Geotermalna pompa ciepła zrób to sam do ogrzewania domu: urządzenie, projekt, samodzielny montaż

Możesz zorganizować ogrzewanie i zaopatrzenie w ciepłą wodę dla prywatnego domu na różne sposoby, na przykład podłączając się do centralnej komunikacji gazowej lub przełączając systemy grzewcze na zużycie energii elektrycznej. Czy sie zgadzasz?

Możesz też zmontować geotermalną pompę ciepła własnymi rękami i efektywnie wykorzystać ciepło ziemi, aby stworzyć komfortowe warunki życia. Oczywiście jest to dość pracochłonny proces, ale dla tych, którzy choć trochę są zaznajomieni z technologią, nie będzie to trudne.

W naszym artykule porozmawiamy o zasadzie działania i rodzajach instalacji geotermalnych. Powiemy Ci, jak samodzielnie zbudować pompę ciepła ze złomu. Dodatkowo w artykule znajdziesz porady ekspertów dotyczące wyboru geokruszyw. A zamieszczone filmy zdradzą tajniki montażu i zasady działania pomp geotermalnych.

Jak działa jednostka geotermalna?

Algorytm działania geotermalnej pompy ciepła opiera się na przekazywaniu ciepła ze źródła o niskim potencjale energii cieplnej do czynnika chłodniczego. Ziemia latem pełni tu rolę grzejnika, a zimą jest aktywnym źródłem ciepła.

Różnica temperatur gruntu pomaga poprawić ogólną wydajność systemu i pomaga zmniejszyć rzeczywiste koszty operacyjne.

Działanie geotermalnej pompy ciepła opiera się na zjawisku zwanym bezwładnością cieplną. Temperatura ziemi na głębokości 6 metrów i poniżej prawie dokładnie odpowiada średniej rocznej temperaturze powietrza w regionie i bardzo nieznacznie zmienia się w ciągu roku kalendarzowego

W praktyce płyn chłodzący wpływa do rurociągu umieszczonego w ziemi i tam jest podgrzewany o kilka stopni. Następnie kompozycja trafia do zespołu wymiennika ciepła (lub parownika) i przekazuje zgromadzoną energię cieplną do wewnętrznego obwodu systemu.

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

Czynnik chłodniczy pracujący w obiegu zewnętrznym jest podgrzewany w parowniku, przekształcany w gaz i przesyłany do sprężarki. Tam kurczy się pod wpływem wysokiego ciśnienia i nagrzewa się jeszcze bardziej.

Gorący gaz przechodzi do urządzenia kondensacyjnego i przekazuje energię cieplną do działającego chłodziwa układu wewnętrznego odpowiedzialnego za ogrzewanie domu. Pod koniec procesu czynnik chłodniczy po utracie ciepła powraca do punktu początkowego w stanie ciekłym.

Jakie są rodzaje instalacji geotermalnych?

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

Wewnątrz pomieszczeń mieszkalnych zasoby cieplne wykorzystywane są do ogrzewania pomieszczeń, podgrzewania wody i klimatyzacji.W zależności od kombinacji elementów i zastosowanych funkcji systemy dzieli się na typy: „ląd-woda”, „woda-woda” i „powietrze-woda”.

Opcja 1. Montaż w technologii ziemia-woda

Pompa ziemia-woda jest jedną z najskuteczniejszych alternatywnych opcji ogrzewania pomieszczeń mieszkalnych. Zasada jego działania sprowadza się do poboru energii cieplnej z gruntu za pomocą sond lub kolektorów i przekazania jej do domowej instalacji grzewczej.

Geotermalne pompy ciepła grunt-woda to zaawansowane technologicznie urządzenia. Są wyjątkowo niezawodne i wykazują wysoki poziom wydajności. Nie wymagają stałej ingerencji właścicieli w swoją pracę, lecz wymagają profesjonalnej obsługi

Wdrożeniu tej technologii pomaga specjalna instalacja, składająca się z geotermalnego wymiennika ciepła umieszczonego poniżej głębokości rzeczywistego zamarzania gleby i bezpośrednio pompy ciepła, która działa jak lodówka, tylko w odwrotnym kierunku (odwrócony cykl Carnota).

Jak działa urządzenie

Instalacja „woda gruntowa”, która ogrzewa pomieszczenia mieszkalne wykorzystując ciepło odnawialne produkowane przez glebę, działa według następującego algorytmu:

1. Czynnik roboczy (solanka lub płyn niezamarzający), poruszający się w obiegu geotermalnym, przyjmuje temperaturę gruntu i przekazywany jest poprzez pompę do wymiennika ciepła – parownika. Tam oddaje zebrane ciepło freonowi, a sam, po ochłodzeniu się o 2-5°C, wraca do punktu wyjścia.
2. Freon wzbogacony energią cieplną odparowuje i po przyjęciu stanu gazowego przedostaje się do agregatu sprężarkowego. Tam temperatura gazu wzrasta w wyniku sprężania i kondensacji.
3. Energia cieplna przekazywana jest do czynnika chłodzącego w domowym systemie grzewczym, a freon ponownie przyjmuje postać płynną. Jego ciśnienie spada po przejściu przez zawór rozprężny układu, a czynnik chłodniczy wraca z powrotem do parownika, aby zyskać kolejną porcję zasobu.

W wyniku tego zabiegu ilość energii cieplnej pobranej z gruntu i przekazanej do systemu grzewczego budynku mieszkalnego jest ponad 4 razy większa niż ilość energii elektrycznej wydanej na zapewnienie prawidłowej pracy agregatu sprężarkowego, pompy obiegowej i jednostka sterująca.

Mieszanka glikolowa o dobrym wskaźniku lepkości, woda z alkoholem lub roztwór soli fizjologicznej – to ciecze niezamarzające stosowane w układzie ziemia-woda. Są przyjazne dla środowiska, efektywnie odbierają ciepło i transportują je do przepompowni

Dodatkową zaletą jest to, że system ma możliwość pracy w przeciwnym kierunku, czyli w celu chłodzenia. To prawda, że ​​​​utrata wydajności sięga 20%, ale uważa się to za uzasadnione, biorąc pod uwagę wysoką wydajność grzewczą urządzenia.

Opcje umieszczenia instalacji wód gruntowych

Aby stworzyć zewnętrzny kontur układu ziemia-woda, stosuje się rury polimerowe o wysokiej wytrzymałości i dobrych właściwościach użytkowych. Ułożone są poziomo, ułożone na dnie wykopu w sposób przypominający układ komunikacji dla kompleksów „ciepłej podłogi”.

Pompa ciepła grunt-woda jest niezawodna, wydajna i cicha w pracy, jednak jej montaż jest bardzo kosztowny i zajmuje dużo czasu (co najmniej 1 miesiąc na prace konstrukcyjne, instalacyjne i regulacyjne).Punkt ten należy wziąć pod uwagę przed wyborem systemu grzewczego tego typu.

Podczas instalacji wykorzystuje się powierzchnię 25-50 metrów kwadratowych. m na każdy kilowat zainstalowanej mocy pompy. Głębokość wykopu wybiera się poniżej linii zamarzania, a dokładne wymiary i nachylenie ułożenia rur określa się na podstawie dodatkowych obliczeń.

Właścicielom dużych gospodarstw gruntowych, którzy do ogrzewania domu wybrali geotermalną pompę ciepła grunt-woda, zaleca się montaż kolektorów poziomych. Dla właścicieli małych działek bardziej odpowiednia jest instalacja sond głębokościowych, ponieważ wnikają one daleko w glebę i nie „pochłaniają” powierzchni użytkowej w pobliżu domu

Terytoria, na których zorganizowana jest komunikacja geotremalnych systemów ziemia-woda, nie są już wykorzystywane do celów rolniczych. Można z nich stworzyć piękny trawnik z trawy lub rabatę kwiatową z kwitnącymi jednorocznymi roślinami.

Montaż pionowy jest znacznie bardziej problematyczny i wymaga użycia profesjonalnego sprzętu. Na miejscu za pomocą wiertnicy wierci się studnię na głębokość od 20 do 150 m, do której zanurza się specjalną sondę geotermalną i podłącza do pompy dostarczającej płyn roboczy do domowej instalacji grzewczej.

Sonda pionowa do systemu geotermalnego ziemia-woda składa się z głowicy z podłączonymi rurami. Jest zanurzony w studni o głębokości 18 m lub większej. Dokładną liczbę odwiertów i sond, wymaganą głębokość zanurzenia oraz rzeczywistą średnicę rurociągu oblicza się odrębnie dla każdego konkretnego przypadku, na podstawie informacji uzyskanych w wyniku badań geologicznych przeprowadzonych przez specjalistów na miejscu

Rury sondujące wychodzące ze studni wierconych wchodzą do studni zbiorczej. Od niego do pompy ciepła odchodzą 2 główne linie (zasilanie i powrót) wyposażone w powłokę izolacyjną. Średnica przewodu zależy od całkowitej objętości systemu i pomieszczenia, które należy ogrzać. Czasami parametry sięgają 160 mm.

Według przybliżonych obliczeń do ogrzania budynku mieszkalnego o powierzchni około 100 m2 potrzeba będzie około 7,5 kW/h energii. W takim przypadku sondy pionowe w celu stworzenia systemu podgrzewania ziemi i wody będą musiały zostać opuszczone w ziemię na 110-115 metrów lub trzeba będzie zająć 250 m2 sąsiedniego obszaru do komunikacji poziomej (+)

Ze względu na to, że na głębokości temperatura gleby jest zawsze wyższa i bardziej stabilna pod wpływem jądra ziemi, za najbardziej efektywną uznaje się pionową metodę układania systemu grzewczego. Wykazuje wysoką wydajność i działa niezawodnie przez wiele lat, bez awarii i awarii.

Opcja 2. Cechy pomp ciepła typu woda-woda

System geotermalny typu woda-woda wykorzystuje w swoim działaniu energię cieplną zasobu wodnego. Jest to możliwe, ponieważ na dużych głębokościach temperatura wody, a także gleby, pozostaje dość wysoka i utrzymuje się na stabilnym, stałym poziomie przez cały rok.

Do założenia układu wodno-wodnego i uzyskania energii cieplnej o niskim potencjale można wykorzystać zbiorniki otwarte (jeziora, rzeki), studnie, odwierty, a nawet ścieki z obiegów technologicznych produkcji przemysłowej (odwrotne zaopatrzenie w wodę)

Nie ma zasadniczej różnicy konstrukcyjnej pomiędzy pompami ciepła grunt-woda i woda-woda. Ale najmniejsze koszty finansowe i pracy są wymagane w przypadku kompleksu zbudowanego na otwartym zbiorniku.Do instalacji nie są wymagane wiercenia na dużą skalę.

Materiał rury z czynnikiem chłodzącym jest po prostu wyposażony w obciążnik, zanurzony w wodzie i podłączony do domowego systemu grzewczego za pomocą przewodów łączących.

Opcja ta jest jednak możliwa tylko w przypadku, gdy działka znajduje się blisko wody, a wszystkie części komunikacyjne układu znajdują się pod kontrolą właścicieli. W przypadku braku dostępu do wód otwartych wykorzystuje się potencjał wód gruntowych.

To prawda, że ​​wiąże się to z poważnymi pracami ziemnymi i budową skomplikowanych konstrukcji, na przykład dodatkowej studni zaprojektowanej do odprowadzania wody przechodzącej przez jednostkę wymiennika ciepła.

Podczas instalowania pompy ciepła typu woda-woda instaluje się nie jedną, ale dwie studnie. Przez jeden pobierana jest woda robocza, a po przejściu przez wymiennik ciepła kierowana do drugiego, który znajduje się w kierunku przepływu strumieni gruntowych. Podczas umieszczania należy wziąć pod uwagę, że studnia odbiorcza musi znajdować się co najmniej 6 metrów od studni wyjściowej i musi znajdować się za

Zazwyczaj instalacje woda-woda instalowany tam, gdzie nie jest możliwe podłączenie komunikacji centralnej lub użycie innych rodzajów chłodziw.

Eksperci twierdzą, że alternatywne ogrzewanie tego typu jest niezwykle skuteczne w nowoczesnych budynkach, które charakteryzują się minimalnymi stratami ciepła.

Podczas wykonywania i instalowania geotermalnych systemów ogrzewania woda-woda własnymi rękami bardzo ważne jest stosowanie materiałów o wysokim poziomie odporności na korozję, zamarzanie i inne agresywne przejawy środowiska zewnętrznego. Wtedy sprzęt posłuży długo i nie sprawi właścicielowi żadnych kłopotów

Jeśli dom jest dobrze ocieplony, chroniony przed przeciągami, wilgocią i przenikaniem mroźnego powietrza lub zbudowany przy użyciu nowoczesnych technologii termoizolacji, koszt systemu grzewczego znacznie się zmniejsza ze względu na możliwość zakupu urządzeń pompujących o znacznie mniejszej mocy.

Opcja nr 3. Układ instalacji powietrzno-wodnych

Pompa ciepła powietrze-woda wykorzystuje najbardziej dostępne, nieograniczone i odnawialne źródło energii naturalnej - powietrze. Sprzęt działa poprzez wentylatory i parowniki połączone w jeden kompleks.

Jest najskuteczniejszy w temperaturach do -15°C. Przy bardziej agresywnej pracy 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, montaż urządzeń wentylacyjnych jest uważany za niepraktyczny

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

Nie wymaga kopania ziemi, wiercenia studni i innych pracochłonnych czynności. Łatwy w montażu i nie zajmuje dużo miejsca. Może prawidłowo funkcjonować, gdy zostanie umieszczony na dachu pomieszczenia mieszkalnego.

Pompę geotermalną powietrze-woda można zainstalować w miejscu bezpośrednio obok budynków mieszkalnych. Działa cicho i posiada nowoczesny, atrakcyjny wygląd, który nie psuje ogólnego wystroju pomieszczenia

Do głównych zalet urządzeń należy niemal bezgłośna praca oraz możliwość ponownego wykorzystania ciepła uwolnionego z ogrzewanego pomieszczenia w postaci powietrza wywiewanego, wody, gazu, dymu itp.

Właściciele sami przeprowadzają konserwację systemu:

• oczyścić łopatki wentylatora oraz kratki ochronne na jednostce parownika przed kurzem, drobnymi śmieciami i liśćmi;
• nasmarować sprężarkę specjalny skład określony w instrukcjach producenta;
• zmienić olej w jednostkach napędowych (wentylator, sprężarka) o określonej częstotliwości;
• sprawdź integralność kabla zasilającego zasilanie i przewody miedziane, którymi krąży czynnik chłodniczy w systemie.

Oprócz tych działań producenci sprzętu pompującego zdecydowanie zalecają klientom monitorowanie stanu czujników termicznych, które odzwierciedlają działanie jednostki sterującej.

Należy je przetrzeć, ostrożnie usuwając plamy z kurzu i oleju z powierzchni. Wydłuży to „życie” zsystemy 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, do prawidłowego działania systemu potrzebna będzie pompa.

Urządzenie to składa się z następujących elementów:

• agregat sprężarkowy (element pośredni kompleksu);
• parownik, przekazywanie energii o niskim potencjale do chłodziwa;
• zawór dławiący, przez który czynnik chłodniczy przedostaje się z powrotem do parownika;
• kondensator, gdzie freon uwalnia energię cieplną i jest schładzany do swojej pierwotnej temperatury.

Możesz kupić kompletny system od producenta, ale będzie to kosztować przyzwoitą kwotę.Kiedy nie ma pod ręką wolnych pieniędzy, warto własnoręcznie wykonać pompę ciepła z części, którymi dysponujemy i w razie potrzeby dokupić brakujące części zamienne.

Planując instalację ogrzewania geotermalnego w prywatnym domu, należy w pierwszej kolejności zadbać o zmniejszenie poziomu strat ciepła. W tym celu ściany należy zaizolować specjalnym materiałem, ramy drzwi i okien należy wyposażyć w podkładki piankowe, a podłogę i sufit zabezpieczyć panelami piankowymi. Wtedy w pomieszczeniu pozostanie maksymalna ilość ciepła wydzielonego przez pompę.

Decydując się na wykonanie własnej pompy ciepła koniecznie należy sprawdzić stan instalacji elektrycznej oraz licznika energii elektrycznej w domu.

Jeżeli elementy te są zużyte i stare, należy przed przystąpieniem do pracy sprawdzić wszystkie obszary, zidentyfikować możliwe usterki i je wyeliminować. Wtedy system będzie działał bez zarzutu zaraz po uruchomieniu i nie będzie kłopotał właścicieli zwarciami, pożarami w okablowaniu, czy wypadającymi wtyczkami.

Metoda nr 1. Montaż z lodówki

Aby zmontować pompę ciepła własnymi rękami, wyjmij wężownicę znajdującą się z tyłu starej lodówki. Ta część pełni funkcję kondensatora i jest umieszczona w bardzo wytrzymałej obudowie, odpornej na agresywne temperatury. Podłączany jest do niego prawidłowo działający kompresor, a jako parownik służy prosta plastikowa beczka.

Jeśli do stworzenia pompy używana jest bardzo stara lodówka, lepiej wymienić w niej freon na nowy. Nie będziesz w stanie tego zrobić samodzielnie, dlatego będziesz musiał zaprosić specjalistę ze specjalnym sprzętem. Szybko wymieni płyn roboczy, a system będzie działał w pożądanym trybie

Przygotowane elementy łączy się ze sobą, a następnie powstałą jednostkę podłącza się do systemu grzewczego rurami polimerowymi i rozpoczyna się praca urządzenia.

Instrukcje krok po kroku dotyczące montażu pompy ciepła z lodówki opisano w Ten artykuł.

Metoda nr 2. Pompa ciepła z klimatyzatora

Aby wyprodukować pompę ciepła, klimatyzator jest modyfikowany, a niektóre główne elementy przeprojektowane. Najpierw zamieniane są jednostki zewnętrzne i wewnętrzne.

Parownik odpowiedzialny za przekazywanie ciepła niskotemperaturowego nie jest dodatkowo montowany, ponieważ znajduje się w wewnętrznym bloku urządzenia, a skraplacz przenoszący energię cieplną znajduje się w bloku zewnętrznym. Jako czynniki chłodzące nadają się zarówno powietrze, jak i woda.

Jeśli ta opcja instalacji nie jest wygodna, skraplacz instaluje się w oddzielnym zbiorniku zaprojektowanym w celu prawidłowej wymiany ciepła pomiędzy źródłem ciepła a czynnikiem chłodzącym.

Sam system jest wyposażony w zawór czterodrogowy. Do tej pracy zazwyczaj zapraszany jest specjalista posiadający umiejętności zawodowe i doświadczenie w prowadzeniu tego typu wydarzeń.

Nowoczesne systemy split są nieskuteczne w niskich temperaturach, dlatego profesjonaliści nie zalecają stosowania ich do samodzielnego wykonywania pomp ciepła

W trzeciej opcji klimatyzator jest całkowicie demontowany na części składowe, a następnie montowana jest z nich pompa zgodnie z tradycyjnym, ogólnie przyjętym schematem: parownik, sprężarka, skraplacz. Gotowe urządzenie podłączamy do urządzeń grzewczych domu i przystępujemy do użytkowania.

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

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

Wskazówki dotyczące wyboru systemu

Instalacja sprzętu ziemia-woda jest droższa niż wszystkie inne opcje, ponieważ wymaga głębokich wykopów, gdy sprzęt jest umieszczony pionowo lub dużej wolnej powierzchni podczas poziomego układania komunikacji.

Parametry te ograniczają użytkowanie systemu i znacząco obniżają jego atrakcyjność.

Instalacja pompy typu woda-woda ma również pewne ograniczenia. Jeśli w pobliżu znajduje się dostępny zbiornik wodny, można w nim umieścić system. Brak otwartej wody będzie się wiązać z wierceniem studni i studni melioracyjnych, co też nie jest tanie.

Pompa powietrze-woda nie stwarza żadnych problemów instalacyjnych i może pracować poprawnie nawet w budynkach wielorodzinnych, jednak w surowe zimy przy niskich temperaturach jej wydajność spada i do jej wsparcia potrzebne jest równoległe źródło energii.

Jednakże, układ ogrzewania geotermalnego W rezultacie opłaca swoje koszty i zaczyna wytwarzać darmowe zasoby, umożliwiając właścicielom życie w najwygodniejszych, przyjemnych i komfortowych warunkach, bez wydawania dużych pieniędzy na media.

Wnioski i przydatne wideo na ten temat

Film wyraźnie pokazuje, jak w dużym domu wykonanym z bloku gazokrzemianowego instaluje się system grzewczy oparty na geotermalnych urządzeniach grzewczych typu powietrze-woda. Ujawniono kilka interesujących niuansów dotyczących instalacji sprzętu i ogłoszono rzeczywiste dane dotyczące rachunków za media za dany miesiąc.

Jak działa sprzęt lądowo-wodny.Szczegółowy opis od specjalisty w zakresie instalacji geotermalnych kotłów termicznych, zalecenia i przydatne wskazówki dla rzemieślników domowych od profesjonalisty w swojej dziedzinie.

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

Profesjonalny mechanik podpowiada, jak wykonać w domu pompę ciepła, wykorzystując wydajną sprężarkę i rurowe części wymiennika ciepła. Szczegółowe instrukcje w trybie krok po kroku.

Pompa geotermalna do ogrzewania prywatnego gospodarstwa domowego to skuteczny sposób na stworzenie komfortowych warunków życia nawet tam, gdzie nie są dostępne scentralizowane systemy komunikacji i bardziej konwencjonalne źródła zasobów energii.

Wybór systemu zależy od położenia terytorialnego nieruchomości i możliwości finansowych właścicieli.

Czy masz doświadczenie w produkcji geotermalnej pompy ciepła? Prosimy o podzielenie się informacją z naszymi czytelnikami i zasugerowanie opcji montażu. Możesz zostawić komentarz i dołączyć zdjęcia swoich domowych produktów w poniższym formularzu.