DIY geotermální tepelné čerpadlo pro vytápění domácností: zařízení, konstrukce, vlastní montáž

Vytápění a dodávku teplé vody v soukromém domě můžete organizovat různými způsoby, například připojit se k centrální komunikaci s plynem nebo převést topné systémy na spotřebu elektřiny. Souhlasíte?

A můžete sestavit geotermální tepelné čerpadlo vlastními rukama a efektivně využít teplo Země k vytvoření pohodlných životních podmínek. Je to samozřejmě proces, který je časově velmi náročný, ale pro ty, kteří jsou alespoň trochu zběhlí v technologii, to nebude velký problém.

V našem článku si povíme o principech fungování a typech geotermálních instalací. Řekneme vám, jak postavit tepelné čerpadlo sami z improvizovaných materiálů. Kromě toho v článku najdete odborné rady ohledně výběru geo-agregátů. A zveřejněná videa odhalí tajemství instalace a zásady fungování geotermálních čerpadel.

Jak funguje tepelná geo jednotka?

Algoritmus provozu geotermálního tepelného čerpadla je založen na přenosu tepla ze zdroje s nízkým potenciálem tepelné energie na tepelný nosič. Země zde hraje roli chladiče v létě a je aktivním zdrojem tepla v zimní sezóně.

Rozdíly v teplotách půdy pomáhají zlepšit celkovou účinnost systému a snižují skutečné provozní náklady.

Základem geotermálního tepelného čerpadla je jev tepelné setrvačnosti. Teplota Země v hloubce 6 metrů a méně téměř přesně odpovídá průměrné roční teplotě vzduchu v regionu a během kalendářního roku se mění jen velmi málo

V praxi stávající chladivo vstupuje do potrubí umístěného v zemi a je zde zahříváno o několik stupňů. Poté složení přechází do jednotky pro výměnu tepla (nebo výparníku) a přenáší nashromážděnou tepelnou energii do vnitřního obvodu systému.

Princip fungování geotermálních zařízení je podobný fungování chladicích systémů. Z tohoto důvodu jsou některé typy tepelných čerpadel v létě úspěšně používány jako klimatizační zařízení a pomocí nich chladí vzduch v obytných prostorech

Chladivo pracující ve vnějším okruhu se zahřívá ve výparníku, přeměňuje se na plyn a vstupuje do kompresoru. Tam se stahuje pod vlivem vysokého tlaku a stává se ještě teplejším.

Horký plyn prochází do kondenzačního zařízení a uvolňuje tepelnou energii do pracovní chladicí kapaliny vnitřního systému zodpovědného za vytápění domu. Na konci procesu se chladivo, které ztratilo teplo, vrací do svého výchozího bodu v kapalném stavu.

Co jsou geotermální instalace?

Geotermální tepelná čerpadla se od sebe liší typem tepelného nosiče na vnitřních a vnějších konturách konstrukce. Energie zařízení se získává z půdy, vody (podzemní vody nebo otevřeného přírodního rezervoáru) nebo vzduchu.

Uvnitř areálu se zdroj tepla používá k vytápění místností, ohřevu vody a klimatizace. V závislosti na kombinaci použitých prvků a funkcí jsou systémy klasifikovány do typů: „podzemní voda“, „voda-voda“ a „vzduch-voda“.

Možnost č. 1. Sestava země-voda

Čerpadlo podzemní vody je jednou z nejúčinnějších alternativních možností vytápění bytových domů. Principem jeho činnosti je výběr pomocí sond nebo sběračů tepelné energie z půdy a přenos do systému ohřevu domácí vody.

Geotermální tepelná čerpadla země-voda jsou špičková a progresivní zařízení. Vyznačují se mimořádnou spolehlivostí a vysokou účinností. Nevyžadují neustálý zásah majitelů do práce, ale vyžadují profesionální poprodejní servis

Speciální instalace, sestávající z geotermálního tepelného výměníku umístěného pod hloubkou skutečného zamrzání půdy a samotného tepelného čerpadla, které funguje jako lednička, pomáhá implementovat technologii pouze opačně (Carnotův reverzní cyklus).

Jak zařízení funguje

Instalace podzemní vody, která ohřívá obytné prostory kvůli obnovitelnému teplu produkovanému půdou, pracuje podle následujícího algoritmu:

1. Pracovní tekutina (solanka nebo nemrznoucí směs), pohybující se po geotermálním okruhu, snímá teplotu půdy a je pomocí čerpadla přenesena do výměníku tepla - výparníku. Tam dává shromážděné teplo freonu a sama, která se ochladila o 2 až 5 ° C, se vrací do výchozího bodu.
2. Freon, obohacený o tepelnou energii, se vypařuje a poté, co se dostal do plynného stavu, vstupuje do kompresorové jednotky. Tam stoupá teplota plynu v důsledku kompresních a kondenzačních forem.
3. Tepelná energie je přenášena na chladicí kapalinu v systému vytápění domácností a freon opět nabírá tekutou formu. Jeho tlak klesá po průchodu expanzním ventilem systému a chladivo se vrací zpět do odpařovače, aby získalo další část zdroje.

V důsledku tohoto postupu je množství tepelné energie odebrané z půdy a převedené do topného systému bytového domu více než čtyřikrát větší množství elektřiny spotřebované k zajištění správného provozu kompresorové jednotky, oběhového čerpadla a řídicí jednotky.

Glykolová směs s dobrým indexem viskozity, voda s alkoholem nebo solným roztokem - to jsou nemrznoucí kapaliny používané v systému země-voda. Jsou šetrné k životnímu prostředí, účinně odebírají teplo a dopravují jej k čerpací stanici

Dalším bonusem je skutečnost, že systém má schopnost pracovat v opačném směru, tj. Pro chlazení. Je pravda, že ztráta účinnosti dosahuje 20%, ale to je považováno za odůvodněné vzhledem k vysoké topné schopnosti zařízení.

Možnosti umístění země-voda

K vytvoření vnějšího obrysu systému země-voda se používají polymerní trubky vysoké pevnosti s dobrými výkonovými charakteristikami. Jsou umístěny vodorovně a pokládají na dno jímky způsobem, který připomíná uspořádání komunikací pro komplexy „teplé podlahy“.

Tepelné čerpadlo podzemní vody je spolehlivé, efektivní a tiché v provozu, jeho instalace však stojí slušné peníze a vyžaduje hodně času (alespoň 1 měsíc na stavební, instalační a zprovozňovací činnosti). Tento bod je třeba vzít v úvahu před rozhodnutím o topném systému tohoto typu

Při instalaci se používá plocha 25–50 metrů čtverečních. m pro každý jednotlivý kilowatt výkonového čerpadla. Hloubka jímky je vybrána pod hranicí mrazu a přesné rozměry a stoupání pokládky potrubí jsou stanoveny dodatečným výpočtem.

Je vhodné, aby majitelé velkých zemědělských podniků, kteří si vybrali geotermální tepelné čerpadlo podzemní vody, vytápěli svůj domov, instalovali horizontální kolektory. Majitelé malých pozemků s větší pravděpodobností instalují hluboké sondy, protože jdou daleko do půdy a „nejedí“ užitečnou oblast v blízkosti domu

Území, na nichž jsou uspořádána komunikace geotermálních systémů země-voda, se již nepoužívají pro zemědělské účely. Mohou být rozděleny do krásného travnatého trávníku nebo květinového záhonu s kvetoucími letničkami.

Vertikální instalace je mnohem problematičtější a vyžaduje použití profesionálního vybavení. Studna z hloubky 20 až 150 m se vrtá na místě pomocí vrtné soupravy, do ní se spouští speciální geotermální sonda a připojuje se k čerpadlu, které dodává pracovní tekutinu do systému vytápění domácností.

Svislou sondou pro geotermální systém země-voda je hlava s připojenými trubkami. Je ponořen do studny s hloubkou 18 m nebo více. Přesný počet jamek a sond, hloubka požadovaného ponoření a skutečný průměr potrubí se vypočítají zvlášť pro každý konkrétní případ, na základě informací získaných v důsledku geologického průzkumu odborníky na místě.

Trubky sond vyčnívající z vyvrtaných studní vstupují do rozdělovače. Od toho k tepelnému čerpadlu jsou 2 hlavní vedení (přívod a zpět), vybavené izolačním povlakem. Průměr vedení závisí na celkovém objemu systému a místnosti, kterou chcete vytápět. Někdy parametry dosáhnou 160 mm.

Podle hrubých odhadů bude potřeba asi 7,5 kW / h energie na vytápění obytného domu o rozloze asi 100 m2. V tomto případě bude nutné svislé sondy pro vytvoření topného systému „země-voda“ snížit do země o 110–115 metrů nebo provést horizontální komunikaci 250 m2 sousedního úseku (+)

Vzhledem k tomu, že v hloubce je teplota půdy vždy vyšší a stabilnější díky vlivu zemského jádra, je vertikální způsob pokládky topného systému považován za nejúčinnější. To prokazuje vysokou úroveň účinnosti a spolehlivě funguje po mnoho let, aniž by došlo k poruchám a poruchám.

Možnost č. 2. Vlastnosti tepelných čerpadel voda-voda

Geotermální systém voda-voda využívá při své práci tepelnou energii vodního zdroje. To je možné, protože ve velké hloubce zůstává teplota vody, stejně jako půda, poměrně vysoká a udržuje stabilní a konstantní ukazatele po celý rok.

Pro vybavení systému voda-voda a získání tepelné energie s nízkým potenciálem můžete použít otevřené vodní útvary (jezera, řeky), studny, studny a dokonce i odpadní vody z technologických cyklů průmyslové výroby (zpětné zásobování vodou).

Mezi tepelným čerpadlem podzemní vody a tepelným čerpadlem voda-voda neexistuje zásadní strukturální rozdíl.Nejmenší finanční a mzdové náklady však vyžadují komplex vybavený na základě otevřené nádrže. Instalace nevyžaduje rozsáhlé vrtné činnosti.

Potrubní materiál s chladicí kapalinou je jednoduše vybaven zátěží, ponořen do vody a připojen k systému vytápění domácností pomocí propojovacích komunikací.

Tato možnost je však možná pouze v případě, že země sousedí s vodou a všechny komunikační části systému jsou pod kontrolou vlastníků. Pokud není přístup do otevřené nádrže, je využíván potenciál podzemní vody.

Je pravda, že to vyžaduje seriózní práce na zemi a konstrukci složitých struktur, například další studny, určené k vypouštění vody procházející jednotkou výměny tepla.

Při instalaci tepelného čerpadla voda-voda není vybavena ani jedna, ale dvě studny. Pracovní voda je odebírána jednou a po průchodu tepelným výměníkem je přesměrována do druhé, která je umístěna ve směru pohybu zemních toků. Během umísťování je třeba poznamenat, že přijímací jímka musí být nejméně 6 metrů od produkční jímky a musí být po proudu

Obvykle instalace voda-voda Mount, kde není způsob, jak spojit centrální komunikaci nebo použít jiné typy chladicích kapalin.

Odborníci tvrdí, že alternativní vytápění tohoto typu je mimořádně efektivní v moderních budovách, které mají minimální míru tepelné ztráty.

Při výrobě a instalaci geotermálních topných systémů voda-voda pro vlastní potřebu je velmi důležité používat materiály s vysokou úrovní odolnosti vůči korozi, zamrzání a dalším agresivním projevům vnějšího prostředí. Pak zařízení vydrží dlouho a nedá majiteli žádné potíže

Pokud je dům dobře izolován, chráněn před průvanem, vlhkostí a pronikáním mrazivého vzduchu nebo je postaven pomocí moderních technologií tepelné izolace, náklady na topný systém se výrazně sníží díky možnosti zakoupit čerpací zařízení s mnohem nižší energií.

Možnost č. 3. Uspořádání systémů vzduch-voda

Tepelné čerpadlo vzduch-voda využívá nejdostupnější, neomezený a obnovitelný přírodní zdroj energie - vzduch pro provoz. Zařízení pracuje prostřednictvím ventilátorů a výparníků, kombinovaných do jednoho komplexu.

Je nejúčinnější při teplotách až -15 ° C. S agresivnějšími indikátory ztrácí významnou část energie.

Tepelné čerpadlo vzduch-voda je podstatně levnější než modely voda-voda a voda-voda. Modul je vhodný pro regiony s relativně teplými zimami. V chladných severních oblastech, kde mrazy překračují -20 ... 25 ° C, je instalace vzduchového zařízení považována za nevhodnou

Jednotka je mimořádně výhodná v tom, že nevyžaduje, aby majitelé soukromého domu měli speciální vybavení pro instalaci a složité instalační práce.

Nevyžaduje vykopávky, vrtání a jiná opatření náročná na práci. Snadná instalace a nezabírá mnoho místa. Může správně fungovat, nachází se na střeše obývacího pokoje.

Je možné instalovat geotermální čerpadlo vzduch-voda na místě přímo v blízkosti obytných budov. Funguje tiše a má moderní atraktivní vzhled, nekazí celkový design území

Mezi hlavní výhody zařízení patří téměř tichý provoz a možnost opětovného využití tepla uvolněného z vytápěné místnosti ve formě odpadního vzduchu, vody, plynu, kouře atd.

Majitelé provádějí údržbu systému sami:

• vyčistěte lopatky ventilátoru a ochranné mřížky na zařízení výparníku před prachem, malými zbytky a listy;
• promažte kompresor zvláštní složení uvedené v pokynech výrobce;
• vyměnit olej v výkonových jednotkách (ventilátor, kompresor) s určitou frekvencí;
• Zkontrolujte integritu napájecího kabelu přívodní a měděné potrubí, kterým chladivo cirkuluje v systému.

Kromě těchto akcí výrobci čerpacích zařízení důrazně doporučuje zákazníkům sledovat stav tepelných senzorů, které odrážejí činnost řídicí jednotky.

Musí být očištěny jemným odstraněním prachových a olejových skvrn z povrchu. Prodlouží „život“ ssystémy vzduch-vzduch a zjednoduší a zlepší operativní proces.

Jak vyrobit jednotku vlastníma rukama?

Bez ohledu na to, která možnost zdroje (země, voda nebo vzduch) je vybrána pro vytápění, bude pro správnou funkci systému zapotřebí čerpadlo.

Toto zařízení se skládá z následujících prvků:

• kompresorová jednotka (prostřední prvek komplexu);
• odpařovačpřenos energie s nízkým potenciálem do chladicího média;
• škrticí ventilskrz které chladivo najde cestu zpět do výparníku;
• kondenzátorkde freon uvolňuje tepelnou energii a ochladí na původní teplotu.

Můžete si koupit kompletní systém od výrobce, ale bude to stát slušnou částku. Pokud nemáte k dispozici žádné volné peníze, měli byste z dostupných dílů vyrobit tepelné čerpadlo vlastními silami a v případě potřeby si chybějící díly zakoupit.

Při plánování instalace geotermálního vytápěcího systému v soukromém domě je třeba především dbát na snížení úrovně tepelných ztrát. Z tohoto důvodu musí být stěny izolovány speciálním materiálem, dveře a rámy oken by měly být opatřeny pěnovými vložkami a podlaha a strop by měly být chráněny pěnovými panely. Potom teplo přidělené čerpadlem v maximálním rozsahu zůstane uvnitř

Když se rozhodnete vyrobit tepelné čerpadlo vlastníma rukama, musíte bezpodmínečně zkontrolovat stav elektrického zapojení a elektroměru, který je v domě k dispozici.

Pokud jsou tyto prvky opotřebované a staré, je nutné se před zahájením práce podívat na všechny oblasti, odhalit možné poruchy a odstranit je. Systém ihned po uvedení do provozu bude bezchybně fungovat a nebude rušit majitele zkratem, požárním vedením a vyhazováním dopravních zácp.

Metoda č. 1. Montáž z chladničky

Chcete-li sestavit tepelné čerpadlo vlastními rukama, odstraňte cívku umístěnou na zadní straně staré ledničky. Tato část se používá jako kondenzátor a je umístěna do vysokopevnostní nádoby odolné vůči agresivním teplotám. K tomu je připojen řádně fungující kompresor a jako odpařovač se používá jednoduchá plastová hlaveň.

Pokud se k vytvoření čerpadla používá velmi stará lednička, je lepší nahradit v ní freon novým. Nebudete to moci udělat sami, takže budete muset pozvat mistra se zvláštním vybavením. Rychle nahradí pracovní tekutinu a systém bude fungovat ve správném režimu

Připravené prvky jsou vzájemně propojeny a poté je vytvořená jednotka připojena k topnému systému pomocí polymerních trubek a zařízení je uvedeno do provozu.

Podrobný návod, jak sestavit tepelné čerpadlo z chladničky, je popsán v tento článek.

Metoda č. 2. Tepelné čerpadlo klimatizace

Aby bylo možné vytvořit tepelné čerpadlo, je klimatizační jednotka upravena a některé základní jednotky jsou přestavěny. Nejprve jsou vnější a vnitřní bloky zaměněny.

Výparník, který je zodpovědný za přenos tepla nízké kvality, není dodatečně nainstalován, protože je k dispozici ve vnitřní jednotce jednotky a kondenzátor pro přenos tepla je umístěn ve venkovní jednotce. Jako nosič tepla je vhodný vzduch i voda.

Pokud tato možnost instalace není vhodná, kondenzátor se instaluje do samostatné nádrže určené pro správnou výměnu tepla mezi topným zdrojem a chladivem.

Samotný systém je vybaven čtyřcestným ventilem.Na tuto práci je obvykle pozván odborník s odbornými znalostmi a zkušenostmi s pořádáním akcí tohoto druhu.

Moderní split systémy jsou při nízkých teplotách neúčinné, takže je odborníci nedoporučují používat pro nezávislou výrobu tepelných čerpadel

Ve třetí verzi je klimatizace kompletně rozebrána na její základní části a poté je z nich čerpadlo dokončeno podle tradičního konvenčního schématu: výparník, kompresor, kondenzátor. Hotové zařízení je připojeno k zařízení vytápějícímu dům a začíná se používat.

Stránka obsahuje řadu článků o výrobě tepelných čerpadel vlastníma rukama, doporučujeme si přečíst:

1. Jak vyrobit tepelné čerpadlo pro vytápění domu vlastníma rukama: princip provozu a montáže
2. Jak vyrobit tepelné čerpadlo vzduch-voda: schémata zařízení a vlastní montáž

Systémové tipy

Instalace zařízení pozemní vody je dražší než všechny ostatní možnosti, protože vyžaduje hluboké výkopové práce s vertikálním uspořádáním zařízení nebo velkou volnou plochu místa s horizontálním položením komunikací.

Tyto parametry omezují používání systému a výrazně snižují jeho atraktivitu.

Instalace čerpadla voda-voda má také určitá omezení. Pokud je v blízkosti přístupná vodní plocha, můžete do ní umístit systém. Nedostatek otevřené vody bude znamenat vrtání studní a obtokových vrtů, což také není levné.

Čerpadlo vzduch-voda nepředstavuje problémy s instalací a může správně fungovat dokonce i v bytových domech, ale v těžkých zimách s nízkými teplotními indikátory klesá jeho účinnost a pro jeho podporu je nutný paralelní zdroj energie.

Nicméně uspořádání geotermálního vytápění v důsledku toho vyplácí své náklady a začíná vyvíjet bezplatný zdroj, který majitelům umožňuje žít v nejpohodlnějších, nejpříjemnějších a nejpohodlnějších podmínkách, aniž by utrácel spoustu peněz za účty za energie.

Závěry a užitečné video na toto téma

Video ukazuje, jak je topný systém založený na geotermálním topném zařízení vzduch-voda vybaven ve velkém domě z bloku plyn-křemičitan. Jsou zveřejněny některé zajímavé nuance týkající se instalace zařízení a jsou zveřejněny skutečné počty faktur za měsíc.

Jak funguje podzemní voda? Podrobný popis odborníka na instalaci geotermálních tepelných kotlů, doporučení a užitečné tipy pro domácí pány od profesionála ve svém oboru.

Skutečný uživatel zařízení sdílí jeho dojmy z tepelně geotermálního čerpadla.

Profesionální zámečník říká, jak vyrobit tepelné čerpadlo doma na základě výkonných kompresorových a trubkových částí pro výměnu tepla. Podrobné pokyny krok za krokem.

Geotermální čerpadlo pro vytápění soukromého domu je dobrým způsobem, jak vytvořit pohodlné životní podmínky, i když nejsou k dispozici centralizované komunikační systémy a známé zdroje energie.

Výběr systému závisí na teritoriální poloze nemovitosti a finančních možnostech vlastníků.

Máte zkušenosti s výrobou geotermálního tepelného čerpadla? Prosím, sdílejte informace s našimi čtenáři, navrhněte vaši verzi sestavy. Můžete zanechat komentáře a připojit fotografie vašich domácích produktů ve formě níže.