła.

Jeśli ta opcja instalacji nie jest wygodna, skraplacz jest instalowany w osobnym zbiorniku zaprojektowanym do prawidłowej wymiany ciepła między zasobem grzewczym a czynnikiem chłodzącym.

Sam system jest wyposażony w zawór czterodrogowy.Do tej pracy zwykle zaprasza się specjalistę z umiejętnościami zawodowymi i doświadczeniem w prowadzeniu tego rodzaju wydarzeń.

Nowoczesne systemy dzielone są nieskuteczne w niskich temperaturach, dlatego specjaliści nie zalecają ich stosowania do niezależnej produkcji pomp ciepła

W trzeciej wersji klimatyzator jest całkowicie rozłożony na części składowe, a następnie pompa jest z nich kompletowana zgodnie z tradycyjnym tradycyjnym schematem: parownik, sprężarka, skraplacz. Gotowe urządzenie jest podłączone do urządzenia ogrzewającego dom i zaczyna korzystać.

Na stronie znajduje się seria artykułów na temat produkcji pomp ciepła własnymi rękami, zalecamy przeczytanie:

1. Jak zrobić pompę ciepła do ogrzewania domu własnymi rękami: zasada działania i schemat montażu
2. Jak wykonać pompę ciepła powietrze-woda: schematy urządzeń i samodzielny montaż

Wskazówki systemowe

Instalacja sprzętu wodno-lądowego jest droższa niż wszystkie inne opcje, ponieważ wymaga głębokich prac wykopowych z pionowym układem sprzętu lub dużej wolnej powierzchni terenu z poziomym układaniem komunikacji.

Parametry te ograniczają korzystanie z systemu i znacznie zmniejszają jego atrakcyjność.

Instalacja pompy woda-woda ma również pewne ograniczenia. Jeśli w pobliżu znajduje się dostępna część wody, możesz w niej umieścić system. Brak otwartej wody pociąga za sobą wiercenie studni i omijanie studni, co również nie jest tanie.

Pompa powietrzno-wodna nie stwarza problemów instalacyjnych i może działać poprawnie nawet w budynkach mieszkalnych, ale w surowe zimy ze wskaźnikami niskiej temperatury jej wydajność spada i do jej podtrzymania wymagane jest równoległe źródło energii.

Jednak rozmieszczenie ogrzewania geotermalnego w rezultacie spłaca koszty i zaczyna rozwijać bezpłatny zasób, umożliwiając właścicielom życie w najbardziej dogodnych, przyjemnych i komfortowych warunkach, bez wydawania dużych pieniędzy na rachunki za media.

Wnioski i przydatne wideo na ten temat

Film pokazuje, w jaki sposób system grzewczy oparty na geotermalnych urządzeniach do podgrzewania powietrza i wody jest wyposażony w dużym domu z bloku gazokrzemianowego. Ujawniono kilka interesujących niuansów dotyczących instalacji sprzętu i podano rzeczywistą liczbę rachunków za media za miesiąc.

Jak działa sprzęt do wód gruntowych? Szczegółowy opis od specjalisty od instalacji geotermalnych kotłów termicznych, rekomendacje i przydatne wskazówki dla majsterkowiczów od profesjonalistów w swojej dziedzinie.

Prawdziwy użytkownik sprzętu dzieli się swoimi wrażeniami z termicznej pompy geotermalnej.

Profesjonalny ślusarz mówi, jak zrobić pompę ciepła w domu na podstawie wydajnej sprężarki i rurowych części wymiany ciepła. Szczegółowe instrukcje krok po kroku.

Pompa geotermalna do ogrzewania prywatnego domu to dobry sposób na stworzenie komfortowych warunków życia, nawet gdy nie są dostępne scentralizowane systemy komunikacji i bardziej znane źródła energii.

Wybór systemu zależy od terytorialnej lokalizacji nieruchomości i możliwości finansowych właścicieli.

Czy masz doświadczenie w produkcji geotermalnej pompy ciepła? Podziel się informacjami z naszymi czytelnikami, zasugeruj swoją wersję zestawu. Możesz zostawić komentarz i dołączyć zdjęcia swoich domowych produktów w poniższym formularzu.