Възможно е да се организират отопление и горещо водоснабдяване на частен дом по различни начини, например за свързване към комуникациите на централното газоснабдяване или преобразуване на отоплителните системи към консумацията на електроенергия. Съгласни ли сте?
Възможно е да сглобите геотермална термопомпа със собствените си ръце и ефективно да използвате топлината на земята, за да създадете комфортни условия на живот. Разбира се, това е доста труден процес, но за тези, които поне са малко запознати с технологиите, това няма да бъде трудно.
В тази статия ще разгледаме принципите на експлоатация и видове геотермални инсталации. Ще ви кажем как да изградите топлинна помпа от скрап материали. В допълнение, в статията ще намерите експертни съвети за избора на гео-единици. А публикуваните видеоклипове ще разкрият тайните на инсталацията и принципите на геотермалните помпи.
Как работи термичната гео-единица?
Алгоритъмът на геотермалната термопомпа е изграден върху пренос на топлина от източник с нисък потенциал на топлинна енергия към охлаждащата течност. Земята тук играе ролята на радиатор през лятото и е активен източник на топлина през зимния сезон.
Разликата в температурата на почвата спомага за повишаване на цялостната ефективност на системата и спомага за намаляване на действителните оперативни разходи.
В основата на геотермалната топлинна помпа е феноменът на топлинната инерция. Температурата на земята на дълбочина 6 метра и под почти точно съответства на средната годишна температура на въздуха в региона и варира много малко през календарната година.
На практика, тръбопроводът, поставен в земята, навлиза в текущия охладител и се нагрява там с няколко градуса. След това съставът отива в топлообменника (или изпарителя) и прехвърля натрупаната топлинна енергия към вътрешната системна верига.
Принципът на работа на геотермалните инсталации е подобен на функционирането на хладилните системи. Ето защо някои видове термопомпи през лятото успешно се използват като климатици и с тяхна помощ те охлаждат въздуха в жилищни помещения.
Хладилният агент, работещ във външната верига, се нагрява в изпарителя, превръща се в газ и в компресора. Там се свива под въздействието на високо налягане и става още по-горещо.
Горещият газ преминава в кондензационното устройство и прехвърля топлинната енергия към работния топлоносител на вътрешната система, отговорен за отоплението на къщата. В края на процеса хладилният агент, който е загубил топлина, се връща към началната точка в течно състояние.
Какво представляват геотермалните инсталации?
Геотермалните термопомпи се различават един от друг по вида на охлаждащата течност по вътрешния и външния контур на конструкцията. Енергията на устройството се получава от почва, вода (подземни води или открит естествен резервоар) или въздух.
Вътре в жилищна зона се използва топлинен ресурс за отопление на помещения, затопляне на вода и климатизация. В зависимост от комбинацията от използваните елементи и функции, системите се класифицират в типове: „земна вода“, „вода-вода“ и „въздух-вода“.
Опция # 1. Изграждане на технологията на "земята-вода"
Помпата "земя-вода" е една от най-ефективните алтернативни отоплителни възможности за жилищни помещения. Принципът на неговото действие се свежда до селекция с помощта на сонди или колектори на топлинна енергия от почвата и се прехвърля в домашна отоплителна система.
Геотермалните термопомпи земя-вода са високотехнологични прогресивни устройства. Те се характеризират с изключителна надеждност и демонстрират висока степен на ефективност. Не изисквайте постоянна намеса на собствениците в работата, но се нуждаете от професионално обслужване
Той помага да се приложи специална инсталационна технология, състояща се от геотермален топлообменник, поставен под дълбочината на действителното замръзване на почвата, а самата термопомпа, функционираща като хладилник, е само обратното (цикъл на обратния ход на Карно).
Как работи устройството
Инсталацията земя-вода, която отоплява жилищни помещения, използващи възобновяема топлина, произведена от почвата, работи по следния алгоритъм:
- Работният флуид (солен разтвор или антифриз), движещ се по геотермалната верига, приема температурата на почвата и се прехвърля посредством помпа към топлообменника - изпарител. Там тя дава събраната топлина на фреон и тя, като се охлажда при 2-5 ° С, се връща към изходната точка.
- Фреонът, обогатен с топлинна енергия, се изпарява и, след като е придобил газообразно състояние, влиза в компресорната единица. Там температурата на газа се повишава поради компресията и кондензационните форми.
- Топлинната енергия се прехвърля към охлаждащата течност в битовата отоплителна система, а фреонът отново приема течна форма. Неговото налягане пада след преминаване през разширителния вентил на системата и хладилният агент се връща обратно в изпарителя, за да събере друга част от ресурса.
В резултат на тази процедура количеството топлинна енергия, взета от почвата и прехвърлена към отоплителната система на жилищна сграда, е повече от 4 пъти количеството изразходвана електроенергия, за да се осигури правилното функциониране на компресора, кръглата помпа и управляващия блок.
Гликолова смес с добър индекс на вискозитет, вода с алкохол или солен разтвор - това са незамръзващи течности, използвани в системата „земя-вода“. Те са екологично чисти, отделят топлина и транспортират до помпената станция.
Допълнителен бонус може да се нарече фактът, че системата има способността да работи в обратна посока, т.е. за охлаждане. Вярно е, че загубата на ефективност достига 20%, но това се счита за оправдано, предвид високата топлинна мощност на оборудването.
Варианти на разполагане на системите "земя-вода"
За създаването на външния контур на земно-водната система се използват полимерни тръби с висока якост с добри експлоатационни характеристики. Поставят се хоризонтално, полагайки се на дъното на изкопа по начин, наподобяващ разположението на комуникациите за комплексите „топъл под”.
Топлинната помпа "земя-вода" е надеждна, ефективна и тиха в експлоатация, но нейната инсталация струва много пари и отнема много време (поне 1 месец за дейности по изграждане, монтаж и пускане в експлоатация). Тази точка трябва да се вземе предвид, преди да се избере този тип отоплителна система.
При монтажа площта в размер на 25-50 кв.м. м за всеки киловат монтирана помпа. Дълбочината на ямата се избира под границата на замръзване, а точните размери и етапа на полагане на тръбата се определят с допълнително изчисление.
За собствениците на по-големи поземлени стопанства, които са избрали геотермална термопомпа за земни води за отопление на домовете си, е препоръчително да се инсталират хоризонтални колектори. Собствениците на малки площи са по-подходящи за монтиране на дълбоководни сонди, тъй като отиват далеч в почвата и не “ядат” полезния район в близост до къщата.
Териториите, където са подредени комуникации на гео-наземни системи “земя-вода”, вече не се използват за селскостопански нужди. Те могат да счупят красива тревиста поляна или цветна леха с цъфтящи едногодишни растения.
Вертикалната инсталация е много по-проблематична и включва използването на професионална технология. На площадката с помощта на сондажна платформа се пробива кладенец с дълбочина от 20 до 150 m, в него се спуска специална геотермална сонда и се свързва към помпа, която доставя работната течност в системата за домашно отопление.
Вертикалната сонда за геотермалната система земя-вода е капачка с свързани тръби. Потапя се в кладенец с дълбочина от 18 м или повече. Точният брой на кладенците и сондите, дълбочината на изискваното потапяне и действителният диаметър на тръбопровода се изчисляват поотделно за всеки конкретен случай, въз основа на информация, получена в резултат на геоложко проучване, извършено от експерти в обекта.
Сондните тръби, простиращи се от пробитите сондажи, влизат в колекторната яма. От него към термопомпата има 2 магистрални линии (захранващи ресурса и обратно), оборудвани с топлоизолационно покритие. Диаметърът на линията зависи от общия обем на системата и от помещението, което трябва да се загрее. Понякога параметрите достигат до 160 мм.
Според приблизителните изчисления, за отопление на жилищна площ от около 100 m2 ще са необходими около 7, 5 kW / h енергия. Вертикалните сонди за създаване на отоплителна система земя-вода в този случай ще трябва да бъдат спуснати в земята за 110-115 метра, или 250 квадратни метра от съседния участък (+) при хоризонтални комуникации.
Поради факта, че при дълбочина температурата на почвата винаги е по-висока и по-стабилна поради влиянието на земната сърцевина, вертикалният метод за полагане на отоплителната система се признава за най-ефективен. Той демонстрира високо ниво на ефективност и надеждно работи в продължение на много години, без да дава грешки и аварии.
Вариант # 2. Характеристики на термопомпи "вода-вода"
Геотермалната система "вода-вода" използва в работата топлинна енергия на водните ресурси. Това е възможно, защото при голяма дълбочина температурата на водата, като тази на почвата, остава доста висока и поддържа стабилни, постоянни показатели през цялата година.
За организиране на водо-водопроводната система и получаване на нискотемпературна топлинна енергия могат да се използват открити водоеми (езера, реки), кладенци, сондажи и дори отпадъчни води от технологични цикли на промишлено производство (реверсивно водоснабдяване)
Няма принципна структурна разлика между термопомпата „земна вода“ и „вода-вода“. Но най-малко финансови и трудови разходи се изискват от комплекса, оборудван на базата на открит резервоар. Монтажът не изисква мащабни събития при пробиване.
Тръбният материал с охлаждаща течност е просто оборудван с товар, потопен във вода и свързан към битова отоплителна система чрез свързващи комуникации.
Въпреки това, тази възможност е възможна само когато земята е в непосредствена близост до водата и всички комуникационни части на системата са под контрола на собствениците. Ако няма достъп до откритите води, използвайте потенциала на подземните води.
Вярно е, че това води до сериозни наземни работи и изграждане на сложни структури, например, допълнителен кладенец, предназначен да изхвърля вода, преминаваща през топлообменника.
При монтиране на термопомпа вода-вода не са оборудвани с една, а с две кладенци. След една работна вода се взима вода и след преминаване през топлообменника се пренасочва към втората, която се намира в посоката на движение на потоците подземни води. По време на поставянето е необходимо да се вземе под внимание, че приемното гнездо трябва да бъде разположено на разстояние най-малко 6 метра и трябва да бъде разположено надолу по течението.
Обикновено, инсталациите вода-вода се монтират там, където не е възможно да се свържат централните комуникации или да се използват други видове носители за пренос на топлина.
Експертите твърдят, че алтернативното отопление от този тип е изключително ефективно в модерни сгради, които имат минимален индикатор за загуба на топлина.
При производството и монтажа на геотермални системи за отопление вода-вода е много важно да се използват материали с висока степен на устойчивост на корозия, замръзване и други агресивни прояви на външната среда. Тогава оборудването ще продължи дълго време и няма да даде на собственика никакви проблеми.
Ако къщата е добре изолирана, защитена от течения, влага и проникване на мразовит въздух или построена с помощта на съвременни изолационни технологии, цената на отоплителната система е значително намалена поради възможността за закупуване на помпено оборудване с много по-ниска мощност.
Вариант # 3. Системи въздух-вода
Термопомпата "въздух-вода" използва за работа най-достъпния, неограничен и възобновяем природен енергиен ресурс - въздух. Оборудването работи с вентилатори и изпарители, комбинирани в един комплекс.
Показва най-висока ефективност при температури до -15 ° С. С по-агресивно изпълнение губи значителна част от силата.
Термопомпата въздух-вода е значително по-евтина от моделите вода-вода и земя-вода. Модулът е подходящ за райони със сравнително топла зима. В студените северни райони, където температурите надвишават -20 … 25 ° C, монтажът на въздушно оборудване се счита за непрактичен
Устройството е изключително удобно, тъй като не изисква наличието на специално оборудване от собствениците на частна къща за монтаж и за извършване на сложни монтажни работи.
Не се нуждае от изкопни работи, пробиване и други трудоемки дейности. Лесен за инсталиране и не заема много място. Тя може да функционира правилно, разположена на покрива на жилището.
Възможно е да се инсталира геотермална помпа въздух-вода на площадка непосредствено до жилищни сгради. Той е тих и има модерен, атрактивен външен вид, който не разваля цялостния дизайн на територията.
Основните предимства на оборудването включват практически безшумна работа и възможност за повторно използване на топлината, отделена от отопляваното помещение под формата на отработен въздух, вода, газ, дим и др.
Собствениците на системата поддържат системата независимо:
- почиствайте лопатките на вентилатора и защитните решетки на изпарителната инсталация от прах, дребни отпадъци и листа;
- смажете компресора със специален състав, посочен в инструкциите на производителя;
- смяна на маслото в силовите агрегати (вентилатор, компресор) с определена честота;
- проверете целостта на захранващия кабел и медната тръба, през която хладилният агент циркулира в системата.
В допълнение към тези действия, производителите на помпено оборудване силно съветват клиентите да наблюдават състоянието на термичните сензори, отразяващи работата на управляващия блок.
Те трябва да бъдат почистени чрез внимателно отстраняване на праха и петна от повърхността. Това ще удължи живота на системата въздух-въздух и ще улесни процеса на работа.
Как да си направим единица със собствените си ръце?
Независимо от това коя опция за ресурси (земя, вода или въздух) е избрана за отопление, ще е необходима помпа за правилното функциониране на системата.
Това устройство се състои от елементи като:
- компресорна единица (междинен елемент на комплекса);
- изпарителят предава нискокачествена енергия към охлаждащата течност;
- дроселна клапа, през която хладилният агент намира пътя обратно към изпарителя;
- кондензатор, където фреонът отделя топлинна енергия и се охлажда до първоначалната си температура.
Можете да закупите цялостна система от производителя, но тя ще струва прилична сума. Когато нямате свободни пари под ръка, си струва да си направите термопомпа със собствени ръце от наличните части и ако е необходимо да закупите липсващите части.
Когато планирате да инсталирате геотермална отоплителна система в частна къща, най-напред трябва да се погрижите за намаляване на топлинните загуби. За тази цел е необходимо да се загреят стените със специален материал, да се осигурят врати и дограма с пенопласти и да се защитят пода и тавана с пяна. Тогава топлината, отделена от помпата в максимална степен, ще остане на закрито.
Когато решението за производството на термопомпата е взето ръчно, задължително е да се провери състоянието на електрическата инсталация и електромера в къщата.
Ако тези елементи са износени и остарели, е необходимо да се прегледат всички зони, да се открият евентуални повреди и да се отстранят дори преди започването на работата. След това системата ще работи безупречно веднага след старта и няма да смути собствениците с къси съединения, запалване на кабели и изтласкване на задръствания.
Метод # 1. Сглобяване от хладилника
За сглобяването на термопомпата със собствените си ръце от стария хладилник се отстранява поставеният зад бобината. Този артикул се използва като кондензатор и се поставя с висока здравина, устойчив на агресивни температури. Към него е прикрепен правилно работещ компресор и като изпарител се използва обикновена пластмасова цев.
Ако за създаване на помпа се използва много стар хладилник, по-добре е фреонът да се замени с нов. Това няма да е възможно да направите сами, така че трябва да поканите съветник със специално оборудване. Той бързо ще замени работния флуид и системата ще работи в правилния режим.
Подготвените елементи са свързани помежду си, след което създаденото звено е свързано с отоплителната система посредством полимерни тръби и започва работа с оборудването.
В тази статия са описани стъпка по стъпка инструкции за сглобяване на термопомпа от хладилник.
Метод # 2. Топлинна помпа с климатик
За да се произведе топлинна помпа, климатикът се модифицира и реконструира някои от основните компоненти. Първо, външните и вътрешните блокове са разменени.
Испаритель, отвечающий за передачу низкопотенциального тепла, дополнительно не ставят, так как он имеется во внутреннем блоке агрегата, а передающий тепловую энергию конденсатор стоит во внешнем блоке. В качестве теплоносителя подходят как воздух, так и вода.
Если этот вариант монтажа не удобен, конденсатор устанавливают в отдельный резервуар, предназначенный для корректного теплообмена между греющим ресурсом и теплоносителем.
Саму систему снабжают четырехходовым клапаном. Для этой работы обычно приглашают специалиста, имеющего профессиональные навыки и опыт проведения мероприятий такого рода.
Современные сплит системы малоэффективны при низких температурах, поэтому профессионалы не рекомендуют использовать их для самостоятельного изготовления теплонасосов
В третьем варианте кондиционер полностью разбирают на составные детали, а потом из них комплектуют насос по традиционной общепринятой схеме: испаритель, компрессор, конденсатор. Готовый прибор присоединяют к обогревающему дом оборудованию и приступают к использованию.
На сайте есть серия статей по изготовлению тепловых насосов своими руками, советуем ознакомиться:
- Как сделать тепловой насос для отопления дома своими руками: принцип работы и схемы сборки
- Как сделать тепловой насос воздух-вода: схемы устройства и самостоятельная сборка
Советы по выбору системы
Монтаж оборудования типа «земля-вода» обходится дороже всех остальных вариантов, потому что требует глубинных земляных работ при вертикальном расположении оборудования или большой свободной площади участка при горизонтальной прокладке коммуникаций.
Эти параметры ограничивают использование системы и существенно снижают ее привлекательность.
Установка насоса «вода-вода» тоже имеет некоторые ограничения. Если рядом есть доступный водоем, можно разместить систему в нем. Отсутствие открытых вод повлечет за собой бурение скважин и отводных колодцев, что тоже стоит не дешево.
Насос «воздух-вода» не представляет проблем с установкой, и может корректно работать даже в многоквартирных домах, но при суровых зимах с низкими температурными показателями его эффективность падает и для ее поддержки требуется параллельный источник энергии.
Однако, обустройство геотермального отопления в итоге окупает свои затраты и начинает вырабатывать бесплатный ресурс, позволяя владельцам жить в максимально удобных, приятных и комфортных условиях, не тратя при этом больших средств на коммунальные услуги.
Заключения и полезно видео по темата
В ролике наглядно показано, как в большом доме из газосиликатного блока обустроена отопительная система на основе геотермального теплового оборудования «воздух-вода». Раскрыты некоторые интересные нюансы относительно монтажа оборудования и озвучены реальные цифры коммунальных платежей за месяц.
Как работает оборудование «земля-вода». Подробное описание от специалиста по установке геотермальных тепловых котлов, рекомендации и полезные советы для домашних мастеров от профессионала своего дела.
Своими впечатлениями о тепловом геотермальном насосе делится реальный пользователь оборудования.
Профессиональный слесарь рассказывает, как в домашних условиях изготовить тепловой насос на основе мощного компрессора и трубчатых теплообменных деталей. Подробная инструкция в пошаговом режиме.
Геотермальный насос для отопления частного домовладения – удачный способ создания комфортных жизненных условий даже там, где недоступны централизованные коммуникационные системы и более привычные источники энергетического ресурса.
Выбор системы зависит от территориального расположения недвижимости и финансовых возможностей хозяев.
Имеете опыт изготовления геотермального теплового насоса? Пожалуйста, поделитесь информацией с нашими читателями, предложите свой вариант сборки. Оставлять комментарии и прикреплять фотографии своих самоделок можно в форме, расположенной ниже.