Pompă de căldură geotermală construită de dumneavoastră pentru încălzirea locuinței: structură, proiectare, asamblare manuală

Puteți organi za încălzirea și alimen area cu apă caldă a unei case particulare în diferite moduri, de exemplu, conectându-vă la rețeaua centrală de alimen are cu gaze sau trecând sistemele de încălzire pe consumul de energie electrică. Sunteți de acord?

Sau puteți construi o pompă de căldură geotermală de unul singur și folo si eficient căldura pământului pentru a crea condiții de viață confor abile. Fără îndoi ală, este un proces destul de laborios, dar pentru cei care se pricep cât de cât la tehnică, nu va fi o problemă prea mare.

În articolul nostru vom vorbi despre principiile de funcționare și tipurile de instalații geotermale. Vă vom spune cum să construiți singuri o pompă de căldură din materiale la îndemână. În plus, în articol veți găsi sfaturi ale experiților privind alegerea geoag egatelor. Iar video clipurile postate vor dezvălui secretele montajului și principiile de funcționare ale pompelor geotermale.

Cum funcționează un geoag egat termic?

Algoritmul de funcționare al unei pompe de căldură geotermale se bazează pe transferul de căldură de la o sursă cu potențial termic scăzut către agentul termic. Aici, pământul joacă rolul de radiator vara și este o sursă activă de căldură în sezonul de iarnă.

Diferența de temperatură a solului ajută la creșterea eficienței generale a sistemului și contribuie la reducerea costurilor reale de exploatare.

La baza funcționării unei pompe de căldură geotermale se află fenomenul de inerție termică. Temperatura solului la o adâncime de 6 metri sau mai mult corespunde aproape exact cu temperatura medie anuală a aerului din regiune și se modifică foarte puțin pe tot parcursul anului calendaristic.

În practică, agentul termic pătrunde în conducta amplasată în sol și se încălzește cu câțeva grade. Apoi, amestecul ajunge în nodul de schimb de căldură (evaporatorul) și transferă energia termică acumulată în circuitul intern al sistemului.

Principiul de funcționare al instalațiilor geotermale se aseamănă cu funcționarea sistemelor frigorifice. De aceea, unele tipuri de pompe de căldură sunt utilizate cu succes vara pe post de aparate de aer condiționat, răcind aerul din încăperile de locuit.

Agentul frigorific care funcționează în circuitul exterior se încălzește în evaporator, se transformă în gaz și intră în compresor. Acolo este comprimat sub influența presiunii înalte și devine și mai fierbinte.

Gazul incandescent trece în dispozitivul de condensare și cedează energia termică agentului termic de lucru al sistemului interior, care asigură încălzirea casei. La sfârșitul procesului, agentul frigorific, care a pierdut căldura, revine la punctul inițial în stare lichidă.

Ce tipuri de instalații geotermale există?

Pompele de căldură geotermale diferă între ele după tipul de agent termic din circuitele interior și exterior ale construcției. Energia dispozitivelor este obținută din sol, apă (ape subterane sau un bazin natural deschis) sau aer.

În interiorul locuinței, resursa termică este utilizată pentru încălzirea camerelor, încălzirea apei și climatizarea aerului. În funcție de combinația elementelor și funcțiilor utilizate, sistemele sunt clasificate în tipuri: «sol-apă», «apă-apă» și «aer-apă».

Opțiunea nr. 1. Asamblare după tehnologia «sol-apă»

Pompa «sol-apă» – una dintre cele mai eficiente opțiuni de încălzire alternativă pentru locuințe. Principiul său de funcționare constă în extragerea, cu ajutorul sondelor sau colectoarelor, a energiei termice din sol și transferul acesteia în sistemul casnic de încălzire cu apă.

Pompele de căldură geotermale «sol-apă» – sunt dispozitive progresive de înaltă tehnologie. Se remarcă printr-o fiabilitate excepțională și demonstrează un nivel ridicat de randament. Nu necesită intervenția constantă a proprietarilor în funcționare, dar au nevoie de întreținere profesională.

Tehnologia este realizată cu ajutorul unei instalații speciale, formată dintr-un schimbător de căldură geotermal, amplasat sub adâncimea de îngheț efectivă a solului, și pompa de căldură propriu-zisă, care funcționează ca un frigider, dar invers (ciclul Carnot inversat).

Cum funcționează dispozitivul

Instalația «sol-apă», care încălzește locuințele cu ajutorul căldurii regenerabile produse de sol, acționează conform următorului algoritm:

1. Lichidul de lucru (saramură sau antigel), care circulă prin circuitul geotermal, preia temperatura solului și, prin intermediul pompei, este transmis în schimbătorul de căldură – evaporator. Acolo cedează căldura colectată freonului, iar ea însăși, devenind mai rece cu 2-5°C, revine la punctul de plecare.
2. Freonul îmbogățit cu energie termică se evaporă și, după ce a luat stare gazoasă, intră în instalația compresorului. Acolo temperatura gazului crește datorită comprimării și se formează condens.
3. Energia termică este transferată agentului termic din sistemul de încălzire casnic, iar freonul ia din nou formă lichidă. Presiunea acestuia scade după trecerea prin supapa de expansiune a sistemului, iar agentul frigorific se întoarce în evaporator pentru a prelua o nouă porțiune de resursă.

Ca urmare a acestei proceduri, volumul de energie termică preluat de la sol și transmis sistemului de încălzire al unei locuințe depășește de peste 4 ori cantitatea de electricitate consumată pentru asigurarea funcționării corecte a agregatului compresor, a pompei de circulație și a unității de comandă.

Amestec pe bază de glicol cu un bun indicator de vâscozitate, apă cu alcool sau soluție salină – acestea sunt lichidele antigel utilizate în sistemul „sol-apă”. Sigure pentru mediu, absorb eficient căldura și o transportă către stația de pompare.

Un bonus suplimentar este faptul că sistemul poate funcționa și în sens invers, adică pentru răcire. Adevărat, pierderea de eficiență ajunge până la 20%, dar acest lucru este considerat justificat, având în vedere capacitatea mare de încălzire a echipamentului.

Variante de amplasare a sistemelor „sol-apă”

Pentru realizarea circuitului exterior al sistemului „sol-apă” se folosesc țevi polimerice de înaltă rezistență, cu caracteristici bune de exploatare. Acestea se amplasează orizontal, așezându-se pe fundul săpăturii într-un mod similar amenajării conductelor pentru sistemele de „pardoseală încălzită”.

Pompa de căldură „sol-apă” este fiabilă, eficientă și silențioasă în funcționare, însă instalarea sa costă o sumă considerabilă și necesită mult timp (cel puțin o lună pentru lucrările de construcție-montare și reglare). Acest aspect trebuie neapărat luat în considerare înainte de a opta pentru un sistem de încălzire de acest tip.

La instalare se utilizează o suprafață calculată de 25-50 mp pentru fiecare kilowatt de putere a pompei montate. Adâncimea săpăturii se alege sub limita de îngheț, iar dimensiunile exacte și pasul de așezare a țevilor se determină printr-un calcul suplimentar.

Proprietarilor de terenuri de mari dimensiuni care au ales pentru încălzirea casei o pompă de căldură geotermală de tip „sol-apă” le este recomandabil să instaleze colectoare orizontale. Pentru proprietarii de parcele mici, montarea sondelor de adâncime este mai potrivită, deoarece acestea pătrund adânc în sol și nu „ocupă” suprafața utilă din jurul casei.

Teritoriile pe care sunt amenajate conductele sistemelor geotermale „sol-apă” nu mai sunt utilizate pentru nevoi agricole. Pe ele se poate amenaja un frumos gazon de iarbă sau un strat de flori cu plante anuale înfloritoare.

Montajul vertical este mult mai problematic și implică utilizarea de utilaje profesionale. Pe teren, cu ajutorul unei instalații de foraj, se forează o sondă cu adâncimea cuprinsă între 20 și 150 m, în care se coboară o sondă geotermală specială și se conectează la pompa care trimite fluidul de lucru în sistemul de încălzire al locuinței.

Sonda verticală pentru sistemul geotermal „pământ-apă” reprezintă un cap cu țevi conectate. Se introduce într-un foraj cu adâncimea de la 18 m și mai mult. Numărul exact de foraje și sonde, adâncimea necesară de introducere și diametrul efectiv al conductei se calculează separat pentru fiecare caz particular, pe baza informațiilor obținute în urma explorării geologice efectuate de specialiști pe teren.

Țevile sondei, care ies din forajele efectuate, intră într-un puț colector. De la acesta, către pompa de căldură, merg 2 linii principale (de alimentare și retur), prevăzute cu izolație termică. Diametrul liniei principale depinde de volumul total al sistemului și al încăperii care trebuie încălzită. Uneori, parametrii ajung la 160 mm.

Conform calculelor aproximative, pentru încălzirea unei case locative cu o suprafață de aproximativ 100 m2, va fi necesară o energie de circa 7,5 kWh. Sondele verticale pentru crearea sistemului de încălzire „pământ-apă” în acest caz vor trebui coborâte în sol la 110-115 metri, sau va fi necesară ocuparea a 250 m2 din terenul adiacent pentru comunicațiile orizontale (+)

Datorită faptului că la adâncime temperatura solului este întotdeauna mai ridicată și mai stabilă datorită influenței nucleului terestru, metoda verticală de amplasare a sistemului de încălzire este considerată cea mai eficientă. Acesta demonstrează un nivel ridicat de randament și funcționează fiabil timp de mulți ani, fără a da defecțiuni sau avarii.

Opțiunea nr. 2. Caracter isticile pompelor de căldură «apă-apă»

Sistemul geotermal „apă-apă” utilizează în funcționare energia termică a resursei de apă. Acest lucru este posibil deoarece la adâncime mare temperatura apei, la fel ca și a solului, rămâne destul de ridicată și menține indicatori stabili și constanți pe tot parcursul anului.

Pentru amenajarea sistemului „apă-apă” și obținerea energiei termice de joasă potență, se pot utiliza corpuri de apă deschise (lacuri, râuri), puțuri, foraje și chiar apele uzate ale ciclurilor tehnologice ale producțiilor industriale (alimentarea cu apă de tip invers)

Nu există o diferență constructivă fundamentală între pompa de căldură „sol-apă” și „apă-apă”. Dar cele mai mici costuri financiare și de muncă le necesită complexul amenajat pe baza unui corp de apă deschis. Pentru montaj nu sunt necesare operațiuni de foraj de mare amploare.

Materialul tubular cu agent termic se dotează pur și simplu cu o greutate, se scufundă în apă și se conectează la sistemul de încălzire casnic prin intermediul comunicațiilor de legătură.

Totuși, această variantă este posibilă doar în cazul în care terenul se învecinează direct cu apa și toate părțile de comunicație ale sistemului se află sub controlul proprietarilor. Dacă nu există acces la un corp de apă deschis, se utilizează potențialul apelor subterane.

Adevărat, aceasta implică lucrări terasiere serioase și construirea de structuri complexe, de exemplu, a unui puț suplimentar, destinat evacuării apei care trece prin unitatea de schimb de căldură.

La instalarea pompei de căldură «apă-apă» se amenajează nu una, ci două puțuri. Prin unul se preia apa de lucru și, după ce trece prin schimbătorul de căldură, este redirecționată către al doilea, care este amplasat în direcția fluxurilor de apă subterană. În timpul amplasării, trebuie să se țină cont că puțul receptor trebuie să se afle la o distanță de cel puțin 6 metri de puțul emitent și, neapărat, în aval.

De obicei, instalațiile de tip «apă-apă» se montează acolo unde nu există posibilitatea de a conecta rețelele centrale sau de a utiliza alte tipuri de agenți termici.

Specialiștii afirmă că încălzirea alternativă de acest tip este extrem de eficientă în construcțiile moderne care au un indicator minim al pierderilor de căldură.

La fabricarea și instalarea manuală a sistemelor geotermale de încălzire «apă-apă» este foarte important să se utilizeze materiale cu un nivel ridicat de rezistență la coroziune, îngheț și alte manifestări agresive ale mediului extern. Atunci echipamentul va funcționa mult timp și nu va cauza niciun fel de probleme proprietarului.

Dacă casa este bine izolată, protejată de curenți de aer, umiditate și pătrunderea aerului rece, sau construită cu utilizarea tehnologiilor moderne de izolare termică, costul sistemului de încălzire se reduce semnificativ datorită posibilității de a achiziționa un echipament de pompare de putere mult mai mică.

Opțiunea nr. 3. Amenajarea sistemelor «aer-apă»

Pompa de căldură «aer-apă» utilizează pentru funcționare cea mai accesibilă, nelimitată și regenerabilă resursă naturală de energie – aerul. Echipamentul funcționează prin intermediul ventilatoarelor și evaporatoarelor, combinate într-un complex unic.

Prezintă cea mai mare eficiență la temperaturi de până la -15°C. La parametri mai agresivi, pierde o parte semnificativă din putere.

Pompa de căldură «aer-apă» costă semnificativ mai puțin decât modelele «apă-apă» și «sol-apă». Modulul este potrivit pentru regiunile cu ierni relativ calde. În zonele nordice reci, unde înghețurile depășesc -20…25°C, instalarea echipamentelor aeriene este considerată inoportună.

Agregatul este extrem de convenabil prin faptul că nu necesită ca proprietarii casei private să aibă utilaje speciale pentru montaj și efectuarea lucrărilor complexe de instalare.

Nu necesită excavare de pământ, forare de puțuri și alte activități laborioase. Se montează ușor și nu ocupă mult spațiu. Poate funcționa corect, fiind amplasat pe acoperișul unei încăperi locuite.

Pompa geotermală aer-apă poate fi instalată pe teren, direct lângă clădirile de locuit. Funcționează silențios și are un aspect modern și atractiv, care nu strică designul general al teritoriului.

Printre principalele avantaje ale echipamentului se numără funcționarea aproape silențioasă și posibilitatea de reutilizare a căldurii care iese din încăperea încălzită sub formă de aer uzat, apă, gaz, fum etc.

Întreținerea sistemului este realizată de proprietari în mod independent:

• curăță paletele ventilatorului și grătarele de protecție de pe instalația evaporatorului de praf, gunoi fin și frunze;
• ung compresorul cu un amestec special, indicat în instrucțiuni de către producător;
• schimbă uleiul în unitățile de forță (ventilator, compresor) cu o anumită periodicitate;
• verifică integritatea cablului de alimentare electrică și a conductei de cupru prin care agentul frigorific circulă în sistem.

Pe lângă aceste acțiuni, producătorii echipamentelor de pompare recomandă insistent clienților să monitorizeze starea senzorilor de temperatură, care reflectă funcționarea unității de comandă.

Ei trebuie șterși, îndepărtând cu grijă praful și petele de ulei de pe suprafață. Aceasta va prelungi „viața” sistemului aer-aer și va face procesul de exploatare mai simplu și mai confortabil.

Cum să vă construiți singuri ag egatul?

Indiferent de ce variantă de resursă (pământ, apă sau aer) este aleasă pentru încălzire, pentru funcționarea corectă a sistemului va fi necesară o pompă.

Acest dispozitiv este format din următoarele elemente:

• unitatea compresorului (element intermediar al complexului);
• evaporatorul, care transmite energia de joasă potență agentului termic;
• clapeta de laminare, prin care agentul frigorific găsește drumul înapoi spre evaporator;
• condensatorul, unde freonul cedează energia termică și se răcește la temperatura inițială.

Puteți achiziționa un sistem complet de la producător, dar acest lucru va costa o sumă considerabilă. Când nu aveți bani liberi la îndemână, merită să faceți o pompă de căldură cu propriile mâini din piesele disponibile și, dacă este necesar, să cumpărați piesele lipsă.

Planificând instalarea unui sistem de încălzire geotermal într-o casă privată, în primul rând trebuie să vă preocupați de reducerea nivelului de pierdere de căldură. Pentru aceasta, pereții trebuie izolați cu un material special, ușile și cadrele ferestrelor prevăzute cu garnituri de cauciuc spumă, iar podeaua și tavanul protejate cu panouri de polistiren. Atunci căldura produsă de pompă va rămâne în maximă măsură în interiorul încăperii.

Când s-a luat decizia de a fabrica singur pompa de căldură, trebuie să verificați obligatoriu starea cablajului electric și a contorului de electricitate existente în casă.

Dacă aceste elemente sunt uzate și vechi, este necesar să verificați toate zonele, să depistați eventualele defecțiuni și să le remediați înainte de începerea lucrărilor. Atunci sistemul, imediat după pornire, va funcționa impecabil și nu va deranja proprietarii cu scurtcircuite, incendii ale cablajului și declanșarea siguranțelor.

Metoda nr. 1. Asamblare dintr-un frigider

Pentru asamblarea unei pompe de căldură de unul singur, de pe un frigider vechi se scoate serpentina amplasată în spate. Această piesă este folosită ca condensator și se plasează într-un recipient de mare rezistență, rezistent la temperaturi agresive. Pe aceasta se montează un compresor care funcționează corect, iar ca evaporator se folosește un simplu butoi de plastic.

Dacă pentru crearea pompei se folosește un frigider foarte vechi, este mai bine să înlocuiți freonul din acesta cu unul nou. Nu veți putea face acest lucru singur, așa că va trebui să invitați un specialist cu echipament special. Acesta va înlocui rapid fluidul de lucru, iar sistemul va funcționa în regimul dorit.

Elementele pregătite se conectează între ele, iar apoi ansamblul creat se conectează la sistemul de încălzire prin intermediul țevilor din polimer și se începe exploatarea echipamentului.

Instrucțiunile pas cu pas pentru asamblarea pompei de căldură din frigider sunt descrise în acest articol.

Metoda nr. 2. Pompă de căldură dintr-un aparat de aer condiționat

Pentru a face o pompă de căldură, aparatul de aer condiționat se modifică și se reamenajează unele componente principale. Mai întâi, blocurile exterior și interior se schimbă între ele.

Evaporatorul, responsabil de transferul căldurii de joasă potență, nu este instalat suplimentar, deoarece acesta se află în blocul interior al agregatului, iar condensatorul care transferă energia termică se află în blocul exterior. Ca agent termic sunt potrivite atât aerul, cât și apa.

Dacă această variantă de montaj nu este convenabilă, condensatorul se instalează într-un rezervor separat, destinat schimbului corect de căldură între resursa de încălzire și agentul termic.

Sistemul în sine este dotat cu o supapă cu patru căi. Pentru această lucrare, de obicei se invită un specialist care are competențe profesionale și experiență în efectuarea acestui tip de operațiuni.

Sistemele split moderne sunt puțin eficiente la temperaturi scăzute, de aceea profesioniștii nu recomandă utilizarea lor pentru fabricarea independentă a pompelor de căldură.

În a treia variantă, aparatul de aer condiționat este complet demontat în piese componente, apoi din ele se asamblează pompa conform schemei tradiționale general acceptate: evaporator, compresor, condensator. Dispozitivul finit se conectează la echipamentul de încălzire a casei și se începe utilizarea.

Pe site există o serie de articole despre fabricarea pompelor de căldură de unul singur, vă sfătuim să le consultați:

1. Cum să realizați o pompă de căldură pentru încălzirea locuinței cu propriile mâini: principiul de funcționare și schemele de asamblare
2. Cum să realizați o pompă de căldură aer-apă: schemele dispozitivului și asamblarea proprie

Sfaturi pentru alegerea sistemului

Montajul echipamentului de tip «sol-apă» costă mai mult decât toate celelalte variante, deoarece necesită lucrări de excavare adâncă pentru amplasarea verticală a echipamentului sau o suprafață mare liberă a terenului pentru traseul orizontal al conductelor.

Acești parametri limitează utilizarea sistemului și reduc semnificativ atractivitatea acestuia.

Instalarea pompei «apă-apă» are, de asemenea, anumite limitări. Dacă în apropiere există un corp de apă accesibil, sistemul poate fi amplasat în acesta. Lipsa apelor de suprafață va necesita forarea de puțuri și fântâni de evacuare, ceea ce, de asemenea, nu este ieftin.

Pompa «aer-apă» nu prezintă probleme de instalare și poate funcționa corect chiar și în blocuri de apartamente, dar în ierni aspre cu temperaturi scăzute, eficiența sa scade, iar pentru a o susține este necesară o sursă paralelă de energie.

Cu toate acestea, amenajarea încălzirii geotermale își amortizează în cele din urmă costurile și începe să producă o resursă gratuită, permițând proprietarilor să trăiască în condiții cât mai convenabile, plăcute și confortabile, fără a cheltui sume mari pentru utilități.

Concluzii și material video util pe această temă

În videoclip se arată clar cum, într-o casă mare din blocuri de gaz-silicat, este amenajat un sistem de încălzire pe baza echipamentului geotermal «aer-apă». Sunt dezvăluite câteva nuanțe interesante privind montajul echipamentului și sunt prezentate cifre reale ale facturilor la utilități pentru o lună.

Cum funcționează echipamentul «sol-apă». Descriere detaliată de la un specialist în instalarea cazanelor geotermale de încălzire, recomandări și sfaturi utile pentru meșterii amatori de la un profesionist în domeniu.

Un utilizator real al echipamentului își împărtășește impresiile despre pompa geotermală de căldură.

Un instalator profesionist explică cum să confecționați acasă o pompă de căldură pe baza unui compresor puternic și a elementelor tubulare de schimb de căldură. Instrucțiuni detaliate pas cu pas.

Pompa geotermală pentru încălzirea unei locuințe private – o modalitate reușită de a crea condiții de viață confortabile chiar și acolo unde nu sunt disponibile sisteme centralizate de comunicații și surse mai obișnuite de resurse energetice.

Alegerea sistemului depinde de amplasarea teritorială a proprietății și de posibilitățile financiare ale proprietarilor.

Aveți experiență în fabricarea unei pompe geotermale de căldură? Vă rugăm, împărtășiți informațiile cu cititorii noștri, propuneți varianta dumneavoastră de asamblare. Puteți lăsa comentarii și atașa fotografii ale propriilor creații în formularul de mai jos.