Pompa di calore geotermica fai-da-te per il riscaldamento domestico: dispositivo, design, autoassemblaggio

È possibile organizzare il riscaldamento e la fornitura di acqua calda di una casa privata in vari modi, ad esempio connettersi alle comunicazioni di fornitura del gas centrale o trasferire i sistemi di riscaldamento al consumo di elettricità. Sei d'accordo?

E puoi assemblare una pompa di calore geotermica con le tue mani e utilizzare efficacemente il calore della terra per creare condizioni di vita confortevoli. Naturalmente, questo è un processo piuttosto dispendioso in termini di tempo, ma per coloro che sono almeno un po 'esperti di tecnologia, questo non sarà un grosso problema.

Nel nostro articolo parleremo dei principi di funzionamento e dei tipi di installazioni geotermiche. Ti diremo come costruire tu stesso una pompa di calore con materiali improvvisati. Inoltre, nell'articolo troverai consigli di esperti sulla scelta dei geo-aggregati. E i video pubblicati sveleranno i segreti dell'installazione e i principi di funzionamento delle pompe geotermiche.

Come funziona un'unità geo termica?

L'algoritmo di funzionamento della pompa di calore geotermica si basa sul trasferimento di calore da una fonte con un basso potenziale di energia termica a un vettore di calore. La terra qui svolge il ruolo di radiatore in estate ed è una fonte attiva di calore nella stagione invernale.

Le differenze di temperatura del suolo aiutano a migliorare l'efficienza complessiva del sistema e aiutano a ridurre i costi operativi effettivi.

La base della pompa di calore geotermica è il fenomeno dell'inerzia termica. La temperatura della terra a una profondità di 6 metri e inferiore corrisponde quasi esattamente alla temperatura media annua dell'aria nella regione e cambia molto poco nel corso dell'anno civile

In pratica, il liquido di raffreddamento esistente entra nella tubazione situata nel terreno e vi viene riscaldato di diversi gradi. Quindi la composizione va all'unità di scambio termico (o all'evaporatore) e trasferisce l'energia termica accumulata al circuito interno del sistema.

Il principio di funzionamento degli impianti geotermici è simile al funzionamento dei sistemi di refrigerazione. Ecco perché alcuni tipi di pompe di calore in estate vengono utilizzate con successo come condizionatori d'aria e con il loro aiuto raffreddano l'aria nei locali residenziali

Il refrigerante che funziona nel circuito esterno viene riscaldato nell'evaporatore, convertito in gas ed entra nel compressore. Lì, si contrae sotto l'influenza dell'alta pressione e diventa ancora più caldo.

Il gas caldo passa nel dispositivo di condensazione e rilascia energia termica al liquido di raffreddamento funzionante del sistema interno responsabile del riscaldamento della casa. Alla fine del processo, il refrigerante che ha perso calore ritorna al suo punto di partenza allo stato liquido.

Cosa sono le installazioni geotermiche?

Le pompe di calore geotermiche differiscono l'una dall'altra nel tipo di portatore di calore sui contorni interni ed esterni della struttura. L'energia del dispositivo è ottenuta dal suolo, dall'acqua (acque sotterranee o da un serbatoio naturale aperto) o dall'aria.

All'interno dei locali, la risorsa di calore viene utilizzata per il riscaldamento di ambienti, acqua di riscaldamento e aria condizionata. A seconda della combinazione di elementi e funzioni utilizzate, i sistemi sono classificati in tipi: "falda-acqua", "acqua-acqua" e "aria-acqua".

Opzione n. 1. Assemblaggio terra-acqua

La pompa per acque sotterranee è una delle opzioni di riscaldamento alternative più efficaci per gli edifici residenziali. Il principio della sua azione è selezionare con l'aiuto di sonde o collettori di energia termica dal suolo e trasferirlo in un sistema di riscaldamento dell'acqua per uso domestico.

Le pompe di calore geotermiche terra-acqua sono dispositivi ad alta tecnologia e progressivi. Sono caratterizzati da un'eccezionale affidabilità e dimostrano un elevato livello di efficienza. Non richiede un intervento costante dei proprietari nel lavoro, ma necessita di un servizio post-vendita professionale

La speciale installazione, costituita da uno scambiatore di calore geotermico situato al di sotto della profondità del congelamento effettivo del suolo, e dalla stessa pompa di calore, che funziona da frigorifero, aiuta a implementare la tecnologia, solo il contrario (il ciclo inverso di Carnot).

Come funziona il dispositivo

L'installazione delle acque sotterranee, che riscalda gli alloggi a causa del calore rinnovabile prodotto dal suolo, funziona secondo il seguente algoritmo:

1. Il fluido di lavoro (salamoia o antigelo), spostandosi lungo il circuito geotermico, rileva la temperatura del terreno e viene trasferito allo scambiatore di calore - evaporatore attraverso una pompa. Lì dà il calore raccolto a Freon e se stessa, diventando più fredda di 2-5 ° C, torna al punto di partenza.
2. Arricchito con energia termica, il freon evapora e, dopo aver assunto uno stato gassoso, entra nell'unità compressore. Lì, la temperatura del gas aumenta a causa delle forme di compressione e condensazione.
3. L'energia termica viene trasferita al liquido di raffreddamento nel sistema di riscaldamento domestico e il freon assume nuovamente una forma liquida. La sua pressione diminuisce dopo essere passata attraverso la valvola di espansione del sistema e il refrigerante viene riportato all'evaporatore per ottenere un'altra porzione della risorsa.

Come risultato di questa procedura, la quantità di energia termica prelevata dal suolo e trasferita al sistema di riscaldamento dell'edificio residenziale è più di 4 volte la quantità di elettricità consumata per garantire il corretto funzionamento dell'unità compressore, della pompa circolare e dell'unità di controllo.

Una miscela di glicole con un buon indice di viscosità, acqua con alcool o soluzione salina: questi sono i liquidi non congelanti utilizzati nel sistema idrico-terrestre. Sono ecologici, prendono in modo efficiente il calore e lo trasportano alla stazione di pompaggio

Un ulteriore vantaggio è il fatto che il sistema ha la capacità di lavorare nella direzione opposta, cioè per il raffreddamento. È vero, la perdita di efficienza raggiunge il 20%, ma questo è considerato giustificato, data l'elevata capacità di riscaldamento dell'apparecchiatura.

Opzioni di posizionamento terra-acqua

Per creare il contorno esterno del sistema terra-acqua, vengono utilizzati tubi polimerici ad alta resistenza con buone caratteristiche prestazionali. Sono posizionati orizzontalmente, che giacciono sul fondo della fossa in un modo che ricorda la disposizione delle comunicazioni per i complessi del "pavimento caldo".

La pompa di calore ad acqua freatica è affidabile, efficiente e silenziosa, tuttavia, la sua installazione costa denaro decente e richiede molto tempo (almeno 1 mese per le attività di costruzione, installazione e messa in servizio). Questo punto deve essere preso in considerazione prima di decidere su un sistema di riscaldamento di questo tipo

Durante l'installazione, viene utilizzata un'area di 25-50 metri quadrati. m per ogni singolo chilowatt di pompa montata su motore. La profondità della fossa viene scelta sotto il limite di congelamento e le dimensioni esatte e il passo della posa del tubo sono determinati da un calcolo aggiuntivo.

È consigliabile per i proprietari di terreni di grandi dimensioni che hanno scelto una pompa di calore geotermica di falda per riscaldare la propria casa, per installare collettori orizzontali. I proprietari di piccoli appezzamenti hanno maggiori probabilità di installare sonde profonde, poiché vanno lontano nel terreno e non "mangiano" l'area utile vicino alla casa

I territori su cui sono organizzate le comunicazioni dei sistemi geotermici di terra-acqua non vengono più utilizzati a fini agricoli. Possono essere spezzati in un bel prato erboso o aiuola con annuali in fiore.

L'installazione verticale è molto più problematica e comporta l'uso di attrezzature professionali. Un pozzo da una profondità di 20 a 150 m viene perforato nel sito utilizzando una piattaforma di perforazione, una speciale sonda geotermica viene abbassata e collegata a una pompa che fornisce il fluido di lavoro al sistema di riscaldamento domestico.

La sonda verticale per il sistema geotermico terra-acqua è una testa con tubi collegati. È immerso in un pozzo con una profondità di almeno 18 m. Il numero esatto di pozzi e sonde, la profondità dell'immersione richiesta e il diametro effettivo della tubazione vengono calcolati separatamente per ciascun caso particolare, sulla base delle informazioni ottenute a seguito dell'esplorazione geologica degli specialisti sul sito

I tubi della sonda che si estendono dai pozzi perforati entrano nel pozzo del collettore. Da esso alla pompa di calore ci sono 2 linee principali (alimentazione e ritorno), dotate di rivestimento isolante. Il diametro della linea dipende dal volume totale del sistema e dalla stanza che si desidera riscaldare. A volte i parametri raggiungono i 160 mm.

Secondo stime approssimative, saranno necessari circa 7,5 kW / h di energia per riscaldare un edificio residenziale con una superficie di circa 100 m2. In questo caso, le sonde verticali per la creazione del sistema di riscaldamento "terra-acqua" dovranno essere abbassate nel terreno di 110-115 metri o portate in comunicazioni orizzontali 250 m2 della sezione adiacente (+)

A causa del fatto che a una profondità la temperatura del suolo è sempre più elevata e più stabile a causa dell'influenza del nucleo terrestre, il modo verticale di posare il sistema di riscaldamento è riconosciuto come il più efficace. Dimostra un alto livello di efficienza e funziona in modo affidabile per molti anni, senza causare guasti e guasti.

Opzione n. 2. Caratteristiche delle pompe di calore acqua-acqua

Il sistema geotermico acqua-acqua utilizza l'energia termica di una risorsa idrica nel suo lavoro. Ciò è possibile perché, a grandi profondità, la temperatura dell'acqua, come il suolo, rimane piuttosto elevata e mantiene indicatori stabili e costanti durante tutto l'anno.

Per equipaggiare il sistema acqua-acqua e ottenere energia termica a basso potenziale, è possibile utilizzare corpi idrici aperti (laghi, fiumi), pozzi, pozzi e persino acque reflue da cicli tecnologici di produzione industriale (approvvigionamento idrico inverso)

Non vi è alcuna differenza strutturale fondamentale tra una pompa di calore per acqua freatica e una pompa di calore acqua-acqua.Ma i minori costi finanziari e del lavoro richiedono un complesso attrezzato sulla base di un serbatoio aperto. L'installazione non richiede attività di perforazione su larga scala.

Il materiale del tubo con un refrigerante è semplicemente dotato di un carico, immerso in acqua e collegato al sistema di riscaldamento domestico attraverso il collegamento delle comunicazioni.

Tuttavia, questa opzione è possibile solo se il terreno è adiacente all'acqua e tutte le parti di comunicazione del sistema sono sotto il controllo dei proprietari. Se non è possibile accedere a un serbatoio aperto, viene utilizzato il potenziale delle acque sotterranee.

È vero, ciò comporta un serio lavoro di terra e la costruzione di strutture complesse, ad esempio un pozzo aggiuntivo, progettato per scaricare l'acqua che passa attraverso l'unità di scambio termico.

Quando si installa una pompa di calore acqua-acqua, non una, ma sono presenti due pozzi. L'acqua di lavoro viene presa attraverso una e, passando lo scambiatore di calore, viene reindirizzata alla seconda, che si trova nella direzione di movimento dei flussi del terreno. Durante il posizionamento, si noti che il pozzo di ricezione deve trovarsi ad almeno 6 metri dal pozzo di produzione e deve essere a valle

solitamente installazioni acqua-acqua Montare dove non è possibile collegare le comunicazioni centrali o utilizzare altri tipi di refrigeranti.

Gli esperti sostengono che il riscaldamento alternativo di questo tipo è estremamente efficace negli edifici moderni che hanno un tasso minimo di dispersione di calore.

Quando si realizzano e si installano sistemi di riscaldamento geotermico acqua-acqua fai-da-te, è molto importante utilizzare materiali con un alto livello di resistenza alla corrosione, al congelamento e ad altre manifestazioni aggressive dell'ambiente esterno. Quindi l'attrezzatura durerà a lungo e non darà alcun problema al proprietario

Se la casa è ben isolata, protetta da correnti d'aria, umidità e l'ingresso di aria gelida o costruita utilizzando le moderne tecnologie di isolamento termico, il costo del sistema di riscaldamento è significativamente ridotto a causa dell'opportunità di acquistare apparecchiature di pompaggio di potenza molto inferiore.

Opzione n. 3. Disposizione dei sistemi aria-acqua

La pompa di calore aria-acqua utilizza la risorsa di energia naturale più economica, illimitata e rinnovabile: l'aria per il funzionamento. L'apparecchiatura funziona attraverso ventilatori ed evaporatori, combinati in un unico complesso.

È più efficace a temperature fino a -15 ° C. Con indicatori più aggressivi, perde una parte significativa della potenza.

La pompa di calore aria-acqua è significativamente più economica rispetto ai modelli acqua-acqua e terra-acqua. Il modulo è adatto per regioni con inverni relativamente caldi. Nelle fredde regioni settentrionali dove le gelate superano i -20 ... 25 ° C, l'installazione di apparecchiature aeree è considerata inappropriata

L'unità è estremamente conveniente in quanto non richiede ai proprietari di una casa privata di disporre di attrezzature speciali per l'installazione e lavori di installazione complessi.

Non necessita di scavo, perforazione di pozzi e altre misure ad alta intensità di lavoro. Facile da installare e non occupa molto spazio. Può funzionare correttamente, situato sul tetto del soggiorno.

È possibile installare una pompa geotermica aria-acqua in un sito direttamente vicino ad edifici residenziali. Funziona silenziosamente e ha un aspetto moderno e attraente, non rovinando il design generale del territorio

I principali vantaggi dell'apparecchiatura includono un funzionamento quasi silenzioso e la possibilità di riutilizzare il calore rilasciato dalla stanza riscaldata sotto forma di aria di scarico, acqua, gas, fumo, ecc.

I proprietari eseguono la manutenzione del sistema da soli:

• pulire le pale del ventilatore e griglie protettive sull'installazione dell'evaporatore da polvere, piccoli detriti e foglie;
• lubrificare il compressore composizione speciale specificata nelle istruzioni del produttore;
• cambiare l'olio in unità di potenza (ventilatore, compressore) con una certa frequenza;
• controllare l'integrità del cavo di alimentazione tubazioni di alimentazione e rame attraverso le quali il refrigerante circola nel sistema.

Oltre a queste azioni, i produttori di apparecchiature di pompaggio consigliano vivamente ai clienti di monitorare le condizioni dei sensori termici che riflettono il funzionamento dell'unità di controllo.

Devono essere puliti rimuovendo delicatamente la polvere e le macchie di olio dalla superficie. Estenderà la "vita" consistemi aria-aria e renderà il processo operativo più semplice e confortevole.

Come realizzare l'unità con le tue mani?

Indipendentemente dall'opzione di risorsa (terra, acqua o aria) selezionata per il riscaldamento, sarà necessaria una pompa per il corretto funzionamento del sistema.

Questo dispositivo è costituito da elementi come:

• unità compressore (elemento intermedio del complesso);
• evaporatoretrasmissione di energia a basso potenziale al liquido di raffreddamento;
• valvola a farfallaattraverso il quale il refrigerante trova il percorso di ritorno all'evaporatore;
• condensatoredove il freon emette energia termica e si raffredda alla temperatura originale.

Puoi acquistare un sistema completo dal produttore, ma avrà un costo decente. Quando non ci sono soldi gratuiti a portata di mano, è necessario creare una pompa di calore con le proprie mani dalle parti disponibili e, se necessario, acquistare le parti mancanti.

Quando si pianifica l'installazione di un sistema di riscaldamento geotermico in una casa privata, prima di tutto, è necessario fare attenzione a ridurre il livello di perdita di calore. Per questo, le pareti devono essere isolate con materiale speciale, le porte e le strutture delle finestre devono essere provviste di imbottiture in schiuma e il pavimento e il soffitto devono essere protetti con pannelli in schiuma. Quindi il calore assegnato dalla pompa nella massima misura rimarrà all'interno

Quando viene presa la decisione di realizzare una pompa di calore con le proprie mani, è necessario verificare definitivamente le condizioni del cablaggio elettrico e del contatore elettrico disponibili in casa.

Se questi elementi sono usurati e vecchi, è necessario esaminare tutte le aree, rilevare eventuali malfunzionamenti ed eliminarli prima di iniziare il lavoro. Quindi il sistema immediatamente dopo l'avvio funzionerà in modo impeccabile e non disturberà i proprietari con cortocircuiti, incendi di cablaggio e eliminazione degli ingorghi.

Metodo n. 1. Montaggio dal frigorifero

Per assemblare la pompa di calore con le proprie mani, rimuovere la bobina situata sul retro del vecchio frigorifero. Questa parte viene utilizzata come condensatore e posta in un contenitore ad alta resistenza resistente alle temperature aggressive. Un compressore che funziona correttamente è collegato ad esso e un semplice barilotto di plastica viene utilizzato come evaporatore.

Se viene utilizzato un frigorifero molto vecchio per creare la pompa, è meglio sostituire il freon con una nuova. Non sarai in grado di farlo da solo, quindi dovrai invitare un maestro con attrezzature speciali. Sostituirà rapidamente il fluido di lavoro e il sistema funzionerà nella modalità corretta

Gli elementi preparati vengono interconnessi, quindi l'unità creata viene collegata al sistema di riscaldamento mediante tubi polimerici e l'attrezzatura viene messa in funzione.

In è descritta un'istruzione passo-passo su come assemblare una pompa di calore da un frigorifero questo articolo.

Metodo n. 2. Pompa di calore per aria condizionata

Per realizzare una pompa di calore, il condizionatore d'aria viene modificato e alcune unità di base vengono riqualificate. Innanzitutto, i blocchi esterno e interno vengono scambiati.

L'evaporatore, che è responsabile del trasferimento di calore di bassa qualità, non viene installato ulteriormente, poiché è disponibile nell'unità interna dell'unità e il condensatore di trasferimento del calore si trova nell'unità esterna. Sia l'aria che l'acqua sono adatte come vettore di calore.

Se questa opzione di installazione non è conveniente, il condensatore viene installato in un serbatoio separato progettato per il corretto scambio di calore tra la risorsa di riscaldamento e il liquido di raffreddamento.

Il sistema stesso è dotato di una valvola a quattro vie.Uno specialista con competenze professionali ed esperienza nella conduzione di eventi di questo tipo è di solito invitato per questo lavoro.

I moderni sistemi split sono inefficaci alle basse temperature, quindi i professionisti non raccomandano di usarli per la produzione indipendente di pompe di calore

Nella terza versione, il condizionatore d'aria è completamente smontato nelle sue parti costitutive, e quindi la pompa è completata da loro secondo lo schema generalmente accettato: evaporatore, compressore, condensatore. Il dispositivo finito è collegato all'apparecchiatura che riscalda la casa e inizia a utilizzare.

Il sito ha una serie di articoli sulla produzione di pompe di calore con le proprie mani, si consiglia di leggere:

1. Come realizzare una pompa di calore per riscaldare una casa con le tue mani: il principio di funzionamento e schema di assemblaggio
2. Come realizzare una pompa di calore aria-acqua: schemi dei dispositivi e autoassemblaggio

Suggerimenti di sistema

L'installazione di attrezzature di terra-acqua è più costosa di tutte le altre opzioni, poiché richiede lavori di scavo profondo con una disposizione verticale delle attrezzature o una vasta area libera di un sito con posa orizzontale delle comunicazioni.

Questi parametri limitano l'uso del sistema e riducono significativamente la sua attrattiva.

L'installazione di una pompa acqua-acqua presenta anche alcune limitazioni. Se è presente un corpo idrico accessibile nelle vicinanze, è possibile posizionare il sistema al suo interno. La mancanza di acque libere comporterà la perforazione di pozzi e bypass di pozzi, che non è anche economico.

La pompa aria-acqua non presenta problemi di installazione e può funzionare correttamente anche in condomini, ma in inverni rigidi con indicatori di bassa temperatura la sua efficienza diminuisce e per supportarla è necessaria una fonte di energia parallela.

Tuttavia, sistemazione del riscaldamento geotermico di conseguenza, paga i suoi costi e inizia a sviluppare una risorsa gratuita, che consente ai proprietari di vivere nelle condizioni più convenienti, piacevoli e confortevoli, senza spendere molti soldi in bollette.

Conclusioni e video utili sull'argomento

Il video illustra come un sistema di riscaldamento basato su un impianto geotermico di riscaldamento aria-acqua è equipaggiato in una grande casa da un blocco di silicato di gas. Vengono divulgate alcune sfumature interessanti relative all'installazione delle apparecchiature e vengono annunciati i numeri reali delle bollette per il mese.

Come funzionano le attrezzature per le acque sotterranee? Una descrizione dettagliata di uno specialista nell'installazione di caldaie termiche geotermiche, raccomandazioni e consigli utili per i padroni di casa da un professionista nel loro campo.

Un vero utilizzatore di apparecchiature condivide le sue impressioni sulla pompa geotermica termica.

Un fabbro professionista racconta come realizzare una pompa di calore a casa basata su un potente compressore e parti tubolari di scambio termico. Istruzioni dettagliate dettagliate.

Una pompa geotermica per il riscaldamento di una casa privata è un buon modo per creare condizioni di vita confortevoli anche quando non sono disponibili sistemi di comunicazione centralizzati e fonti di energia più familiari.

La scelta del sistema dipende dalla posizione territoriale della proprietà e dalle capacità finanziarie dei proprietari.

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