Направи си сам геотермална термопомпа за отопление на къща: устройство, дизайн, самостоятелно сглобяване

Можете да организирате отопление и топла вода за частен дом по различни начини, например чрез свързване към централните комуникации за газоснабдяване или превключване на отоплителните системи към консумация на електроенергия. Съгласен ли си?

Или можете да сглобите геотермална термопомпа със собствените си ръце и ефективно да използвате топлината на земята, за да създадете удобни условия за живот. Разбира се, това е доста трудоемък процес, но за тези, които са поне малко запознати с технологиите, няма да е трудно.

В нашата статия ще говорим за принципите на работа и видовете геотермални инсталации. Ще ви кажем как сами да изградите термопомпа от скрап материали. Освен това в статията ще намерите експертни съвети относно избора на геоагрегати. А публикуваните видеоклипове ще разкрият тайните на монтажа и принципите на работа на геотермалните помпи.

Как работи геотермална единица?

Алгоритъмът на работа на геотермалната термопомпа се основава на преноса на топлина от източник с нисък термичен енергиен потенциал към охлаждащата течност. Земята тук играе ролята на радиатор през лятото и е активен източник на топлина през зимния сезон.

Разликата в температурите на земята спомага за подобряване на цялостната ефективност на системата и помага за намаляване на действителните оперативни разходи.

Работата на геотермалната термопомпа се основава на явление, наречено топлинна инерция. Температурата на земята на дълбочина 6 метра и по-долу почти точно съответства на средната годишна температура на въздуха в района и варира много малко през цялата календарна година

На практика текущата охлаждаща течност влиза в тръбопровод, разположен в земята, и се нагрява там с няколко градуса. След това съставът преминава в топлообменен блок (или изпарител) и прехвърля натрупаната топлинна енергия към вътрешната верига на системата.

Принципът на работа на геотермалните инсталации е подобен на функционирането на хладилните системи. Ето защо някои видове термопомпи се използват успешно като климатици през лятото и с тяхна помощ охлаждат въздуха в жилищните помещения

Хладилният агент, работещ във външната верига, се нагрява в изпарителя, превръща се в газ и се изпраща към компресора. Там тя се свива под въздействието на високо налягане и става още по-гореща.

Горещият газ преминава в кондензационното устройство и прехвърля топлинна енергия към работната охлаждаща течност на вътрешната система, отговорна за отоплението на къщата. В края на процеса хладилният агент, след като е загубил топлината си, се връща в началната си точка в течно състояние.

Какви са видовете геотермални инсталации?

Геотермалните термопомпи се различават една от друга по вида на охлаждащата течност по вътрешните и външните контури на конструкцията. Енергията на устройството се получава от почва, вода (подпочвени води или открит естествен резервоар) или въздух.

Вътре в жилищните помещения топлинният ресурс се използва за отопление на помещения, подгряване на вода и климатизация.В зависимост от използваната комбинация от елементи и функции, системите се класифицират на видове: „земя-вода“, „вода-вода“ и „въздух-вода“.

Опция 1. Монтаж по технология земна вода

Помпата земя-вода е една от най-ефективните алтернативни опции за отопление на жилищни помещения. Принципът на неговото действие се свежда до избора на топлинна енергия от земята с помощта на сонди или колектори и прехвърлянето й към домашната система за отопление на вода.

Геотермалните термопомпи земя-вода са високотехнологични усъвършенствани устройства. Те са изключително надеждни и демонстрират високо ниво на ефективност. Те не изискват постоянна намеса на собствениците в работата си, но изискват професионално обслужване

Специална инсталация помага за внедряването на технологията, състояща се от геотермален топлообменник, разположен под дълбочината на действителното замръзване на почвата, и директно термопомпа, която функционира като хладилник, само че в обратна посока (обратен цикъл на Карно).

Как работи устройството

Инсталацията „подземни води“, която отоплява жилищните помещения с възобновяема топлинна енергия, произведена от почвата, работи по следния алгоритъм:

1. Работният флуид (саламура или антифриз), движейки се по геотермалната верига, отнема температурата на почвата и чрез помпа се прехвърля към топлообменник - изпарител. Там той отдава събраната топлина на фреона, а сам след като стане с 2-5°C по-студен, се връща в началната си точка.
2. Фреонът, обогатен с топлинна енергия, се изпарява и, приемайки газообразно състояние, навлиза в компресорния блок. Там температурата на газа се повишава поради образуването на компресия и кондензация.
3. Топлинната енергия се прехвърля към охлаждащата течност в системата за отопление на дома, а фреонът отново приема течна форма. Налягането му пада след преминаване през разширителния вентил на системата и хладилният агент се връща обратно в изпарителя, за да получи още една част от ресурса.

В резултат на тази процедура обемът на топлинната енергия, взета от почвата и прехвърлена към отоплителната система на жилищна сграда, е повече от 4 пъти по-голяма от количеството електроенергия, изразходвана за осигуряване на правилната работа на компресорния агрегат, циркулационната помпа и блок за управление.

Смес от гликол с добър индекс на вискозитет, вода с алкохол или солен разтвор - това са незамръзващите течности, които се използват в системата земя-вода. Те са екологични, ефективно приемат топлината и я транспортират до помпената станция

Допълнителен бонус е, че системата има възможност да работи в обратна посока, тоест за охлаждане. Вярно е, че загубата на ефективност достига 20%, но това се счита за оправдано, като се има предвид високата отоплителна мощност на оборудването.

Възможности за поставяне на системи подземни води

За създаване на външния контур на системата земна вода се използват полимерни тръби с висока якост с добри експлоатационни характеристики. Те са разположени хоризонтално, положени на дъното на ямата по начин, напомнящ подреждането на комуникациите за комплекси "топъл под".

Термопомпата земя-вода е надеждна, ефективна и тиха при работа, но нейното инсталиране струва много пари и отнема много време (поне 1 месец за строително-монтажни и настроителни дейности).Тази точка трябва да се вземе предвид, преди да изберете отоплителна система от този тип.

При монтажа се използва площ от 25-50 квадратни метра. m за всеки отделен киловат инсталирана мощност на помпата. Дълбочината на ямата се избира под линията на замръзване, а точните размери и стъпката на полагане на тръбите се определят чрез допълнителни изчисления.

За собствениците на големи земи, които са избрали геотермална термопомпа земя-вода за отопление на дома си, е препоръчително да инсталират хоризонтални колектори. За собствениците на малки парцели инсталирането на сонди за дълбочина е по-подходящо, тъй като те отиват далеч в почвата и не „изяждат“ използваемата площ в близост до къщата

Териториите, където са разположени комуникациите на геотремалните земно-водни системи, вече не се използват за селскостопански нужди. Те могат да се използват за създаване на красива тревна морава или цветна леха с цъфтящи едногодишни растения.

Вертикалната инсталация е много по-проблемна и предполага използването на професионално оборудване. На обекта с помощта на сондажна машина се пробива кладенец на дълбочина от 20 до 150 m, в него се спуска специална геотермална сонда и се свързва с помпа, която доставя работна течност към отоплителната система на дома.

Вертикална сонда за геотермална система земя-вода се състои от глава със свързани тръби. Потапя се в кладенец с дълбочина 18 m или повече. Точният брой кладенци и сонди, необходимата дълбочина на потапяне и действителният диаметър на тръбопровода се изчисляват поотделно за всеки конкретен случай, въз основа на информация, получена в резултат на геоложки проучвания, извършени от специалисти на обекта

Сондажни тръби, простиращи се от пробитите кладенци, влизат в събирателния кладенец. От него до термопомпата има 2 основни линии (подаване на ресурс и връщане), оборудвани с изолационно покритие. Диаметърът на тръбопровода зависи от общия обем на системата и помещението, което трябва да се отоплява. Понякога параметрите достигат 160 мм.

Според груби изчисления, отоплението на жилищна сграда с площ от около 100 m2 ще изисква около 7,5 kW/h енергия. В този случай вертикалните сонди за създаване на система за отопление земя-вода ще трябва да бъдат спуснати в земята на 110-115 метра или 250 m2 от прилежащата площ ще трябва да бъдат заети за хоризонтални комуникации (+)

Поради факта, че в дълбочина температурата на почвата винаги е по-висока и по-стабилна поради влиянието на земното ядро, вертикалният метод за полагане на отоплителната система се признава за най-ефективен. Той демонстрира високо ниво на ефективност и работи надеждно в продължение на много години без повреди или повреди.

Вариант #2. Характеристики на термопомпи вода-вода

Геотермалната система вода-вода използва топлинната енергия на воден ресурс при работата си. Това е възможно, тъй като на големи дълбочини температурата на водата, както и на почвата, остават доста високи и поддържат стабилни постоянни стойности през цялата година.

За да създадете система вода-вода и да получите топлинна енергия с нисък потенциал, можете да използвате открити резервоари (езера, реки), кладенци, сондажи и дори отпадъчни води от технологични цикли на промишлено производство (обратно водоснабдяване)

Няма фундаментална структурна разлика между термопомпите земя-вода и вода-вода. Но най-малко финансови и трудови разходи са необходими за комплекс, изграден върху открит резервоар.За монтажа не са необходими мащабни сондажни дейности.

Тръбният материал с охлаждащата течност е просто оборудван с тежест, потопен във вода и свързан към отоплителната система на дома чрез свързващи комуникации.

Тази опция обаче е възможна само ако парцелът е в непосредствена близост до водата и всички комуникационни части на системата са под контрола на собствениците. Ако няма достъп до открити води, се използва потенциалът на подземните води.

Вярно е, че това включва сериозни изкопни работи и изграждане на сложни конструкции, например допълнителен кладенец, предназначен за изхвърляне на вода, преминаваща през топлообменния блок.

При монтаж на термопомпа вода-вода се монтират не един, а два кладенеца. Работната вода се поема през единия и след преминаване през топлообменник се пренасочва към втория, който се намира по посока на движението на земните потоци. По време на поставянето е необходимо да се вземе предвид, че приемният кладенец трябва да бъде разположен на най-малко 6 метра от изходния кладенец и трябва да е надолу по течението

Обикновено инсталации вода-вода инсталирани там, където не е възможно да се свържат централни комуникации или да се използват други видове охлаждащи течности.

Експертите твърдят, че алтернативното отопление от този тип е изключително ефективно в модерни сгради, които имат минимални топлинни загуби.

Когато правите и инсталирате геотермални системи за отопление вода-вода със собствените си ръце, е много важно да използвате материали с високо ниво на устойчивост на корозия, замръзване и други агресивни прояви на външната среда. Тогава оборудването ще продължи дълго време и няма да причини проблеми на собственика

Ако къщата е добре изолирана, защитена от течение, влага и проникване на мразовит въздух или построена с помощта на съвременни технологии за топлоизолация, цената на отоплителната система е значително намалена поради възможността за закупуване на помпено оборудване с много по-ниска мощност.

Вариант #3. Подреждане на системи въздух-вода

Термопомпата въздух-вода използва най-достъпния, неограничен и възобновяем природен енергиен ресурс – въздуха. Оборудването работи чрез вентилатори и изпарители, обединени в един комплекс.

Най-ефективен е при температури до -15°C. При по-агресивно представяне той губи значителна част от мощността.

Термопомпата въздух-вода струва значително по-малко от моделите вода-вода и земя-вода. Модулът е подходящ за райони с относително топла зима. В студените северни райони, където студовете надвишават -20...25°C, инсталирането на въздушно оборудване се счита за непрактично

Устройството е изключително удобно, тъй като не изисква собствениците на частен дом да имат специално оборудване за монтаж и сложни монтажни работи.

Не изисква изкопаване на земя, пробиване на кладенци и други трудоемки дейности. Лесен за монтаж и не заема много място. Може да функционира правилно, когато е поставен на покрива на жилищно помещение.

Можете да инсталирате геотермална помпа въздух-вода на обект непосредствено до жилищни сгради. Работи тихо и има модерен, атрактивен външен вид, който не разваля цялостния дизайн на района

Основните предимства на оборудването включват почти безшумна работа и възможност за повторно използване на топлината, отделена от отопляемото помещение под формата на отработен въздух, вода, газ, дим и др.

Собствениците сами извършват поддръжка на системата:

• чисти лопатки на вентилатора и защитни решетки на изпарителния блок от прах, дребни отпадъци и листа;
• смажете компресора специален състав, посочен в инструкциите на производителя;
• смени маслото в силови агрегати (вентилатор, компресор) с определена честота;
• проверете целостта на захранващия кабел захранване и меден тръбопровод, през който хладилният агент циркулира в системата.

В допълнение към тези действия, производителите на помпено оборудване силно съветват клиентите да следят състоянието на термичните сензори, които отразяват работата на контролния блок.

Те трябва да бъдат избърсвани, като внимателно се отстраняват прах и маслени петна от повърхността. Това ще удължи "живота" отсистеми въздух-въздух и ще направи процеса на работа по-прост и удобен.

Как да направите единица със собствените си ръце?

Независимо кой вариант на ресурс (земя, вода или въздух) е избран за отопление, ще е необходима помпа, за да функционира правилно системата.

Това устройство се състои от следните елементи:

• компресорна единица (междинен елемент на комплекса);
• изпарител, прехвърляне на енергия с нисък потенциал към охлаждащата течност;
• дроселна клапа, през който хладилният агент намира своя път обратно към изпарителя;
• кондензатор, където фреонът освобождава топлинна енергия и се охлажда до първоначалната си температура.

Можете да закупите пълна система от производителя, но това ще струва прилична сума.Когато няма свободни пари под ръка, струва си да направите термопомпа със собствените си ръце от частите, с които разполагате, и, ако е необходимо, да закупите липсващите резервни части.

Когато планирате да инсталирате геотермална отоплителна система в частен дом, първо трябва да се погрижите за намаляване на нивото на топлинни загуби. За да направите това, стените трябва да бъдат изолирани със специален материал, вратите и рамките на прозорците трябва да бъдат оборудвани с подложки от пяна, а подът и таванът трябва да бъдат защитени с панели от пяна. Тогава максималното количество топлина, отделена от помпата, ще остане вътре в стаята.

Когато вземете решение да направите своя собствена термопомпа, определено трябва да проверите състоянието на електрическата инсталация и електромера в къщата.

Ако тези елементи са износени и стари, е необходимо да се огледат всички зони, да се идентифицират възможните неизправности и да се отстранят преди започване на работа. Тогава системата ще работи безупречно веднага след стартиране и няма да притеснява собствениците с къси съединения, пожари в кабелите или избити щепсели.

Метод #1. Сглобяване от хладилника

За да сглобите термопомпата със собствените си ръце, извадете бобината, разположена отзад, от стария хладилник. Тази част се използва като кондензатор и е поставена в изключително издръжлив контейнер, който е устойчив на агресивни температури. Към него е прикрепен правилно работещ компресор, а като изпарител се използва обикновен пластмасов варел.

Ако за създаване на помпа се използва много стар хладилник, по-добре е да смените фреона в него с нов. Няма да можете да направите това сами, така че ще трябва да поканите специалист със специално оборудване. Той бързо ще замени работната течност и системата ще работи в желания режим

Подготвените елементи се свързват помежду си, след което създаденият модул се свързва към отоплителната система чрез полимерни тръби и започва работата на оборудването.

Инструкциите стъпка по стъпка за сглобяване на термопомпа от хладилник са описани в тази статия.

Метод #2. Термопомпа от климатик

За да се направи термопомпа се модифицира климатика и се преработват някои основни компоненти. Първо се разменят външното и вътрешното тяло.

Изпарителят, който отговаря за преноса на нискокачествена топлина, не се монтира допълнително, тъй като се намира във вътрешния блок на уреда, а кондензаторът, предаващ топлинна енергия, се намира във външния блок. Както въздухът, така и водата са подходящи като охладители.

Ако тази опция за инсталиране не е удобна, кондензаторът се монтира в отделен резервоар, предназначен за правилен топлообмен между отоплителния ресурс и охлаждащата течност.

Самата система е оборудвана с четирипътен вентил. За тази работа обикновено се кани специалист с професионални умения и опит в провеждането на събития от този вид.

Съвременните сплит системи са неефективни при ниски температури, така че професионалистите не препоръчват да ги използвате за сами производство на термопомпи

При третия вариант климатикът е напълно разглобен на съставните си части и след това от тях се сглобява помпа по традиционната общоприета схема: изпарител, компресор, кондензатор. Готовото устройство е свързано към оборудването за отопление на къщата и започва да се използва.

Сайтът има поредица от статии за правене на термопомпи със собствените си ръце, препоръчваме ви да прочетете:

1. Как да направите термопомпа за отопление на къща със собствените си ръце: принцип на работа и монтажни схеми
2. Как да си направим термопомпа въздух-вода: схеми на устройството и самостоятелно сглобяване

Съвети за избор на система

Инсталирането на оборудване земя-вода е по-скъпо от всички други опции, тъй като изисква дълбоко изкопаване, когато оборудването е разположено вертикално или голяма свободна площ при хоризонтално полагане на комуникации.

Тези параметри ограничават използването на системата и значително намаляват нейната привлекателност.

Инсталирането на помпа вода-вода също има някои ограничения. Ако наблизо има достъпен водоем, можете да поставите системата в него. Липсата на открита вода ще доведе до сондажни кладенци и дренажни кладенци, което също не е евтино.

Помпата въздух-вода не създава никакви проблеми при монтажа и може да работи правилно дори в жилищни сгради, но при тежки зими с ниски температури нейната ефективност намалява и е необходим паралелен източник на енергия, за да я поддържа.

Въпреки това, организиране на геотермално отопление В резултат на това той изплаща разходите си и започва да произвежда безплатен ресурс, което позволява на собствениците да живеят в най-удобните, приятни и комфортни условия, без да харчат много пари за комунални услуги.

Изводи и полезно видео по темата

Видеото ясно показва как отоплителна система, базирана на геотермално отоплително оборудване въздух-вода, е инсталирана в голяма къща, изработена от газов силикатен блок. Разкриват се някои интересни нюанси по отношение на инсталирането на оборудването и се съобщават реални суми за битови сметки за месеца.

Как работи оборудването земя-вода.Подробно описание от специалист по инсталиране на геотермални термални котли, препоръки и полезни съвети за домашни майстори от професионалист в своята област.

Реален потребител на оборудването споделя впечатленията си от геотермалната термопомпа.

Професионален механик разказва как да направите термопомпа у дома с помощта на мощен компресор и тръбни топлообменни части. Подробни инструкции в режим стъпка по стъпка.

Геотермалната помпа за отопление на частно домакинство е успешен начин за създаване на комфортни условия на живот, дори когато няма централизирани комуникационни системи и по-конвенционални източници на енергия.

Изборът на система зависи от териториалното разположение на имота и финансовите възможности на собствениците.

Имате ли опит в производството на геотермална термопомпа? Моля, споделете информация с нашите читатели и предложете своя вариант за сглобяване. Можете да оставите коментари и да прикачите снимки на вашите домашни продукти във формата по-долу.