28 сентября, 2020

Геотермальный тепловой насос своими руками для отопления дома: устройство, проектирование, самостоятельная сборка

Организовать теплоснабжение и горячее водообеспечение частного строения можно по разному, к примеру, подсоединиться к коммуникациям центрального газообеспечения или перевести греющие системы на электропотребление.

Либо собрать геотермальный теплонасос собственными руками и эффектно применять тепло земли для создания удобных условий для жизни.

Как работает тепловой геоагрегат

Метод работы геотермального теплонасоса выстроен на передаче тепла от источника с невысоким потенциалом тепловой энергии к тепловому носителю. Земля тут играет роль радиатора летом и считается активным тепловым источником зимой.

Температурная разница грунта помогает увеличить общую результативность системы и содействует уменьшению фактических расходов на эксплуатацию.

геотермальный, тепловой, насос, отопление, устройство

В основе действия геотермального теплонасоса лежит подобное явление, как инерция тепла. Температура земли на глубине от 6 метров и ниже практически точно отвечает средней температуре в году воздуха в регионе и очень слабо меняется на протяжении всего год

В действительности в трубопровод, расположенный в грунте, поступает работающий тепловой носитель и нагревается там на пару градусов. После состав переходит в теплообменный узел (или атомайзер) и перебрасывает накопившуюся энергию тепла на внутренний системный контур.

геотермальный, тепловой, насос, отопление, устройство

Рабочий принцип геотермальных установок похож с функционированием холодильных систем. Собственно поэтому определенные виды тепловых насосов летом удачно используют в качестве кондиционеров и при их помощи охлаждают воздух в помещениях для жилья

Хладагент, действующий во внешнем контуре, нагревается в атомайзере, превращается в газ и проникает в нагнетатель воздуха. Там он сжимается под воздействием большого давления и становится еще горячее.

Горячий газ переходит в конденсационное приспособление и отдает энергию тепла рабочему тепловому носителю внутренней системы, отвечающей за теплоснабжение дома. По завершении процесса хладагент, лишившийся тепла, идет назад в исходную точку в жидком состоянии.

Какими бывают геотермальные установки

Геотермальные тепловые насосы друг от друга отличаются по виду теплового носителя на внутреннем и внешнем контурах конструкции. Энергию устройства получают из грунта, воды (верховодки либо открытый настоящий пруд) или воздуха.

В середине помещения для проживания тепловой ресурс применяется для отапливания комнат, подогрева воды и воздушного кондиционирования. В зависимости от комбинирования применяемых компонентов и функций происходит классификация систем на типы: «земля-вода», «вода-вода» и «воздух-вода».

Сборка по технологии «земля-вода»

Насос «земля-вода» — один из наиболее результативных вариантов альтернативного теплоснабжения для помещений жилого фонда. Принцип его действия сводится к отбору с помощью зондов или коллекторов тепловой энергии из грунта и передачи ее в домашнюю гидравлическую систему отопления.

геотермальный, тепловой, насос, отопление, устройство

Геотермальные тепловые насосы «земля-вода» — это очень технологичные прогрессивные устройства. Они выделяются исключительной надежностью и показывают большой уровень КПД. Не просят непрерывного вмешательства владельцев в работу, но нуждаются в профессиональном сервисном обслуживании

Помогает осуществить технологию специализированная установка, которая состоит из геотермального трубного змеевика, расположенного ниже глубины фактического обмерзания почвы, и конкретно тепловой насос, функционирующий как холодильник, только наоборот (обратный цикл Карно).

Как работает приспособление

Установка «земля-вода», отапливающая помещения для жилья за счёт возобновляемого тепла, производимого почвой, действует по следующему методу:

  1. Рабочая жидкость (рассол или антифриз), перемещающаяся по геотермальному контуру, принимает температуру почвы и при помощи насоса подается в трубный змеевик – атомайзер. Там она отдает накопленное тепло фреону, а сама, став холоднее на 2-5°С, идет назад в начальную точку.
  2. Обогащенный тепловой энергией фреон выветривается и, приняв газообразное состояние, поступает в компрессорную установку. Там температура газа увеличивается за счёт сжатия и появится конденсат.
  3. Тепловая энергия подается тепловому носителю в домашней системе отопления, а фреон опять принимает жидкую форму. Его давление падает после прохода через терморегулирующий клапан системы и хладагент идет назад назад в атомайзер, дабы набрать следущую порцию ресурса.

В результате такой процедуры объем тепловой энергии, взятой у почвы и переданной в систему отопления дома для жилья, более чем в 4 раза превосходит кол-во электричества, затраченного для оснащения правильной работы компрессорной установки, циркуляционного насоса и блока управления.

геотермальный, тепловой, насос, отопление, устройство

Гликолевая смесь с прекрасным показателем вязкости, вода со спиртом или раствор из соли – именно такие незамерзающие жидкости применяются в системе «земля-вода». Они в плане экологии неопасны, эффектно принимают тепло и транспортируют его к насосной станции

Добавочным бонусом можно именовать и то, что система имеет возможность работать назад, другими словами на охлаждение. Правда, потеря эффективности доходит до 20%, однако это считается оправданным, Если учитывать высокую греющую способность оборудования.

Варианты локации систем «земля-вода»

Для создания наружного контура системы «земля-вода» применяют полипропиленовые трубы большой прочности, имеющие хорошие характеристики эксплуатации. Устанавливают их в горизонтальном положении, укладывая на днище котлована способом, напоминающим обустраивание коммуникаций для комплексов «пол с подогревом».

геотермальный, тепловой, насос, отопление, устройство

Тепловой насос «земля-вода» надежный, продуктивен и тих в работе, однако работа по его установке обходится в хорошие деньги и занимает очень много времени (не меньше 1 месяца на строительно-монтажные и наладочные мероприятия). Данный момент необходимо обязательно иметь в виду, перед тем как выбор свой останавливать на системе отопления данного типа

Во время установки применяется площадь в расчете 25-50 метров квадратных на каждый отдельный киловатт мощности устанавливаемого насоса. Глубину котлована подбирают ниже границы обмерзания, а правильные размеры и шаг укладки труб определяют добавочным расчетом.

геотермальный, тепловой, насос, отопление, устройство

Хозяевам больших земельных владений, подобравшим для обогрева дома геотермальный тепловой насос типа «земля-вода», лучше установить горизонтальные коллекторы. Владельцам небольших участков больше подойдёт монтаж глубинных зондов, так как они уходят далеко в грунт и не «съедают» полезную площадь около дома

Территории, на каких обустроены коммуникации геотремальных систем «земля-вода», под сельскохозяйственные нужды уже не применяют. На них можно разбить привлекательный газон с травой или клумбу с цветущими однолетниками.

Вертикальный монтаж намного более проблематичен и за собой влечет применение профессиональной техники. На участке с помощью установки для бурения сверлят скважину глубиной от 20 до 150 метров, в нее опускают специализированный геотермальный зонд и подсоединяют его к насосу, подающему жидкость для работы в домашнюю систему отопления.

геотермальный, тепловой, насос, отопление, устройство

Вертикальный зонд для геотермальной системы «земля-вода» собой представляет оголовок с подключенными трубами. Его опускают в скважину глубиной от 18 м и более. Точное кол-во скважин и зондов, глубину требуемого погружения и практический трубопроводный диаметр высчитуют отдельно для любого приватного случая, исходя из информации, получившейся в результате геологической разведки, проведенной профессионалами на участке

Зондовые трубы, отходящие от пробуренных скважин, входят в водосборник. От него к теплонасосу идут 2 магистральные линии (подающая ресурс и обратная), снабженные теплоизоляционным покрытием. Диаметр магистрали зависит от всего объема системы и помещения, которое требуется отопить. Порой параметры могут достигать 160 миллиметров.

геотермальный, тепловой, насос, отопление, устройство

Согласно приблизительным расчетам, для обогревания дома для жилья площадью порядка 100 м2 потребуется около 7.5 кВт/ч энергии. Вертикальные зонды для создания греющей системы «земля-вода» в данном варианте придется опустить в почву на 110-115 метров, либо занять под горизонтальные коммуникации 250 м2 участка который находится рядом

Благодаря тому, что на глубине температура грунта всегда выше и устойчивей из-за действия земного ядра, вертикальный метод укладки греющей системы признали очень эффективным. Он показывает большой уровень КПД и надежно работает на протяжении многих лет, не давая сбоев и неисправностей.

Специфики тепловых насосов «вода-вода»

Геотермальная система «вода-вода» использует в работе энергию тепла водного ресурса. Это считается выполнимым благодаря тому, что на приличной глубине температура воды, как и грунта, остается очень большой и круглый год хранит стабильные частые показатели.

геотермальный, тепловой, насос, отопление, устройство

Для обустраивания системы «вода-вода» и получения низкопотенциальной тепловой энергии можно применять открытые пруды (озера, реки), колодезные сооружения, скважины и даже канализационные воды инновационных циклов товарных производств (водообеспечение обратного типа)

Принципиальной конструкционной разницы между тепловым насосом «грунт-вода» и «вода-вода» нет. Но самых меньших материальных и трудовых затрат требует комплекс, обустроенный на базе открытого пруда. Для установки не требуются масштабные буровые мероприятия. Трубный материал с тепловым носителем просто оборудуют грузом, опускают в воду и при помощи соединительных коммуникаций подсоединяют к домашней системе отопления.

Однако, подобный вариант возможен лишь на случай, когда участок земли близко примыкает к воде и все коммуникационные части системы находятся под контролем владельцев. Если к открытому пруду доступа нет, применяют потенциал почвенных вод. Правда, это за собой влечет серьезные работы с землей и сооружение трудных конструкций, к примеру, добавочного колодца, который предназначен для сброса которая проходит через теплообменный узел воды.

геотермальный, тепловой, насос, отопление, устройство

Во время установки теплового насоса «вода-вода» обустраивают не одну, а две скважины. Через одну забирается рабочая вода и, пройдя трубный змеевик, перенаправляется во вторую, которая размещается в направлении движения грунтовых потоков. Во время локации необходимо принимать во внимание, что принимающая скважина должна находиться от отдающей на расстоянии не меньше 6 метров и в первую очередь быть ниже по течению

В большинстве случаев устройства типа «вода-вода» устанавливают там, где нет возможности присоединить центральные коммуникации или применять другие виды тепловых носителей. Профессионалы говорят, что альтернативное теплоснабжение данного типа исключительно эффектно в современных постройках, имеющих самый маленький показатель потерь тепла.

геотермальный, тепловой, насос, отопление, устройство

В процессе изготовления и укладке собственными руками геотермальных отопительных коммуникаций «вода-вода» принципиально важно применять материалы с большим уровнем устойчивости к коррозийным проявлениям, перемерзанию и прочим агрессивным проявлениям окружающей среды. Тогда оборудование будет служить достаточно долго и не доставит хозяину никаких забот

Если например дом отлично утеплён, защищен от сквозняков, сырости и проникновения морозного воздуха или выстроен с использованием современных теплоизоляционых технологий, стоимость системы обогрева значительно уменьшается из-за открывшейся возможности приобрести оборудование насоса гораздо низкой мощности.

Невидимые моменты благоустройства систем «воздух-вода»

Тепловой насос «воздух-вода» применяет для работы наиболее доступный, безграничный и возобновляемый настоящий энергетический ресурс – воздух. Функционирует оборудование при помощи вентиляторов и атомайзеров, соединенных в общий комплекс. Самую большую результативность проявляет при температуре до -15 °C. При более агрессивных показателях теряет значительную часть мощности.

геотермальный, тепловой, насос, отопление, устройство

Тепловой насос «воздух-вода» стоит намного дешевле, чем модели «вода-вода» и «земля-вода». Модуль подойдет для регионов с относительно мягкими зимами. В холодных северных районах, где морозы превышают -20…25°C установка воздушного оборудования считается нецелесообразной

Аппарат исключительно удобный тем, что не просит от хозяев частного строения наличия специальной техники для установки и проведения непростых работ по установке. Не нуждается в выемке земли, скважном бурении и остальных сложных мероприятиях. Легко устанавливается и не занимает большого числа места. Может правильно работать, располагаясь на крыше помещения для проживания.

геотермальный, тепловой, насос, отопление, устройство

Установить геотермальный насос «воздух-вода» можно на участке конкретно возле жилых зданий. Он функционирует тихо и имеет современный красивый вид, не портящий единого оформления территории

К основным достоинствам оборудования относится почти что тихая работа и возможность повторного применения тепла, вышедшего из обогреваемой комнаты в форме отработанного воздуха, воды, газа, дыма и др.

Обслуживание системы хозяева выполняют собственными силами:

  • чистят вентиляторные лопасти и защитные решётки на испарительной установке от пыли, мелкого мусора и листьев;
  • смазывают нагнетатель воздуха особым составом, указанным в инструкции изготовителем;
  • в конкретный промежуток времени меняют масло в силовых узлах (вентилятор, нагнетатель воздуха);
  • выверяют целость кабеля силового питания и трубопровода из меди, по которому хладагент двигается в системе.

Кроме данных действий производители насосного оборудования настойчиво предлагают клиентам контролировать состояние тепловых датчиков, отражающих функционирование управляющего блока. Их нужно вытирать, бережно удаляя с поверхности пыль и пятна масел. Это продлит «жизнь» системы и выполнит эксплуатационный процесс очень простым и удобным.

Как выполнить аппарат собственными руками

Неважно, какой вариант ресурса (земля, вода или воздух) подобран для отапливания, для корректного функционирования системы потребуется насос. Это приспособление состоит из следующих элементов, как:

  • компрессорный узел (переходный компонент комплекса);
  • атомайзер, передающий низкопотенциальную энергию тепловому носителю;
  • дроссельный клапан, через который хладагент находит обратную дорогу в атомайзер;
  • конденсатор, где фреон отдает энергию тепла и охлаждается до начальной температуры.

Можно выбрать целостную систему у изготовителя, однако это обойдется в очень хорошую сумму. Когда свободных наличных средств под рукой нет, нужно выполнить тепловой насос собственными руками из имеющихся в распоряжении деталей и на случай необходимости докупить недостающие запасные части.

геотермальный, тепловой, насос, отопление, устройство

Намечая установку в приватизированном доме геотермальной системы для отопления, сначала необходимо побеспокоится о снижении уровня потери тепла. Для этого стены нужно теплоизолировать особенным материалом, двери и рамы окон снабдить поролоновыми прокладками, а пол и потолок обезопасить пенопластовыми панелями. Тогда выделенное насосом тепло по максимуму объеме остается в середине помещения

Когда решение о собственноручном изготовлении теплонасоса принято, необходимо обязательно проверить состояние имеющихся в доме электропроводки и электрического счетчика.

Если такие элементы износившиеся и старые, нужно просмотреть все участки, выявить допустимые поломки и убрать их еще в начале работ. Тогда система сразу же после запуска будет идеально работать и не побеспокоит владельцев короткими замыканиями, возгоранием проводки и выбиванием пробок.

План сборки из холодильника

Для сборки теплового насоса собственными руками со старого холодильника снимают расположенный сзади полотенцесушитель. Данную деталь применяют как конденсатор и помещают в высокопрочную емкость, устойчивую к агрессивным температурам. На нее прикрепляют исправно действующий нагнетатель воздуха, а для атомайзера применяют обычную бочку из пластика.

геотермальный, тепловой, насос, отопление, устройство

Если для создания насоса применяется очень устаревший холодильник, лучше сменить в нем фреон на новый. Собственными силами это выполнить не выйдет, благодаря этому придется позвать мастера с особым оборудованием. Он быстро заменит жидкость для работы, и система заработает в необходимом режиме

Подготовленные детали между собой объединяют, а после созданный аппарат при помощи труб из полимеров подсоединяют к системе отопления и приступают к работе оборудования.

Тепловой насос из кондиционера

Для того чтобы сделать тепловой насос, климатический прибор модифицируют и проводят проектировку отдельных ключевых узлов. Сначала внешний и внутренний блоки меняют местами. Атомайзер, отвечающий за передачу низкопотенциального тепла, дополнительно не ставят, так как он есть в блоке расположенном внутри агрегата, а передающий энергию тепла конденсатор стоит во внешнем блоке. В виде теплоносителя подойдут как воздух, так и вода.

Если этот монтажный вариант не удобный, конденсатор устанавливают в отдельный резервуар, который предназначен для корректного теплопередачи между греющим ресурсом и тепловым носителем. Саму систему снабжают четырехходовым клапаном. Для данной работы в большинстве случаев приглашают профессионала, содержащего высокопрофессиональные способности и опыт проведения мероприятий подобного рода.

геотермальный, тепловой, насос, отопление, устройство

Современные сплит системы малоэффективны при низкой температуре, благодаря этому специалисты не советуют применять их для самостоятельного изготовления тепловых насосов

В третьем варианте климатический прибор полноценно разбирают на составные детали, а после из них укомплектовывают насос по классической общепринятой схеме: атомайзер, нагнетатель воздуха, конденсатор. Готовый прибор присоединяют к обогревающему дом оборудованию и приступают к применению.

Советы по подбору системы

Установку оборудования типа «земля-вода» обходится дороже всех других вариантов, так как требует глубинных работ с землей при вертикальном расположении оборудования или большой доступной площади участка при горизонтальной прокладке коммуникаций. Такие параметры ограничивают применение системы и значительно уменьшают ее притягательность.

Установка насоса «вода-вода» тоже имеет определенные ограничения. Если рядом есть доступный пруд, можно расположить систему в нем. Отсутствие открытых вод за собой повлечет бурение колодцев и отводных колодцев, что тоже стоит дорого.

Насос «воздух-вода» не представляет трудностей с установкой, и может правильно работать даже в высотных домах, однако при жёстких зимах с невысокими показателями температур его результативность падает и для ее поддержки требуется параллельный энергетический источник.

Но, все системы в итоге окупают собственные расходы и начинают производить бесплатный ресурс, давая возможность хозяевам жить в очень удобных, приятных и удобных условиях, не тратя при этом немалых средств на услуги ЖКХ.

Нужное видео по теме

В ролике воочию показано, как в огромном доме из газосиликатного блока обустроена система отопления на основе геотермального теплового оборудования «воздух-вода». Раскрыты некоторые забавные невидимые моменты относительно процесса установки оборудования и озвучены настоящие цифры платежей по комунальным услугам за месяц.

Как работает оборудование «земля-вода». Детальное описание от профессионала по установке геотермальных тепловых котлов, рекомендации и практичные советы для домашних умельцев от специалиста собственного дела.

Собственными впечатлениями о тепловом геотермальном насосе делится настоящий клиент оборудования.

Профессиональный слесарь рассказывает, как в бытовых условиях сделать теплонасос на основе мощного нагнетателя воздуха и трубчатых теплообменных деталей. Подробнейшая инструкция в походовом режиме.

Геотермальный насос для отапливания приватного домовладения – успешный метод создания удобных условий для жизни даже там, где недоступны централизованные системы коммуникаций и более обыкновенные источники энергетического ресурса. Подбор системы зависит от территориального размещения недвижимости и материальных возможностей владельцев.

Добавить комментарий