Urob si svojpomocne geotermálne tepelné čerpadlo na vykurovanie domu: zariadenie, návrh, svojpomocná montáž

Vykurovanie a zásobovanie teplou vodou pre súkromný dom môžete organizovať rôznymi spôsobmi, napríklad pripojením k komunikáciám centrálneho zásobovania plynom alebo prepnutím vykurovacích systémov na spotrebu elektriny. Súhlasíš?

Alebo si môžete zostaviť geotermálne tepelné čerpadlo vlastnými rukami a efektívne využiť teplo zeme na vytvorenie pohodlných životných podmienok. Samozrejme, je to dosť náročný proces, ale pre tých, ktorí sú aspoň trochu oboznámení s technológiou, to nebude ťažké.

V našom článku si povieme o princípoch fungovania a typoch geotermálnych zariadení. Povieme vám, ako si sami postaviť tepelné čerpadlo zo šrotu. Okrem toho v článku nájdete odborné rady pri výbere geoagregátov. A zverejnené videá odhalia tajomstvá inštalácie a princípov fungovania geotermálnych čerpadiel.

Ako funguje geotermálna jednotka?

Prevádzkový algoritmus geotermálneho tepelného čerpadla je založený na prenose tepla zo zdroja s nízkym potenciálom tepelnej energie do chladiva. Zem tu v lete plní úlohu radiátora a v zimnom období je aktívnym zdrojom tepla.

Rozdiel teplôt zeme pomáha zlepšiť celkovú účinnosť systému a pomáha znižovať skutočné prevádzkové náklady.

Prevádzka geotermálneho tepelného čerpadla je založená na jave nazývanom tepelná zotrvačnosť. Teplota Zeme v hĺbke 6 metrov a menej takmer presne zodpovedá priemernej ročnej teplote vzduchu v regióne a počas kalendárneho roka sa veľmi málo mení.

V praxi prúd chladiacej kvapaliny vstupuje do potrubia umiestneného v zemi a tam sa ohrieva o niekoľko stupňov. Potom kompozícia prechádza do teplovýmennej jednotky (alebo výparníka) a prenáša nahromadenú tepelnú energiu do vnútorného okruhu systému.

Princíp fungovania geotermálnych zariadení je podobný fungovaniu chladiacich systémov. Preto sa niektoré typy tepelných čerpadiel v lete úspešne používajú ako klimatizácie a pomocou nich ochladzujú vzduch v obytných priestoroch.

Chladivo pracujúce vo vonkajšom okruhu sa ohrieva vo výparníku, mení sa na plyn a posiela sa do kompresora. Tam sa vplyvom vysokého tlaku stiahne a ešte viac sa zahreje.

Horúci plyn prechádza do kondenzačného zariadenia a prenáša tepelnú energiu do pracovnej chladiacej kvapaliny vnútorného systému zodpovedného za vykurovanie domu. Na konci procesu sa chladivo, ktoré stratilo svoje teplo, vráti do východiskového bodu v kvapalnom stave.

Aké sú typy geotermálnych zariadení?

Geotermálne tepelné čerpadlá sa navzájom líšia typom chladiacej kvapaliny na vnútorných a vonkajších obrysoch konštrukcie. Energia zariadenia sa získava z pôdy, vody (podzemná voda alebo otvorený prírodný rezervoár) alebo vzduchu.

V obytných priestoroch sa tepelný zdroj využíva na vykurovanie miestností, ohrev vody a klimatizáciu.V závislosti od kombinácie použitých prvkov a funkcií sú systémy rozdelené do typov: „zem-voda“, „voda-voda“ a „vzduch-voda“.

Možnosť 1. Montáž technológiou zem-voda

Čerpadlo zem-voda je jednou z najefektívnejších alternatív vykurovania obytných priestorov. Princíp jeho fungovania spočíva vo výbere tepelnej energie zo zeme pomocou sond alebo kolektorov a jej prenose do systému ohrevu vody v domácnosti.

Geotermálne tepelné čerpadlá zem-voda sú technologicky vyspelé zariadenia. Sú mimoriadne spoľahlivé a vykazujú vysokú úroveň účinnosti. Nevyžadujú neustály zásah majiteľov do svojej práce, ale vyžadujú si odborný servis

Špeciálna inštalácia pomáha implementovať technológiu, ktorá pozostáva z geotermálneho výmenníka tepla umiestneného pod hĺbkou skutočného zamrznutia pôdy a priamo tepelného čerpadla, ktoré funguje ako chladnička, len naopak (reverzný Carnotov cyklus).

Ako zariadenie funguje

Zariadenie „podzemná voda“, ktoré vykuruje obytné priestory obnoviteľným teplom produkovaným pôdou, funguje podľa nasledujúceho algoritmu:

1. Pracovná kvapalina (soľanka alebo nemrznúca zmes), pohybujúca sa po geotermálnom okruhu, odoberá teplotu pôdy a cez čerpadlo sa prenáša do výmenníka tepla - výparníka. Tam odovzdá zhromaždené teplo freónu a po ochladení o 2-5 °C sa vráti do východiskového bodu.
2. Freón obohatený tepelnou energiou sa vyparuje a po získaní plynného stavu vstupuje do kompresorovej jednotky. Tam teplota plynu stúpa v dôsledku kompresie a vytvára sa kondenzácia.
3. Tepelná energia sa prenáša do chladiacej kvapaliny v domácom vykurovacom systéme a freón opäť nadobúda kvapalnú formu. Jeho tlak po prechode cez expanzný ventil systému klesá a chladivo sa vracia späť do výparníka, aby získalo ďalšiu časť zdroja.

V dôsledku tohto postupu je objem tepelnej energie odobratej z pôdy a odovzdanej do vykurovacieho systému bytového domu viac ako 4-krát väčší ako množstvo elektriny vynaloženej na zabezpečenie správnej činnosti kompresorovej jednotky, obehového čerpadla a riadiacou jednotkou.

Glykolová zmes s dobrým viskozitným indexom, voda s alkoholom alebo soľný roztok - to sú nemrznúce kvapaliny, ktoré sa používajú v systéme zem-voda. Sú šetrné k životnému prostrediu, efektívne prijímajú teplo a prepravujú ho do čerpacej stanice

Ďalším bonusom je, že systém má schopnosť pracovať v opačnom smere, teda pri chladení. Je pravda, že strata účinnosti dosahuje 20%, ale vzhľadom na vysokú vykurovaciu kapacitu zariadenia sa to považuje za opodstatnené.

Možnosti umiestnenia systémov zem-voda

Na vytvorenie vonkajšieho obrysu systému zem-voda sa používajú vysoko pevné polymérové ​​rúry s dobrými výkonnostnými charakteristikami. Sú umiestnené horizontálne, položené na dne jamy spôsobom pripomínajúcim usporiadanie komunikácií pre komplexy „teplej podlahy“.

Tepelné čerpadlo zem-voda je spoľahlivé, efektívne a má tichú prevádzku, no jeho inštalácia stojí nemalé peniaze a zaberá veľa času (minimálne 1 mesiac na stavebné, montážne a nastavovacie činnosti).Tento bod je potrebné vziať do úvahy pred výberom vykurovacieho systému tohto typu.

Pri inštalácii sa používa plocha 25-50 metrov štvorcových. m pre každý jednotlivý kilowatt inštalovaného výkonu čerpadla. Hĺbka jamy sa volí pod čiarou mrazu a presné rozmery a rozstup kladenia rúr sa určujú dodatočnými výpočtami.

Pre majiteľov veľkých pozemkov, ktorí si na vykurovanie domu vybrali geotermálne tepelné čerpadlo zem-voda, je vhodné inštalovať horizontálne kolektory. Pre majiteľov malých pozemkov je vhodnejšia inštalácia hĺbkových sond, pretože idú ďaleko do pôdy a „nepožierajú“ úžitkovú plochu pri dome.

Územia, kde sú usporiadané komunikácie geotremálnych systémov zem-voda, sa už nevyužívajú na poľnohospodárske potreby. Dá sa z nich vytvoriť krásny trávnatý trávnik alebo záhon s kvitnúcimi letničkami.

Vertikálna inštalácia je oveľa problematickejšia a vyžaduje použitie profesionálneho vybavenia. Na mieste sa pomocou vrtnej súpravy vyvŕta vrt do hĺbky 20 až 150 m, spustí sa do neho špeciálna geotermálna sonda a pripojí sa k čerpadlu, ktoré dodáva pracovnú kvapalinu do vykurovacieho systému domu.

Vertikálna sonda pre geotermálny systém zem-voda pozostáva z hlavice s pripojenými rúrkami. Je ponorený do studne s hĺbkou 18 m a viac. Presný počet vrtov a sond, požadovaná hĺbka ponoru a skutočný priemer potrubia sa vypočítajú samostatne pre každý konkrétny prípad na základe informácií získaných ako výsledok geologického prieskumu vykonávaného odborníkmi na mieste.

Do zbernej studne vstupujú sondážne rúry vystupujúce z vŕtaných studní. Od neho k tepelnému čerpadlu vedú 2 hlavné vedenia (prívod a spiatočka zdroja), vybavené izolačným náterom. Priemer vedenia závisí od celkového objemu systému a miestnosti, ktorú je potrebné vykurovať. Niekedy parametre dosahujú 160 mm.

Podľa hrubých výpočtov si vykurovanie obytného domu s plochou asi 100 m2 vyžiada asi 7,5 kW/h energie. V tomto prípade budú musieť byť vertikálne sondy na vytvorenie vykurovacieho systému zem-voda spustené do zeme 110-115 metrov, alebo 250 m2 priľahlej plochy bude musieť byť obsadených pre horizontálne komunikácie (+)

Vzhľadom na to, že v hĺbke je teplota pôdy vplyvom zemského jadra vždy vyššia a stabilnejšia, je vertikálny spôsob uloženia vykurovacieho systému uznávaný ako najefektívnejší. Preukazuje vysokú úroveň účinnosti a spoľahlivo funguje mnoho rokov bez porúch alebo porúch.

Možnosť #2. Vlastnosti tepelných čerpadiel voda-voda

Geotermálny systém voda-voda využíva pri svojej prevádzke tepelnú energiu vodného zdroja. Je to možné, pretože vo veľkých hĺbkach zostáva teplota vody, ako aj pôdy pomerne vysoká a udržuje stabilné konštantné hodnoty po celý rok.

Na zriadenie systému voda-voda a získanie nízkopotenciálnej tepelnej energie môžete využiť otvorené nádrže (jazerá, rieky), studne, vrty a dokonca aj odpadové vody z technologických cyklov priemyselnej výroby (reverzné zásobovanie vodou).

Medzi tepelnými čerpadlami zem-voda a voda-voda nie je zásadný konštrukčný rozdiel. Ale najmenšie finančné a pracovné náklady si vyžaduje komplex postavený na otvorenom rezervoári.Na inštaláciu nie sú potrebné rozsiahle vŕtacie činnosti.

Materiál potrubia s chladiacou kvapalinou je jednoducho vybavený závažím, ponorený do vody a pripojený k domácemu vykurovaciemu systému pomocou spojovacej komunikácie.

Táto možnosť je však možná len vtedy, ak pozemok tesne susedí s vodou a všetky komunikačné časti systému sú pod kontrolou vlastníkov. Ak nie je prístup k otvorenej vode, využíva sa potenciál podzemnej vody.

Je pravda, že to znamená vážne výkopové práce a výstavbu zložitých štruktúr, napríklad dodatočnej studne určenej na vypúšťanie vody prechádzajúcej cez jednotku výmenníka tepla.

Pri inštalácii tepelného čerpadla voda-voda sa nemontuje jedna, ale dve studne. Pracovná voda je odoberaná cez jeden a po prechode cez výmenník tepla je presmerovaná do druhého, ktorý je umiestnený v smere pohybu zemných tokov. Pri umiestňovaní je potrebné brať do úvahy, že prijímacia studňa musí byť umiestnená minimálne 6 metrov od výstupnej studne a musí byť po prúde

Zvyčajne inštalácie voda-voda inštalované tam, kde nie je možné pripojiť centrálnu komunikáciu alebo použiť iné typy chladiacich kvapalín.

Odborníci tvrdia, že alternatívne vykurovanie tohto typu je mimoriadne efektívne v moderných budovách, ktoré majú minimálne tepelné straty.

Pri výrobe a inštalácii geotermálnych vykurovacích systémov voda-voda vlastnými rukami je veľmi dôležité používať materiály s vysokou úrovňou odolnosti proti korózii, mrazu a iným agresívnym prejavom vonkajšieho prostredia. Potom zariadenie vydrží dlho a nespôsobí majiteľovi žiadne problémy

Ak je dom dobre izolovaný, chránený pred prievanom, vlhkosťou a prenikaním mrazivého vzduchu alebo je postavený pomocou moderných tepelnoizolačných technológií, náklady na vykurovací systém sa výrazne znižujú vďaka možnosti nákupu čerpacej techniky s oveľa nižším výkonom.

Možnosť #3. Usporiadanie systémov vzduch-voda

Tepelné čerpadlo vzduch-voda využíva najdostupnejší, neobmedzený a obnoviteľný prírodný zdroj energie – vzduch. Zariadenie funguje prostredníctvom ventilátorov a výparníkov spojených do jedného komplexu.

Najúčinnejšia je pri teplotách do -15°C. Pri agresívnejšom výkone stráca značnú časť výkonu.

Tepelné čerpadlo vzduch-voda stojí podstatne menej ako modely voda-voda a zem-voda. Modul je vhodný pre regióny s relatívne teplými zimami. V chladných severných oblastiach, kde mrazy presahujú -20...25°C, sa inštalácia vzduchového zariadenia považuje za nepraktickú

Jednotka je mimoriadne pohodlná v tom, že nevyžaduje, aby majitelia súkromného domu mali špeciálne vybavenie na inštaláciu a zložité inštalačné práce.

Nevyžaduje výkopové práce, vŕtanie studní a iné práce náročné na prácu. Jednoduchá inštalácia a nezaberie veľa miesta. Môže správne fungovať, keď je umiestnený na streche obytného priestoru.

Geotermálne čerpadlo vzduch-voda môžete nainštalovať na mieste priamo vedľa obytných budov. Funguje ticho a má moderný, atraktívny vzhľad, ktorý nekazí celkový dizajn priestoru

Medzi hlavné výhody zariadenia patrí takmer tichá prevádzka a možnosť opätovného využitia tepla uvoľneného z vykurovanej miestnosti vo forme odpadového vzduchu, vody, plynu, dymu a pod.

Majitelia vykonávajú údržbu systému sami:

• vyčistite lopatky ventilátora a ochranné mriežky na odparovacej jednotke pred prachom, malými nečistotami a lístím;
• namažte kompresor špeciálne zloženie špecifikované v pokynoch výrobcu;
• vymeňte olej v pohonných jednotkách (ventilátor, kompresor) s určitou frekvenciou;
• skontrolujte integritu napájacieho kábla napájací zdroj a medené potrubie, cez ktoré chladivo cirkuluje systémom.

Okrem týchto akcií výrobcovia čerpacej techniky dôrazne odporúčajú zákazníkom sledovať stav tepelných snímačov, ktoré odrážajú činnosť riadiacej jednotky.

Musia sa utrieť a opatrne odstrániť prach a olejové škvrny z povrchu. Tým sa predĺži „život“ odsystémy vzduch-vzduch a zjednoduší a spríjemní prevádzkový proces.

Ako vyrobiť jednotku vlastnými rukami?

Bez ohľadu na to, ktorý zdroj (zem, voda alebo vzduch) sa zvolí na vykurovanie, na správne fungovanie systému bude potrebné čerpadlo.

Toto zariadenie sa skladá z nasledujúcich prvkov:

• kompresorová jednotka (medzičlánok komplexu);
• výparníkprenos nízkopotenciálnej energie do chladiacej kvapaliny;
• škrtiaca klapka, cez ktorý si chladivo nájde cestu späť do výparníka;
• kondenzátor, kde freón uvoľňuje tepelnú energiu a ochladzuje sa na pôvodnú teplotu.

Môžete si kúpiť kompletný systém od výrobcu, ale bude to stáť slušnú sumu.Keď nie sú po ruke žiadne voľné peniaze, oplatí sa vyrobiť tepelné čerpadlo vlastnými rukami z dielov, ktoré máte k dispozícii, a v prípade potreby dokúpiť chýbajúce náhradné diely.

Pri plánovaní inštalácie geotermálneho vykurovacieho systému v súkromnom dome sa musíte najskôr postarať o zníženie úrovne tepelných strát. K tomu musia byť steny izolované špeciálnym materiálom, dvere a okenné rámy musia byť vybavené penovými podložkami a podlaha a strop musia byť chránené penovými panelmi. Potom maximálne množstvo tepla uvoľneného čerpadlom zostane vo vnútri miestnosti.

Pri rozhodovaní o vlastnom tepelnom čerpadle musíte určite skontrolovať stav elektroinštalácie a elektromera v dome.

Ak sú tieto prvky opotrebované a staré, je potrebné pred začatím prác skontrolovať všetky oblasti, identifikovať možné poruchy a odstrániť ich. Potom bude systém ihneď po spustení fungovať bezchybne a nebude majiteľov obťažovať skratmi, požiarmi v elektroinštalácii, či vyrazenými zástrčkami.

Metóda #1. Montáž z chladničky

Ak chcete tepelné čerpadlo zostaviť vlastnými rukami, vyberte špirálu umiestnenú vzadu zo starej chladničky. Táto časť sa používa ako kondenzátor a je umiestnená vo vysoko odolnom obale, ktorý je odolný voči agresívnym teplotám. Je k nemu pripevnený správne fungujúci kompresor a ako výparník je použitý jednoduchý plastový valec.

Ak sa na vytvorenie čerpadla používa veľmi stará chladnička, je lepšie nahradiť freón v ňom novým. Nebudete to môcť urobiť sami, takže budete musieť pozvať špecialistu so špeciálnym vybavením. Rýchlo nahradí pracovnú tekutinu a systém bude pracovať v požadovanom režime

Pripravené prvky sú navzájom spojené a potom je vytvorená jednotka pripojená k vykurovaciemu systému cez polymérne potrubia a začína sa prevádzka zariadenia.

Pokyny krok za krokom na zostavenie tepelného čerpadla z chladničky sú popísané v tento článok.

Metóda #2. Tepelné čerpadlo z klimatizácie

Aby bolo možné vyrobiť tepelné čerpadlo, upraví sa klimatizácia a prerobia sa niektoré hlavné komponenty. Najprv sa vymenia vonkajšia a vnútorná jednotka.

Výparník, ktorý je zodpovedný za prenos nekvalitného tepla, nie je dodatočne inštalovaný, pretože je umiestnený vo vnútornom bloku jednotky a kondenzátor prenášajúci tepelnú energiu je umiestnený vo vonkajšom bloku. Ako chladivo je vhodný vzduch aj voda.

Ak táto možnosť inštalácie nie je vhodná, kondenzátor sa inštaluje do samostatnej nádrže určenej na správnu výmenu tepla medzi vykurovacím zdrojom a chladiacou kvapalinou.

Samotný systém je vybavený štvorcestným ventilom. Na túto prácu je zvyčajne pozvaný odborník s odbornými zručnosťami a skúsenosťami s vedením podujatí tohto druhu.

Moderné split systémy sú pri nízkych teplotách neúčinné, preto ich odborníci neodporúčajú používať na výrobu tepelných čerpadiel svojpomocne

V tretej možnosti je klimatizácia úplne rozobratá na jednotlivé časti a potom je z nich zostavené čerpadlo podľa tradičnej všeobecne akceptovanej schémy: výparník, kompresor, kondenzátor. Hotové zariadenie sa pripojí k zariadeniu vykurujúcemu dom a začne sa používať.

Stránka obsahuje sériu článkov o výrobe tepelných čerpadiel vlastnými rukami, odporúčame vám prečítať si:

1. Ako vyrobiť tepelné čerpadlo na vykurovanie domu vlastnými rukami: princíp činnosti a montážne schémy
2. Ako vyrobiť tepelné čerpadlo vzduch-voda: schémy zariadení a vlastná montáž

Tipy na výber systému

Inštalácia zariadenia zem-voda je drahšia ako všetky ostatné možnosti, pretože vyžaduje hlboký výkop, keď je zariadenie umiestnené vertikálne alebo veľkú voľnú plochu pri horizontálnom položení komunikácií.

Tieto parametre obmedzujú využitie systému a výrazne znižujú jeho atraktivitu.

Inštalácia čerpadla voda-voda má tiež určité obmedzenia. Ak je v blízkosti prístupná vodná plocha, môžete do nej umiestniť systém. Nedostatok voľnej vody bude mať za následok vŕtanie studní a drenážnych studní, čo tiež nie je lacné.

Čerpadlo vzduch-voda nespôsobuje žiadne problémy s inštaláciou a môže správne fungovať aj v bytových domoch, ale v tuhých zimách s nízkymi teplotami jeho účinnosť klesá a na jeho podporu je potrebný paralelný zdroj energie.

však usporiadanie geotermálneho vykurovania Výsledkom je, že spláca svoje náklady a začína produkovať bezplatný zdroj, čo majiteľom umožňuje žiť v najpohodlnejších, najpríjemnejších a najpohodlnejších podmienkach bez toho, aby míňali veľa peňazí na služby.

Závery a užitočné video na túto tému

Video názorne ukazuje, ako sa vo veľkom dome z plynosilikátového bloku inštaluje vykurovací systém založený na geotermálnom vykurovacom zariadení vzduch-voda. Odhalili sa niektoré zaujímavé nuansy týkajúce sa inštalácie zariadenia a boli oznámené skutočné čísla účtov za energie za mesiac.

Ako funguje zariadenie zem-voda.Podrobný popis od špecialistu na inštaláciu geotermálnych tepelných kotlov, odporúčania a užitočné tipy pre domácich majstrov od profesionála vo svojom odbore.

Skutočný užívateľ zariadenia zdieľa svoje dojmy z geotermálneho tepelného čerpadla.

Profesionálny mechanik hovorí, ako si vyrobiť tepelné čerpadlo doma pomocou výkonného kompresora a rúrkových častí výmenníka tepla. Podrobné pokyny v režime krok za krokom.

Geotermálne čerpadlo na vykurovanie súkromnej domácnosti je úspešný spôsob, ako vytvoriť pohodlné životné podmienky aj tam, kde nie sú dostupné centralizované komunikačné systémy a konvenčnejšie zdroje energie.

Výber systému závisí od územnej polohy nehnuteľnosti a finančných možností vlastníkov.

Máte skúsenosti s výrobou geotermálneho tepelného čerpadla? Zdieľajte informácie s našimi čitateľmi a navrhnite svoju možnosť montáže. Vo formulári nižšie môžete zanechať komentáre a pripojiť fotografie vašich domácich výrobkov.