Bomba de calor geotèrmica DIY per a la calefacció de la llar: dispositiu, disseny, auto-muntatge

El subministrament de calefacció i aigua calenta d’una casa privada es pot organitzar de diverses maneres, per exemple, connectant-se a les comunicacions de subministrament central de gas o canviant els sistemes de calefacció al consum d’electricitat. Esteu d’acord?

I podeu muntar una bomba de calor geotèrmica amb les vostres pròpies mans i utilitzar eficaçment la calor de la terra per crear condicions de vida còmodes. Per descomptat, es tracta d’un procés que requereix molt de temps, però per a aquells que estiguin almenys una mica versificats en tecnologia, no serà un gran problema.

Al nostre article, parlarem sobre els principis de funcionament i tipus d’instal·lacions geotèrmiques. Us expliquem com es pot crear una bomba de calor a partir de materials improvisats. A més, a l’article trobareu consells experts sobre l’elecció de geoagregats. I els vídeos publicats revelaran els secrets de la instal·lació i els principis de funcionament de les bombes geotèrmiques.

Com funciona una geo unitat tèrmica?

L’algoritme de funcionament de la bomba de calor geotèrmica es basa en la transferència de calor d’una font amb un potencial baix d’energia tèrmica a un transportador de calor. La terra aquí té el paper de radiador a l'estiu i és una font activa de calor a la temporada d'hivern.

Les diferències de temperatura del sòl ajuden a millorar l’eficiència general del sistema i redueixen els costos operatius reals.

La base de la bomba de calor geotèrmica és el fenomen de la inèrcia tèrmica. La temperatura de la terra a una profunditat de 6 metres i per sota correspon gairebé exactament a la temperatura mitjana anual de l’aire a la regió i canvia molt poc al llarg de l’any natural.

A la pràctica, el refrigerant existent entra al conducte situat al sòl i s’escalfa allà a diversos graus. A continuació, la composició es dirigeix ​​a la unitat d’intercanvi de calor (o evaporador) i transfereix l’energia tèrmica acumulada al circuit del sistema intern.

El principi de funcionament de les instal·lacions geotèmiques és similar al funcionament dels sistemes de refrigeració. És per això que alguns tipus de bombes de calor a l’estiu s’utilitzen amb èxit com a condicionadors d’aire i amb la seva ajuda refreden l’aire en locals residencials

El refrigerant que funciona al circuit extern s’escalfa a l’evaporador, es converteix en gas i entra al compressor. Allà, es contrau sota la influència de l’alta pressió i encara fa més calor.

El gas calent passa a l'aparell de condensació i desprèn energia tèrmica al refrigerant de funcionament del sistema intern responsable de la calefacció de la casa. Al final del procés, el refrigerant que ha perdut calor torna al seu punt de partida en estat líquid.

Què són les instal·lacions geotèmiques?

Les bombes de calor geotèmiques es diferencien entre elles pel tipus de portador de calor dels contorns interns i externs de l'estructura. L’energia de l’aparell s’obté del sòl, l’aigua (aigües subterrànies o un dipòsit natural obert) o l’aire.

A l’interior del recinte, el recurs de calor s’utilitza per escalfar habitacions, escalfar aigua i climatització. Segons la combinació d’elements i funcions utilitzades, els sistemes es classifiquen en tipus: “aigua subterrània”, “aigua-aigua” i “aire-aigua”.

Opció # 1 Muntatge terra-aigua

La bomba d’aigua subterrània és una de les opcions de calefacció alternatives més efectives per a edificis residencials. El principi de la seva acció és seleccionar amb l’ajuda de sondes o col·lectors d’energia tèrmica del sòl i transferir-lo a un sistema de calefacció d’aigua domèstica.

Les bombes de calor geotèrmica de l'aigua terrestre són dispositius progressius d'alta tecnologia. Es caracteritzen per tenir una fiabilitat excepcional i demostren un alt nivell d'eficiència. No necessiteu una intervenció constant dels propietaris en l'obra, però necessiteu un servei postvenda professional

La instal·lació especial, que consisteix en un intercanviador de calor geotèrmic situat a sota de la profunditat de la congelació real del sòl, i la bomba de calor mateixa, que funciona com a refrigerador, ajuda a implementar la tecnologia, només al revés (el cicle invers de Carnot).

Com funciona el dispositiu

La instal·lació d’aigua subterrània, que escalfa els espais habitables a causa de la calor renovable produïda pel sòl, funciona segons el següent algorisme:

1. El fluid de treball (salmorra o anticongelant), que es desplaça al llarg del circuit geotèrmic, agafa la temperatura del sòl i es transfereix a l’intercanviador de calor - evaporador mitjançant una bomba. Allà dóna la calor recollida al freó, i ella mateixa, fent-se més fred uns 2-5 ° C, torna al punt de partida.
2. Enriquit amb energia tèrmica, el freó s’evapora i, havent adoptat un estat gasós, entra a la unitat del compressor. Allà, la temperatura del gas augmenta a causa de les formes de compressió i condensació.
3. L’energia tèrmica es transfereix al refrigerant al sistema de calefacció de la llar i el freon torna a adoptar una forma líquida. La seva pressió disminueix després de passar per la vàlvula d'expansió del sistema i el refrigerant és retornat de nou al vapor per obtenir una altra part del recurs.

Com a resultat d’aquest procediment, la quantitat d’energia tèrmica extreta del sòl i transferida al sistema de calefacció de l’edifici residencial és superior a 4 vegades la quantitat d’electricitat gastada per assegurar el funcionament correcte de la unitat de compressor, la bomba circular i la unitat de control.

Una barreja de glicol amb un bon índex de viscositat, aigua amb alcohol o solució salina: són els líquids que no es congelen utilitzats en el sistema aigua-terra. Són respectuosos amb el medi ambient, agafen la calor i el transporten a l'estació de bombes

Un plus addicional és el fet que el sistema té la capacitat de treballar en el sentit contrari, és a dir, per refrigerar-se. És cert que la pèrdua d’eficiència arriba al 20%, però es considera justificat, donada l’elevada capacitat de calefacció de l’equip.

Opcions de col·locació terra a aigua

Per crear el contorn exterior del sistema aigua-terra, s’utilitzen canonades de polímer d’alta resistència amb bones característiques de rendiment. Es col·loquen horitzontalment, situant-se a la part inferior del fossat de forma que recorda a la disposició de comunicacions per a complexos de "pis calent".

La bomba de calor de l’aigua subterrània és fiable, eficaç i silenciosa en funcionament, no obstant això, la seva instal·lació costa diners decents i requereix molt de temps (almenys un mes per a les activitats de construcció, instal·lació i posada en servei). Cal tenir en compte aquest punt abans de decidir un sistema d’escalfament d’aquest tipus

A l’hora d’instal·lar, s’utilitza una superfície de 25-50 metres quadrats. m per cada quilowatt individual de potència de bomba muntada. La profunditat de la fossa es tria a sota del límit de congelació i les dimensions exactes i el pas de la col·locació de la canonada es determinen mitjançant un càlcul addicional.

És aconsellable que els propietaris d’explotacions terrestres de grans dimensions hagin escollit una bomba de calor geotèrmica d’aigua subterrània per escalfar la seva llar i instal·lar col·lectors horitzontals. Els propietaris de petites parcel·les són més propensos a instal·lar sondes profundes, ja que entren molt al sòl i no "mengen" la zona útil a prop de la casa

Els territoris en què s’organitzen les comunicacions de sistemes d’aigües terrestres geotèmiques ja no s’utilitzen amb finalitats agrícoles. Es poden dividir en una bella gespa herbàcia o un llit de flors amb flors anuals.

La instal·lació vertical és molt més problemàtica i comporta l’ús d’equips professionals. Es perfora un pou de 20 a 150 m de fondària al lloc mitjançant una plataforma de perforació, es baixa una sonda geotèrmica especial i es connecta a una bomba que subministra el fluid de treball al sistema de calefacció per a la llar.

La sonda vertical del sistema geotèrmic de l'aigua terrestre és un capçal amb canonades connectades. Està immers en un pou amb una profunditat de 18 m o més. El nombre exacte de pous i sondes, la profunditat de la immersió requerida i el diàmetre real de la canonada es calculen per separat per a cada cas concret, a partir de la informació obtinguda com a resultat de l'exploració geològica per especialistes del lloc.

Les canonades de sonda que s’estenen des dels pous foradats entren al pou de col·lectors. D'ella a la bomba de calor hi ha dues línies principals (subministrament i retorn), equipades amb un recobriment aïllant. El diàmetre de la línia depèn del volum total del sistema i de l’habitació que es vulgui escalfar. De vegades els paràmetres arriben als 160 mm.

Segons estimacions aproximades, es necessitarà uns 7,5 kW / h d’energia per escalfar un edifici residencial amb una superfície d’uns 100 m2. En aquest cas, les sondes verticals per crear el sistema de calefacció “aigua-terra” hauran de baixar-se a terra en 110-115 metres o bé en comunicacions horitzontals 250 m2 de la secció contigua (+)

Degut al fet que a la profunditat la temperatura del sòl és sempre més alta i estable a causa de la influència del nucli terrestre, es reconeix com a forma més efectiva la forma vertical de posar el sistema de calefacció. Demostra un alt nivell d’eficiència i funciona de forma fiable durant molts anys, sense donar fallades i avaries.

Opció # 2. Característiques de les bombes de calor aigua a aigua

El sistema geotèrmic aigua-aigua utilitza l'energia tèrmica d'un recurs hídric en la seva tasca. Això és possible perquè, a grans profunditats, la temperatura de l’aigua, igual que el sòl, es manté força alta i manté indicadors estables i constants durant tot l’any.

Per equipar el sistema aigua-aigua i obtenir energia tèrmica de baix potencial, podeu utilitzar masses d’aigua oberta (llacs, rius), pous, pous i fins i tot aigües residuals procedents de cicles tecnològics de producció industrial (subministrament d’aigua inversa)

No hi ha cap diferència estructural fonamental entre una bomba de calor d’aigua subterrània i una bomba de calor aigua-aigua.Però els costos laborals i financers més reduïts requereixen un complex equipat sobre la base d’un dipòsit obert. La instal·lació no requereix activitats de perforació a gran escala.

El material de canonada amb refrigerant està simplement equipat amb una càrrega, submergida en aigua i connectada al sistema de calefacció de la llar mitjançant comunicacions de connexió.

Tanmateix, aquesta opció només és possible si el terreny és contigu a l’aigua i totes les parts de comunicació del sistema estan sota el control dels propietaris. Si no hi ha accés a un dipòsit obert, s’utilitza el potencial de les aigües subterrànies.

És cert que això comporta treballs de terra seriosos i la construcció d’estructures complexes, per exemple, un pou addicional, dissenyat per descarregar l’aigua que passa per la unitat d’intercanvi de calor.

En instal·lar una bomba de calor aigua a aigua, no hi ha un, sinó dos pous. L’aigua de treball s’agafa a través d’un i, passant l’intercanviador de calor, es redirigeix ​​a la segona, que es troba en la direcció del moviment dels cabals de terra. Durant la col·locació, cal tenir en compte que el pou receptor ha d'estar a almenys 6 metres del pou productor i ha d'estar aigües avall

Normalment instal·lacions d’aigua a aigua Muntar on no hi ha manera de connectar comunicacions centrals ni utilitzar altres tipus de refrigerants.

Els experts defensen que un escalfament alternatiu d’aquest tipus és extremadament eficaç en edificis moderns que tinguin una taxa mínima de pèrdua de calor.

En la fabricació i la instal·lació de sistemes de calefacció geotèrmics d'aigua-aigua, és molt important utilitzar materials amb un alt nivell de resistència a la corrosió, la congelació i altres manifestacions agressives del medi extern. Aleshores, l’equip durarà molt i no donarà cap problema al propietari

Si la casa està ben aïllada, protegida dels corrents d'aigua, la humitat i la penetració d'aire gelat, o es construeix mitjançant modernes tecnologies d'aïllament tèrmic, el cost del sistema de calefacció es redueix significativament a causa de l'oportunitat de comprar equips de bomba de potència molt inferior.

Opció # 3. Ordenació dels sistemes aire-aigua

La bomba de calor aire-aigua utilitza el recurs d’energia natural més assequible, il·limitat i renovable: l’aire per funcionar. L'equip funciona mitjançant ventiladors i evaporadors, combinats en un sol complex.

És més eficaç a temperatures de fins a -15 ºC. Amb indicadors més agressius, perd una part important de la potència.

La bomba de calor aire-aigua és significativament més barata que els models aigua-aigua i terra-a-aigua. El mòdul és adequat per a regions amb hiverns relativament càlids. A les regions fredes del nord, on les gelades superen els -20 ... 25 ° C, es considera inadequada la instal·lació d'equips d'aire

La unitat és extremadament convenient, ja que no requereix que els propietaris d'una casa privada disposin d'equips especials per a la instal·lació i la complexa instal·lació.

No necessita excavació, perforació de pous i altres mesures amb molta mà d’obra. Fàcil d’instal·lar i no ocupa molt d’espai. Pot funcionar correctament, situat al terrat de la sala d’estar.

És possible instal·lar una bomba geotèrmica aire-aigua en un lloc directament a prop d’edificis residencials. Funciona tranquil·lament i té un aspecte modern i atractiu, no malmet el disseny global del territori

Els principals avantatges de l’equipament inclouen un funcionament pràcticament silenciós i la possibilitat de reutilitzar la calor alliberada de l’habitació escalfada en forma d’aire, aigua, gas, fum, etc.

Els propietaris duen a terme el manteniment del sistema pel seu compte:

• netegeu les fulles del ventilador i reixes de protecció a la instal·lació de l’evaporador de pols, petites deixalles i fulles;
• lubricar compressor composició especial especificada a les instruccions del fabricant;
• canviar l’oli en unitats de potència (ventilador, compressor) amb una certa freqüència;
• comprovar la integritat del cable d'alimentació subministrament i canonades de coure per les quals circula el refrigerant al sistema.

A més d’aquestes accions, els fabricants d’equips de bombament aconsellen fermament als clients que vigilin l’estat dels sensors tèrmics que reflecteixen el funcionament de la unitat de control.

S'han de netejar traient suaument les taques de pols i oli de la superfície. Allargarà la "vida" ambsistemes aire-aire i farà que el procés d’operació sigui més senzill i còmode.

Com fer la unitat amb les teves pròpies mans?

Independentment de quina opció de recurs (terra, aigua o aire) hagi seleccionat per escalfar, caldrà una bomba perquè el sistema funcioni correctament.

Aquest dispositiu consta d'elements com:

• unitat de compressor (element intermedi del complex);
• vaporitzadortransmetre energia potencial baixa al refrigerant;
• vàlvula acceleradora través del qual el refrigerant troba el camí de retorn a l’evaporador;
• condensadoron el freó desprèn energia tèrmica i es refreda a la temperatura original.

Podeu adquirir un sistema complet al fabricant, però costarà una quantitat decent. Quan no hi hagi diners lliures a mà, hauríeu de fer una bomba de calor amb les vostres pròpies mans de les peces disponibles i, si cal, comprar les peces que falten.

En el moment de planificar la instal·lació d’un sistema de calefacció geotèrmic en una casa privada, primer s’ha de tenir cura de reduir el nivell de pèrdua de calor. Per això, les parets han d’estar aïllades amb material especial, les portes i els marcs de les finestres han d’estar proveïts d’encoixinats d’escuma, i el sòl i el sostre s’han de protegir amb panells d’escuma. A continuació, la calor assignada per la bomba al màxim es mantindrà a l’interior

Quan es pren la decisió de fer una bomba de calor amb les vostres pròpies mans, heu de comprovar definitivament l’estat del cablejat elèctric i del comptador elèctric disponibles a la casa.

Si aquests elements estan desgastats i vells, cal mirar totes les zones, detectar possibles desperfectes i eliminar-los abans d’iniciar el treball. Aleshores, el sistema immediatament després de la posada en marxa funcionarà perfectament i no molestarà els propietaris amb curtcircuits, cablejat d’incendis i eliminacions d’embussos.

Mètode # 1. Muntatge des de la nevera

Per muntar la bomba de calor amb les vostres pròpies mans, traieu la bobina situada a la part posterior de la nevera antiga. Aquesta part s’utilitza com a condensador i es col·loca en un recipient d’alta resistència resistent a temperatures agressives. Se li enganxa un compressor de funcionament adequat i s’utilitza un simple barril de plàstic com a evaporador.

Si s’utilitza un refrigerador molt antic per crear la bomba, és millor substituir-lo per un de nou. No podreu fer-ho pel vostre compte, així que haureu de convidar un mestre amb equip especial. Substituirà ràpidament el fluid de treball i el sistema funcionarà en el mode adequat

Els elements preparats estan interconnectats i la unitat creada es connecta al sistema de calefacció mitjançant canonades de polímer i es posa en funcionament l’equip.

Es descriu una instrucció pas a pas sobre com muntar una bomba de calor des d’un refrigerador aquest article.

Mètode 2. Bomba de calor

Per fer una bomba de calor, es modifica l’aire condicionat i es reurbanitzen algunes unitats bàsiques. En primer lloc, s’intercanvien els blocs exterior i interior.

L'evaporador, responsable de la transferència de calor de baix grau, no està instal·lat addicionalment, ja que està disponible a la unitat interior de la unitat i el condensador que transfereix calor es troba a la unitat exterior. Tant l'aire com l'aigua són adequats com a transportador de calor.

Si aquesta opció d’instal·lació no és convenient, el condensador s’instal·la en un dipòsit separat dissenyat per a l’intercanvi de calor correcte entre el recurs de calefacció i el refrigerant.

El sistema en si està equipat amb una vàlvula de quatre vies.Normalment es convida a un especialista amb habilitats professionals i experiència en la realització d’esdeveniments d’aquest tipus.

Els sistemes de divisió moderns són ineficaços a baixes temperatures, per la qual cosa els professionals no recomanen utilitzar-los per a la fabricació independent de bombes de calor

A la tercera versió, l’aire condicionat es desmunta completament a les seves parts constitutives i, a continuació, es completa la bomba d’ells d’acord amb l’esquema tradicionalment acceptat generalment: evaporador, compressor, condensador. L’aparell acabat es connecta a l’equip que escalfa la casa i es comença a utilitzar.

El lloc inclou una sèrie d'articles sobre la fabricació de bombes de calor amb les seves pròpies mans; us recomanem que llegiu:

1. Com fer una bomba de calor per escalfar una casa amb les vostres pròpies mans: el principi de funcionament i esquema de muntatge
2. Com fer una bomba de calor aire-aigua: diagrames de dispositius i autoensamblatge

Consells sobre el sistema

La instal·lació d’equips d’aigua terrestre és més costosa que totes les altres opcions, perquè requereix treballs profunds d’excavació amb una disposició vertical d’equips o una gran àrea lliure d’un lloc amb comunicacions horitzontals.

Aquests paràmetres limiten l’ús del sistema i redueixen significativament el seu atractiu.

La instal·lació d’una bomba aigua a aigua també té algunes limitacions. Si hi ha un cos accessible d’aigua a prop, podeu posar-hi el sistema. La manca d’aigua oberta comportarà la perforació de pous i desviaments, que tampoc és barat.

La bomba d'aigua-aigua no presenta problemes d'instal·lació i pot funcionar correctament fins i tot en edificis d'apartaments, però durant hiverns intensos amb indicadors de baixa temperatura la seva eficiència disminueix i es necessita una font d'energia paral·lela per suportar-la.

Tanmateix disposició de la calefacció geotèrmica per tant, paga els seus costos i comença a desenvolupar un recurs gratuït, permetent als propietaris viure en les condicions més convenients, agradables i còmodes, sense gastar molts diners en les factures de serveis públics.

Conclusions i vídeo útil sobre el tema

El vídeo il·lustra com un sistema de calefacció basat en equips de calefacció d'aigua i aigua geotèrmics està equipat en una casa gran des d'un bloc de gas-silicats. Es donen a conèixer alguns matisos interessants sobre la instal·lació d’equips i s’anuncien el nombre real de factures de serveis públics del mes.

Com funciona l’equip d’aigües subterrànies? Una descripció detallada d’un especialista en la instal·lació de calderes tèrmiques geotèmiques, recomanacions i consells útils per a mestres domèstics d’un professional del seu camp.

Un autèntic usuari d'equip comparteix les seves impressions sobre la bomba geotèrmica tèrmica.

Un serraller professional explica com fer una bomba de calor a casa a partir d’un potent compressor i peces d’intercanvi de calor tubulars. Instruccions detallades pas a pas.

Una bomba geotèrmica per escalfar una casa particular és una bona manera de crear condicions de vida còmodes, fins i tot quan no hi hagi sistemes de comunicació centralitzats i fonts d’energia més familiars.

L’elecció del sistema depèn de la ubicació territorial de l’immoble i de les capacitats financeres dels propietaris.

Teniu experiència fabricant una bomba de calor geotèrmica? Compartiu informació amb els nostres lectors, suggeriu-ne la versió del muntatge. Podeu deixar comentaris i adjuntar fotografies dels vostres productes casolans al formulari següent.