Bomba de calor geotérmica DIY para aquecimento doméstico: dispositivo, design, montagem automática

Você pode organizar o aquecimento e o fornecimento de água quente de uma casa particular de várias maneiras, por exemplo, conectar-se às comunicações centrais de fornecimento de gás ou transferir sistemas de aquecimento para o consumo de eletricidade. Você concorda?

E você pode montar uma bomba de calor geotérmica com suas próprias mãos e usar efetivamente o calor da terra para criar condições de vida confortáveis. Obviamente, este é um processo bastante demorado, mas para aqueles que são pelo menos um pouco versados ​​em tecnologia, isso não será um grande problema.

Em nosso artigo, falaremos sobre os princípios de operação e os tipos de instalações geotérmicas. Diremos a você como construir uma bomba de calor a partir de materiais improvisados. Além disso, no artigo, você encontrará conselhos de especialistas sobre a escolha de agregados geográficos. E os vídeos publicados revelarão os segredos da instalação e os princípios de operação das bombas geotérmicas.

Como funciona uma unidade geográfica térmica?

O algoritmo de operação da bomba de calor geotérmica é baseado na transferência de calor de uma fonte com baixo potencial de energia térmica para um transportador de calor. A terra aqui desempenha o papel de um radiador no verão e é uma fonte ativa de calor no inverno.

As diferenças de temperatura do solo ajudam a melhorar a eficiência geral do sistema e reduzem os custos operacionais reais.

A base da bomba de calor geotérmica é o fenômeno de inércia térmica. A temperatura da Terra a uma profundidade de 6 metros e abaixo corresponde quase exatamente à temperatura média anual do ar na região e muda muito pouco ao longo do ano civil

Na prática, o líquido de refrigeração existente entra na tubulação localizada no chão e é aquecido por vários graus. Em seguida, a composição vai para a unidade de troca de calor (ou evaporador) e transfere a energia térmica acumulada para o circuito interno do sistema.

O princípio de operação das instalações geotérmicas é semelhante ao funcionamento dos sistemas de refrigeração. É por isso que alguns tipos de bombas de calor no verão são usados ​​com sucesso como condicionadores de ar e, com sua ajuda, esfriam o ar em instalações residenciais

O refrigerante que opera no circuito externo é aquecido no evaporador, convertido em gás e entra no compressor. Lá, ele se contrai sob a influência de alta pressão e se torna ainda mais quente.

O gás quente passa para o dispositivo de condensação e libera energia térmica para o líquido de arrefecimento do sistema interno responsável pelo aquecimento da casa. No final do processo, o refrigerante que perdeu calor retorna ao seu ponto de partida no estado líquido.

O que são instalações geotérmicas?

As bombas de calor geotérmica diferem entre si no tipo de transportador de calor nos contornos interno e externo da estrutura. A energia do dispositivo é obtida do solo, da água (água subterrânea ou de um reservatório natural aberto) ou do ar.

Dentro das instalações, o recurso térmico é usado para aquecimento de salas, aquecimento de água e ar condicionado. Dependendo da combinação de elementos e funções utilizadas, os sistemas são classificados em tipos: “água subterrânea”, “água-água” e “água-ar”.

Opção # 1. Montagem terra-água

A bomba de água subterrânea é uma das opções alternativas de aquecimento mais eficazes para edifícios residenciais. O princípio de sua ação é selecionar com a ajuda de sondas ou coletores de energia térmica do solo e transferi-lo para um sistema de aquecimento de água doméstico.

As bombas de calor geotérmica da água da terra são dispositivos progressivos de alta tecnologia. Eles são caracterizados por confiabilidade excepcional e demonstram um alto nível de eficiência. Não requer intervenção constante dos proprietários no trabalho, mas precisa de serviço pós-venda profissional

A instalação especial, composta por um trocador de calor geotérmico localizado abaixo da profundidade do congelamento real do solo, e a própria bomba de calor, que funciona como um refrigerador, ajuda a tecnologia a implementá-lo, apenas o contrário (o ciclo reverso de Carnot).

Como o dispositivo funciona

A instalação de águas subterrâneas, que aquece os alojamentos devido ao calor renovável produzido pelo solo, opera de acordo com o seguinte algoritmo:

1. O fluido de trabalho (salmoura ou anticongelante), movendo-se ao longo do circuito geotérmico, mede a temperatura do solo e é transferido para um trocador de calor - evaporador através de uma bomba. Lá, ela fornece o calor coletado a Freon, e ela mesma, ficando mais fria a 2-5 ° C, volta ao ponto de partida.
2. Enriquecido com energia térmica, o freon evapora e, tendo assumido um estado gasoso, entra na unidade do compressor. Lá, a temperatura do gás aumenta devido às formas de compressão e condensação.
3. A energia térmica é transferida para o líquido de arrefecimento no sistema de aquecimento doméstico e o freon assume novamente a forma líquida. Sua pressão cai depois de passar pela válvula de expansão do sistema e o refrigerante é retornado ao evaporador para obter outra parte do recurso.

Como resultado deste procedimento, a quantidade de energia térmica retirada do solo e transferida para o sistema de aquecimento do edifício residencial é mais de 4 vezes a quantidade de eletricidade gasta para garantir o correto funcionamento da unidade de compressor, bomba circular e unidade de controle.

Uma mistura de glicol com um bom índice de viscosidade, água com álcool ou solução salina - esses são os líquidos não congelantes usados ​​no sistema de água da terra. Eles são ecologicamente corretos, absorvem calor com eficiência e transportam-no para a estação de bombeamento

Um bônus adicional é o fato de o sistema ter a capacidade de trabalhar na direção oposta, ou seja, para resfriamento. É verdade que a perda de eficiência chega a 20%, mas isso é considerado justificado, dada a alta capacidade de aquecimento do equipamento.

Opções de posicionamento terra-água

Para criar o contorno externo do sistema de água da terra, são utilizados tubos de polímero de alta resistência com boas características de desempenho. Eles são colocados horizontalmente, deitados no fundo do poço, de maneira que lembra o arranjo de comunicações para os complexos de "piso quente".

A bomba de calor para águas subterrâneas é confiável, eficiente e silenciosa em operação, no entanto, sua instalação custa um dinheiro decente e leva muito tempo (pelo menos 1 mês para atividades de construção, instalação e comissionamento). Este ponto deve ser levado em consideração antes de se decidir por um sistema de aquecimento desse tipo

Ao instalar, é usada uma área de 25 a 50 metros quadrados. m para cada quilowatt de bomba montada em potência. A profundidade do poço é escolhida abaixo do limite de congelamento, e as dimensões exatas e o passo do assentamento do tubo são determinados por um cálculo adicional.

É aconselhável que os proprietários de propriedades de grande porte que escolheram uma bomba de calor geotérmica de água subterrânea para aquecer sua casa e instalar coletores horizontais. É mais provável que os proprietários de pequenas parcelas instalem sondas profundas, uma vez que penetram no solo e não "comem" a área útil perto da casa

Os territórios nos quais as comunicações dos sistemas geotérmicos de água subterrânea são organizados não são mais utilizados para fins agrícolas. Eles podem ser quebrados em um belo gramado ou canteiro de flores com flores anuais.

A instalação vertical é muito mais problemática e implica o uso de equipamentos profissionais. Um poço de 20 a 150 m de profundidade é perfurado no local usando uma sonda de perfuração, uma sonda geotérmica especial é abaixada e conectada a uma bomba que fornece o fluido de trabalho ao sistema de aquecimento doméstico.

A sonda vertical para o sistema geotérmico de água da terra é uma cabeça com tubos conectados. Está imerso em um poço com profundidade de 18 m ou mais. O número exato de poços e sondas, a profundidade do mergulho necessário e o diâmetro real da tubulação são calculados separadamente para cada caso específico, com base nas informações obtidas como resultado da exploração geológica por especialistas no local.

Tubos de sonda que se estendem dos poços perfurados entram no poço do coletor. Dela para a bomba de calor, existem 2 linhas principais (fornecimento e retorno), equipadas com revestimento isolante. O diâmetro da linha depende do volume total do sistema e da sala que você deseja aquecer. Às vezes, os parâmetros atingem 160 mm.

De acordo com estimativas aproximadas, serão necessários cerca de 7,5 kW / h de energia para aquecer um edifício residencial com uma área de cerca de 100 m2. Nesse caso, as sondas verticais para criar o sistema de aquecimento “água do solo” terão que ser baixadas para o solo de 110 a 115 metros ou levadas para comunicações horizontais 250 m2 da seção adjacente (+)

Devido ao fato de que em uma profundidade a temperatura do solo é sempre mais alta e mais estável devido à influência do núcleo da Terra, a maneira vertical de colocar o sistema de aquecimento é reconhecida como a mais eficaz. Ele demonstra um alto nível de eficiência e funciona de maneira confiável por muitos anos, sem causar falhas e avarias.

Opção # 2. Características das bombas de calor água a água

O sistema geotérmico água-água utiliza a energia térmica de um recurso hídrico em seu trabalho. Isso é possível porque, em grandes profundidades, a temperatura da água, como o solo, permanece bastante alta e mantém indicadores estáveis ​​e constantes ao longo do ano.

Para equipar o sistema água-água e obter energia térmica de baixo potencial, você pode usar corpos d'água abertos (lagos, rios), poços, poços e até águas residuais de ciclos tecnológicos de produção industrial (abastecimento reverso de água)

Não há diferença estrutural fundamental entre uma bomba de calor de água subterrânea e uma bomba de calor de água e água.Mas os menores custos financeiros e trabalhistas exigem um complexo equipado com base em um reservatório aberto. A instalação não requer atividades de perfuração em larga escala.

O material do tubo com um líquido de arrefecimento é simplesmente equipado com uma carga, imerso em água e conectado ao sistema de aquecimento doméstico através da conexão de comunicações.

No entanto, essa opção só é possível se o terreno estiver adjacente à água e todas as partes de comunicação do sistema estiverem sob o controle dos proprietários. Se não houver acesso a um reservatório aberto, é usado o potencial das águas subterrâneas.

É verdade que isso envolve trabalhos terrestres sérios e a construção de estruturas complexas, por exemplo, um poço adicional, projetado para descarregar a água que passa pela unidade de troca de calor.

Ao instalar uma bomba de calor água a água, não um, mas dois poços são equipados. A água de trabalho é levada através de uma e, passando pelo trocador de calor, é redirecionada para a segunda, localizada na direção do movimento dos fluxos do solo. Durante a colocação, deve-se notar que o poço receptor deve estar a pelo menos 6 metros do poço produtor e deve estar a jusante

Normalmente instalações água-a-água Monte onde não há como conectar as comunicações centrais ou usar outros tipos de refrigerantes.

Especialistas argumentam que esse tipo de aquecimento alternativo é extremamente eficaz em edifícios modernos que apresentam uma taxa mínima de perda de calor.

Ao fabricar e instalar sistemas de aquecimento geotérmico água-água você mesmo, é muito importante usar materiais com alto nível de resistência à corrosão, congelamento e outras manifestações agressivas do ambiente externo. Então o equipamento durará muito tempo e não causará nenhum problema ao proprietário

Se a casa estiver bem isolada, protegida de correntes de ar, umidade e penetração de ar gelado ou construída usando modernas tecnologias de isolamento térmico, o custo do sistema de aquecimento será significativamente reduzido devido à oportunidade de comprar equipamentos de bombeamento de potência muito menor.

Opção # 3. Disposição dos sistemas ar-água

A bomba de calor ar-água utiliza o recurso de energia natural mais acessível, ilimitado e renovável - ar para operação. O equipamento opera através de ventiladores e evaporadores, combinados em um único complexo.

É mais eficaz em temperaturas de até -15 ° C. Com indicadores mais agressivos, perde uma parte significativa do poder.

A bomba de calor ar-água é significativamente mais barata que os modelos água-água e solo-água. O módulo é adequado para regiões com invernos relativamente quentes. Nas regiões frias do norte, onde as geadas excedem -20 ... 25 ° C, a instalação de equipamentos de ar é considerada inadequada

A unidade é extremamente conveniente, pois não exige que os proprietários de uma casa particular tenham equipamentos especiais para instalação e trabalhos de instalação complexos.

Não precisa de escavação, perfuração de poços e outras medidas de trabalho intensivo. Fácil de instalar e não ocupa muito espaço. Pode funcionar corretamente, localizado no telhado da sala de estar.

É possível instalar uma bomba geotérmica ar-água em um local diretamente próximo a edifícios residenciais. Funciona silenciosamente e tem uma aparência atraente e moderna, não prejudicando o design geral do território

As principais vantagens do equipamento incluem operação quase silenciosa e a capacidade de reutilizar o calor liberado da sala aquecida sob a forma de ar de exaustão, água, gás, fumaça, etc.

Os proprietários realizam a manutenção do sistema por conta própria:

• limpe as pás do ventilador e grades de proteção na instalação do evaporador contra poeira, pequenos detritos e folhas;
• lubrificar compressor composição especial especificada nas instruções do fabricante;
• mudar de óleo em unidades de potência (ventilador, compressor) com uma certa frequência;
• verifique a integridade do cabo de alimentação fornecimento e tubulação de cobre através da qual o refrigerante circula no sistema.

Além dessas ações, os fabricantes de equipamentos de bombeamento aconselham fortemente os clientes a monitorar as condições dos sensores térmicos que refletem a operação da unidade de controle.

Eles devem ser limpos removendo suavemente as manchas de poeira e óleo da superfície. Estenderá a "vida" comsistemas ar-ar e tornará o processo de operação mais simples e confortável.

Como fazer a unidade com suas próprias mãos?

Independentemente de qual opção de recurso (terra, água ou ar) estiver selecionada para aquecimento, será necessária uma bomba para o sistema funcionar corretamente.

Este dispositivo consiste em elementos como:

• unidade de compressor (elemento intermediário do complexo);
• vaporizadortransmitir baixa energia potencial ao refrigerante;
• válvula de borboletaatravés do qual o refrigerante encontra o caminho de retorno ao evaporador;
• capacitoronde freon libera energia térmica e esfria à temperatura original.

Você pode adquirir um sistema completo do fabricante, mas isso custará uma quantia decente. Quando não houver dinheiro livre em mãos, você deve fazer uma bomba de calor com as próprias mãos a partir das peças disponíveis e, se necessário, comprar as peças que estão faltando.

Ao planejar a instalação de um sistema de aquecimento geotérmico em uma casa particular, antes de tudo, deve-se tomar cuidado para reduzir o nível de perda de calor. Para isso, as paredes devem ser isoladas com material especial, as portas e os caixilhos das janelas devem ser revestidos com espuma e o piso e o teto devem ser protegidos com painéis de espuma. Então o calor gerado pela bomba permanecerá dentro de casa até o máximo

Quando a decisão de fazer uma bomba de calor com suas próprias mãos for tomada, você deve definitivamente verificar as condições da fiação elétrica e do medidor elétrico disponíveis na casa.

Se esses elementos estiverem desgastados e velhos, é necessário examinar todas as áreas, detectar possíveis falhas e eliminá-las antes de iniciar o trabalho. Em seguida, o sistema imediatamente após a inicialização funcionará perfeitamente e não perturbará os proprietários com curtos-circuitos, fiação elétrica e eliminação de engarrafamentos.

Método # 1. Montagem na geladeira

Para montar a bomba de calor com suas próprias mãos, remova a bobina localizada na parte traseira do refrigerador antigo. Esta peça é usada como um capacitor e colocada em um recipiente de alta resistência, resistente a temperaturas agressivas. Um compressor está funcionando corretamente e um barril de plástico simples é usado como evaporador.

Se um refrigerador muito antigo for usado para criar a bomba, é melhor substituir o freon por um novo. Você não poderá fazer isso por conta própria, por isso precisará convidar um mestre com equipamento especial. Ele substituirá rapidamente o fluido de trabalho e o sistema funcionará no modo correto

Os elementos preparados são interconectados e, em seguida, a unidade criada é conectada ao sistema de aquecimento por meio de tubos de polímero e o equipamento é colocado em operação.

Uma instrução passo a passo sobre como montar uma bomba de calor a partir de uma geladeira é descrita em este artigo.

Método # 2. Bomba de calor para ar condicionado

Para fazer uma bomba de calor, o ar condicionado é modificado e algumas unidades básicas são reconstruídas. Primeiro, os blocos externo e interno são trocados.

O evaporador, responsável pela transferência de calor de baixa qualidade, não é instalado adicionalmente, pois está disponível na unidade interna da unidade e o condensador de transferência de calor está localizado na unidade externa. O ar e a água são adequados como transportadores de calor.

Se essa opção de instalação não for conveniente, o condensador é instalado em um tanque separado, projetado para a troca correta de calor entre o recurso de aquecimento e o líquido de refrigeração.

O próprio sistema está equipado com uma válvula de quatro vias.Um especialista com habilidades profissionais e experiência na realização de eventos desse tipo é geralmente convidado para este trabalho.

Os modernos sistemas de divisão são ineficazes a baixas temperaturas; portanto, os profissionais não recomendam usá-los para a fabricação independente de bombas de calor

Na terceira versão, o ar condicionado é completamente desmontado em suas partes constituintes e, em seguida, a bomba é completada a partir delas de acordo com o esquema tradicionalmente aceito: evaporador, compressor, condensador. O dispositivo acabado é conectado ao equipamento que aquece a casa e começa a ser usado.

O site possui uma série de artigos sobre a fabricação de bombas de calor com as próprias mãos. Recomendamos que você leia:

1. Como fazer uma bomba de calor para aquecer uma casa com suas próprias mãos: o princípio de operação e esquema de montagem
2. Como fazer uma bomba de calor ar-água: diagramas de dispositivos e montagem automática

Dicas do sistema

A instalação de equipamentos de águas subterrâneas é mais cara do que todas as outras opções, porque requer trabalhos de escavação profunda com um arranjo vertical de equipamentos ou uma grande área livre de um local com comunicação horizontal.

Esses parâmetros limitam o uso do sistema e reduzem significativamente sua atratividade.

A instalação de uma bomba água-a-água também possui algumas limitações. Se houver um corpo de água acessível por perto, você poderá colocar o sistema nele. A falta de água aberta implicará a perfuração de poços e desvios, o que também não é barato.

A bomba de água e ar não apresenta problemas de instalação e pode funcionar corretamente mesmo em prédios de apartamentos, mas em invernos severos com indicadores de baixa temperatura, sua eficiência diminui e é necessária uma fonte de energia paralela para apoiá-la.

No entanto arranjo de aquecimento geotérmico como resultado, paga seus custos e começa a desenvolver um recurso gratuito, permitindo que os proprietários vivam nas condições mais convenientes, agradáveis ​​e confortáveis, sem gastar muito dinheiro com contas de serviços públicos.

Conclusões e vídeo útil sobre o tema

O vídeo ilustra como um sistema de aquecimento baseado em equipamento de aquecimento geotérmico ar-água é equipado em uma casa grande a partir de um bloco de gás-silicato. Algumas nuances interessantes sobre a instalação de equipamentos são divulgadas e os números reais de pagamentos de utilidades para o mês são anunciados.

Como o equipamento de água subterrânea funciona? Uma descrição detalhada de um especialista na instalação de caldeiras térmicas geotérmicas, recomendações e dicas úteis para mestres domésticos de um profissional em seu campo.

Um usuário real do equipamento compartilha suas impressões sobre a bomba geotérmica térmica.

Um serralheiro profissional conta como fazer uma bomba de calor em casa com base em um poderoso compressor e peças tubulares de troca de calor. Instruções detalhadas passo a passo.

Uma bomba geotérmica para aquecer uma casa particular é uma boa maneira de criar condições de vida confortáveis, mesmo quando sistemas de comunicação centralizados e fontes de energia mais familiares não estão disponíveis.

A escolha do sistema depende da localização territorial da propriedade e das capacidades financeiras dos proprietários.

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