- Як працює тепловий геоагрегат?
- Якими бувають геотермальні установки?
- Як зробити агрегат своїми руками?
- Поради щодо вибору системи
- Висновки і корисне відео по темі
Допоможіть розробці сайту, ділитися статтею з друзями!
Організувати опалення і гаряче водопостачання приватного будинку можна різними способами, наприклад, підключитися до комунікацій центрального газозабезпечення або перевести гріють системи на споживання електроенергії. Чи згодні?
А можна зібрати геотермальний тепловий насос своїми руками і ефективно використовувати тепло землі для створення комфортних життєвих умов. Безумовно, це досить трудомісткий процес, але для тих, хто хоч трохи розбирається в техніці, це не складе великих труднощів.
У нашій статті мова піде про принципи роботи і видах геотермальних установок. Ми розповімо, як з підручних матеріалів самостійно спорудити тепловий насос. Крім того, в статті ви знайдете поради експертів по вибору геоагрегатов. А розміщені відеоролики розкриють секрети монтажу та принципи роботи геотермальних насосів.
Як працює тепловий геоагрегат?
Алгоритм роботи геотермального теплового насоса побудований на передачі тепла від джерела з низьким потенціалом теплової енергії до теплоносія. Земля тут грає роль радіатора влітку і є активним джерелом тепла в зимовий сезон.
Різниця температур грунту допомагає підвищити загальну ефективність системи і сприяє зниженню фактичних експлуатаційних витрат.
В основі дії геотермального теплового насоса лежить таке явище, як теплова інерція. Температура землі на глибині від 6 метрів і нижче майже точно відповідає середньорічній температурі повітря в регіоні і дуже слабо змінюється протягом всього календарного року
На практиці в трубопровід, розміщений в грунті, надходить діючий теплоносій і нагрівається там на кілька градусів. Потім склад переходить в теплообмінний вузол (або випарник) і перекидає накопичену теплову енергію на внутрішній системний контур.
Принцип роботи геотермальних установок схожий з функціонуванням холодильних систем. Саме тому деякі види теплонасосів в літню пору успішно застосовують в якості кондиціонерів і з їх допомогою охолоджують повітря в житлових приміщеннях
Холодоагент, що працює в зовнішньому контурі, прогрівається в випарнику, перетворюється в газ і потрапляє в компресор. Там він стискається під впливом високого тиску і стає ще гарячіше.
Розпечений газ переходить в конденсаційне пристрій і віддає теплову енергію робочого теплоносія внутрішньої системи, що відповідає за опалення будинку. Після закінчення процесу холодоагент, який втратив тепла, повертається в початкову точку в рідкому стані.
Якими бувають геотермальні установки?
Геотермальні теплові насоси відрізняються один від одного по виду теплоносія на внутрішньому і зовнішньому контурах конструкції. Енергію пристрої отримують з грунту, води (грунтові води або відкритий природний водойму) або повітря.
Всередині житлового приміщення теплової ресурс застосовується для опалення кімнат, підігріву води та кондиціонування повітря. Залежно від поєднання використовуваних елементів і функцій відбувається класифікація систем на типи: «земля-вода», «вода-вода» і «повітря-вода».
Варіант 1. Збірка за технологією «земля-вода»
Насос «земля-вода» - один з найефективніших варіантів альтернативного опалення для житлових приміщень. Принцип його дії зводиться до відбору за допомогою зондів або колекторів теплової енергії з грунту і передачі її в домашню водяну систему опалення.
Геотермальні теплові насоси «земля-вода» - це високотехнологічні прогресивні пристрої. Вони відрізняються винятковою надійністю і демонструють високий рівень ККД. Не вимагають постійного втручання господарів в роботу, але потребують професійного сервісному обслуговуванні
Допомагає реалізувати технологію спеціальна установка, що складається з геотермального теплообмінника, розміщеного нижче глибини фактичного промерзання грунту, і безпосередньо тепловий насос, що функціонує як холодильник, тільки навпаки (зворотний цикл Карно).
Як працює пристрій
Установка «земля-вода», що опалює житлові приміщення за рахунок поновлюваного тепла, виробленого грунтом, діє за наступним алгоритмом:
- Робоча рідина (розсіл або антифриз), що переміщається по геотермальному контуру, приймає температуру ґрунту і за допомогою насоса передається в теплообмінник - випарник. Там вона віддає зібране тепло фреону, а сама, ставши холодніше на 2-5 ° С, повертається у вихідну точку.
- Збагачений тепловою енергією фреон випаровується і, прийнявши газоподібний стан, надходить в компресорну установку. Там температура газу підвищується за рахунок стиснення і утворюється конденсат.
- Теплова енергія передається теплоносію в домашній опалювальній системі, а фреон знову приймає рідку форму. Його тиск падає після проходу через розширювальний клапан системи і холодоагент повертається назад у випарник, щоб набрати чергову порцію ресурсу.
В результаті цієї процедури обсяг теплової енергії, взятої у грунту і переданої в опалювальну систему житлового будинку, більш ніж в 4 рази перевищує кількість електрики, витраченого для забезпечення коректної роботи компресорної установки, циркулярного насоса і керуючого блоку.
Гликолевая суміш з хорошим показником в'язкості, вода зі спиртом або соляний розчин - саме такі незамерзаючі рідини використовуються в системі «земля-вода». Вони екологічно безпечні, ефективно приймають тепло і транспортують його до насосної станції
Додатковим бонусом можна назвати і те, що система має можливість працювати в зворотну сторону, тобто на охолодження. Правда, втрата ефективності доходить до 20%, але це вважається виправданим, з огляду на високу греющую здатність обладнання.
Варіанти розміщення систем «земля-вода»
Для створення зовнішнього контуру системи «земля-вода» використовують полімерні труби високої міцності, мають хороші експлуатаційні характеристики. Розміщують їх горизонтально, укладаючи на дно котловану способом, що нагадує облаштування комунікацій для комплексів «тепла підлога».
Теплонасос «земля-вода» надійний, ефективний і тихий в роботі, проте його установка обходиться в пристойні гроші і займає багато часу (не менше 1 місяця на будівельно-монтажні та налагоджувальні заходи). Цей момент потрібно обов'язково враховувати, перш ніж зупиняти свій вибір на опалювальній системі такого типу
При установці використовується площа з розрахунку 25-50 кв. м на кожен окремий кіловат потужності монтируемого насоса. Глибину котловану вибирають нижче межі промерзання, а точні розміри і крок укладання труб визначають додатковим розрахунком.
Власникам великогабаритних земельних володінь, які обрали для опалення будинку геотермальний тепловий насос типу «земля-вода», доцільно встановити горизонтальні колектори. Господарям маленьких ділянок більше підійде монтаж глибинних зондів, так як вони йдуть далеко в грунт і не «з'їдають» корисну площу біля будинку
Території, на яких облаштовані комунікації геотремальних систем «земля-вода», під сільськогосподарські потреби вже не використовують. На них можна розбити гарний трав'яний газон або клумбу з квітучими однолітниками.
Вертикальний монтаж набагато більш проблематичний і тягне за собою використання професійної техніки. На ділянці за допомогою бурової установки свердлять свердловину глибиною від 20 до 150 м, в неї опускають спеціальний геотермальний зонд і підключають його до насоса, що подає робочу рідину в домашню опалювальну систему.
Вертикальний зонд для геотермальної системи «земля-вода» є оголовок з підключеними трубами. Його занурюють у свердловину глибиною від 18 м і більше. Точна кількість свердловин і зондів, глибину необхідного занурення і фактичний діаметр трубопроводу вираховують окремо для кожного окремого випадку, виходячи з інформації, отриманої в результаті геологічної розвідки, проведеної фахівцями на ділянці
Зондові труби, що відходять від пробурених свердловин, входять в колекторний колодязь. Від нього до теплового насосу йдуть 2 магістральні лінії (подає ресурс і зворотна), забезпечені матеріалом утеплювача покриттям. Діаметр магістралі залежить від загального обсягу системи і приміщення, яке потрібно опалювати. Іноді параметри досягають 160 мм.
Згідно з приблизними розрахунками, для обігріву житлового будинку площею близько 100 м2 знадобиться близько 7.5 кВт / год енергії. Вертикальні зонди для створення гріє системи «земля-вода» в цьому випадку доведеться опустити в грунт на 110-115 метрів, або зайняти під горизонтальні комунікації 250 м2 прилеглої ділянки (+)
За рахунок того, що на глибині температура грунту завжди вище і стійкіше завдяки впливу земного ядра, вертикальний спосіб укладання гріючої системи визнаний максимально ефективним. Він демонструє високий рівень ККД і надійно працює протягом багатьох років, не даючи збоїв і поломок.
Варіант 2. Особливості теплонасосів «вода-вода»
Геотермальна система «вода-вода» використовує в роботі теплову енергію водного ресурсу. Це є можливим тому, що на великій глибині температура води, як і грунту, залишається досить високою і цілорічно зберігає стабільні постійні показники.
Для облаштування системи «вода-вода» і отримання низькопотенційної теплової енергії можна використовувати відкриті водойми (озера, річки), колодязі, свердловини і навіть стічні води технологічних циклів промислових виробництв (водопостачання зворотного типу)
Принциповою конструкційної різниці між теплонасосом «грунт-вода» і «вода-вода» немає. Але самих менших фінансових і трудових витрат вимагає комплекс, облаштований на базі відкритого водоймища. Для монтажу не потрібні масштабні бурові заходи.
Трубний матеріал з теплоносієм просто оснащують вантажем, занурюють у воду і за допомогою сполучних комунікацій підключають до домашньої опалювальній системі.
Однак, такий варіант можливий лише в тому випадку, коли земельна ділянка впритул прилягає до води і всі комунікаційні частини системи знаходяться під контролем господарів. Якщо до відкритої водойми доступу немає, використовують потенціал грунтових вод.
Правда, це тягне за собою серйозні земельні роботи і спорудження складних конструкцій, наприклад, додаткового колодязя, призначеного для скидання проходить через теплообмінний вузол води.
При установці теплонасоса «вода-вода» облаштовують не одну, а дві свердловини. Через одну забирається робоча вода і, пройшовши теплообмінник, перенаправляється в другу, яка розташовується по напрямку руху ґрунтових потоків. Під час розміщення потрібно врахувати, що приймаюча свердловина повинна знаходитися від віддає на відстані не менше 6 метрів і обов'язково бути нижче за течією
Зазвичай установки типу «вода-вода» монтують там, де немає можливості підключити центральні комунікації або використовувати інші види теплоносіїв.
Фахівці стверджують, що альтернативне опалення такого типу виключно ефективно в сучасних будівлях, що мають мінімальний показник тепловтрат.
При виготовленні та укладанні своїми руками геотермальних систем опалення «вода-вода» дуже важливо використовувати матеріали з високим рівнем стійкості до корозії, Перемерзання і іншим агресивним проявам зовнішнього середовища. Тоді обладнання прослужить довго і не завдасть власнику ніяких турбот
Якщо будинок добре утеплений, захищений від протягів, вогкості і проникнення морозного повітря або побудований із застосуванням сучасних теплоізоляційних технологій, вартість системи опалення істотно знижується через відкрилася можливості придбати насосне обладнання набагато меншої потужності.
Варіант # 3. Облаштування систем «повітря-вода»
Теплонасос «повітря-вода» використовує для роботи найдоступніший, необмежений і поновлюваний природний енергетичний ресурс - повітря. Функціонує обладнання за допомогою вентиляторів і випарників, об'єднаних в єдиний комплекс.
Найбільшу ефективність проявляє при температурі до -15 ° C. При більш агресивних показниках втрачає значну частину потужності.
Тепловий насос «повітря-вода» коштує значно дешевше, ніж моделі «вода-вода» і «земля-вода». Модуль підходить для регіонів з відносно теплими зимами. У холодних північних районах, де морози перевищують -20 … 25 ° C установка повітряного обладнання вважається недоцільною
Агрегат виключно зручний тим, що не вимагає від власників приватного будинку наявності спецтехніки для монтажу і проведення складних робіт по установці.
Не має потреби в виїмці землі, бурінні свердловин та інших трудомістких заходах. Легко монтується і не займає великої кількості місця. Може коректно функціонувати, розташовуючись на даху житлового приміщення.
Встановити геотермальний насос «повітря-вода» можна на ділянці безпосередньо біля житлових будівель. Він працює тихо і має сучасний привабливий вигляд, що не псує загального дизайну території
До головних плюсів обладнання відноситься практично безшумна робота і можливість повторного використання тепла, що вийшов з приміщення, що обігрівається в формі відпрацьованого повітря, води, газу, диму та ін.
Обслуговування системи власники здійснюють самостійно:
- чистять вентиляторні лопаті і захисні решітки на випарної установці від пилу, дрібного сміття і листя;
- змащують компресор спеціальним складом, зазначеним в інструкції виробником;
- міняють масло в силових вузлах (вентилятор, компресор) з певною періодичністю;
- перевіряють цілісність силового кабелю живлення і мідного трубопроводу, по якому холодоагент циркулює в системі.
Крім цих дій виробники насосного обладнання настійно радять клієнтам контролювати стан теплових датчиків, що відображають функціонування блоку управління.
Їх необхідно протирати, акуратно видаляючи з поверхні пил і масляні плями. Це продовжить «життя» системи повітря-повітря і зробить процес експлуатації більш простим і комфортним.
Як зробити агрегат своїми руками?
Незалежно від того, який варіант ресурсу (земля, вода або повітря) обраний для опалення, для коректного функціонування системи знадобиться насос.
Цей пристрій складається з таких елементів, як:
- компресорний вузол (проміжний елемент комплексу);
- випарник, передає низькопотенційну енергію теплоносія;
- дросельний клапан, через який холодоагент знаходить зворотну дорогу в випарник;
- конденсатор, де фреон віддає теплову енергію і охолоджується до початкової температури.
Можна придбати цілісну систему у виробника, але це обійдеться в пристойну суму. Коли вільних грошей під рукою немає, варто зробити теплонасос своїми руками з наявних у розпорядженні деталей і в разі потреби докупити відсутні запчастини.
Плануючи установку в приватному будинку геотермальної опалювальної системи, в першу чергу потрібно подбати про зниження рівня тепловтрати. Для цього стіни необхідно утеплити спеціальним матеріалом, двері та віконні рами забезпечити поролоновими прокладками, а підлога і стеля захистити пінопластовими панелями. Тоді виділене насосом тепло в максимально обсязі залишиться всередині приміщення
Коли рішення про власноручне виготовленні теплового насоса прийнято, потрібно обов'язково перевірити стан наявних в будинку електричної проводки і електролічильника.
Якщо ці елементи зношені і старі, необхідно переглянути всі ділянки, виявити можливі несправності й усунути їх ще до початку робіт. Тоді система відразу після запуску буде бездоганно працювати і не потурбує господарів короткими замиканнями, загорянням проводки і вибиванням пробок.
Спосіб # 1. Збірка з холодильника
Для складання теплового насосу своїми руками зі старого холодильника знімають розміщений ззаду змійовик. Цю деталь використовують як конденсатор і поміщають в міцну ємність, стійку до агресивних температур. На неї кріплять справно працює компресор, а в якості випарника використовують просту пластикову бочку.
Якщо для створення насоса використовується дуже старий холодильник, краще замінити в ньому фреон на новий. Самостійно це зробити не вийде, тому доведеться запросити майстра зі спеціальним обладнанням. Він швидко замінить робочу рідину, і система запрацює в потрібному режимі
Підготовлені елементи з'єднують між собою, а потім створений агрегат за допомогою полімерних труб підключають до опалювальної системи і приступають до експлуатації обладнання.
Покроковий інструктаж по збірці теплонасоса з холодильника описаний в цій статті.
Спосіб # 2. Теплонасос з кондиціонера
Для того щоб зробити теплонасос, кондиціонер модифікують і проводять перепланування деяких основних вузлів. Спочатку зовнішній і внутрішній блоки міняють місцями.
Випарник, який відповідає за передачу низько потенційного тепла, додатково не ставлять, тому що він є у внутрішньому блоці агрегату, а передавальний теплову енергію конденсатор варто в зовнішньому блоці. В якості теплоносія підходять як повітря, так і вода.
Якщо цей варіант монтажу не зручний, конденсатор встановлюють в окремий резервуар, призначений для коректного теплообміну між гріючою ресурсом і теплоносієм.
Саму систему постачають чотирьохходові клапаном. Для цієї роботи зазвичай запрошують фахівця, що має професійні навички і досвід проведення заходів такого роду.
Сучасні спліт системи малоефективні при низьких температурах, тому професіонали не рекомендують використовувати їх для самостійного виготовлення теплонасосів
У третьому варіанті кондиціонер повністю розбирають на складові деталі, а потім з них комплектують насос за традиційною загальноприйнятою схемою: випарник, компресор, конденсатор. Готовий прилад приєднують до обігрівати будинок обладнанню і приступають до використання.
На сайті є серія статей з виготовлення теплових насосів своїми руками, радимо ознайомитися:
- Як зробити тепловий насос для опалення будинку своїми руками: принцип роботи і схеми складання
- Як зробити тепловий насос повітря-вода: схеми пристрою і самостійна збірка
Поради щодо вибору системи
Монтаж обладнання типу «земля-вода» обходиться дорожче всіх інших варіантів, тому що вимагає глибинних земляних робіт при вертикальному розташуванні обладнання або великий вільної площі ділянки при горизонтальній прокладці комунікацій.
Ці параметри обмежують використання системи та істотно знижують її привабливість.
Установка насоса «вода-вода» теж має деякі обмеження. Якщо поруч є доступний водойму, можна розмістити систему в ньому. Відсутність відкритих вод спричинить за собою буріння свердловин і відвідних колодязів, що теж коштує не дешево.
Насос «повітря-вода» не представляє проблем з установкою, і може коректно працювати навіть в багатоквартирних будинках, але при суворих зимах з низькими температурними показниками його ефективність падає і для її підтримки потрібно паралельний джерело енергії.
Однак, облаштування геотермального опалення в результаті окупає свої витрати і починає виробляти безкоштовний ресурс, дозволяючи власникам жити в максимально зручних, приємних і комфортних умовах, не витрачаючи при цьому великих коштів на комунальні послуги.
Висновки і корисне відео по темі
У ролику наочно показано, як у великому будинку з газосилікатного блоку облаштована опалювальна система на основі геотермального теплового обладнання «повітря-вода». Розкрито деякі цікаві нюанси щодо монтажу обладнання і озвучені реальні цифри комунальних платежів за місяць.
Як працює обладнання «земля-вода». Детальний опис від фахівця з установки геотермальних теплових котлів, рекомендації та корисні поради для домашніх майстрів від професіонала своєї справи.
Своїми враженнями про тепловому геотермальному насосі ділиться реальний користувач обладнання.
Професійний слюсар розповідає, як в домашніх умовах виготовити тепловий насос на основі потужного компресора і трубчастих теплообмінних деталей. Детальна інструкція в покроковому режимі.
Геотермальний насос для опалення приватного домоволодіння - вдалий спосіб створення комфортних життєвих умов навіть там, де недоступні централізовані комунікаційні системи і більш звичні джерела енергетичного ресурсу.
Вибір системи залежить від територіального розташування нерухомості і фінансових можливостей господарів.
Чи маєте досвід виготовлення геотермального теплового насоса? Будь ласка, поділіться інформацією з нашими читачами, запропонуйте свій варіант збірки. Залишати коментарі та прикріплювати фотографії своїх саморобок можна в формі, розташованої нижче.