Zrób to sam geotermalna pompa ciepła do ogrzewania domu: urządzenie, projekt, samodzielny montaż

Zalety pomp ciepła

Do zalet systemów grzewczych z pompami ciepła należą:

1. Wydajność ekonomiczna. Kosztem 1 kW energii elektrycznej można uzyskać 3-4 kW ciepła. To są średnie wskaźniki, bo. współczynnik konwersji ciepła zależy od rodzaju sprzętu i cech konstrukcyjnych.
2. Bezpieczeństwo środowiska.Podczas eksploatacji instalacji cieplnej produkty spalania lub inne potencjalnie niebezpieczne substancje nie przedostają się do środowiska. Sprzęt jest bezpieczny dla ozonu. Jego zastosowanie pozwala uzyskać ciepło bez najmniejszej szkody dla środowiska.
3. Wszechstronność zastosowania. Instalując systemy grzewcze zasilane tradycyjnymi źródłami energii, właściciel domu staje się zależny od monopolistów. Panele słoneczne i turbiny wiatrowe nie zawsze są opłacalne. Ale pompy ciepła można zainstalować w dowolnym miejscu. Najważniejsze jest, aby wybrać odpowiedni rodzaj systemu.
4. Wielofunkcyjność. Instalacje w zimnych porach roku ogrzewają dom, a latem w upale mogą pracować w trybie klimatyzacji. Urządzenie znajduje zastosowanie w instalacjach ciepłej wody, podłączonych do konturów ogrzewania podłogowego.
5. Bezpieczeństwo operacyjne. Pompy ciepła nie wymagają paliwa, podczas pracy nie wydzielają substancji toksycznych, a maksymalna temperatura urządzeń nie przekracza 90 stopni. Te systemy grzewcze nie są bardziej niebezpieczne niż lodówki.

Nie ma idealnych urządzeń. Pompy ciepła są niezawodne, trwałe i bezpieczne, ale ich koszt zależy bezpośrednio od mocy.

Wysokiej jakości sprzęt do pełnowartościowego ogrzewania i zaopatrzenia w ciepłą wodę domu o powierzchni 80 mkw. będzie kosztować około 8000-10000 euro. Domowe produkty charakteryzują się małą mocą, mogą służyć do ogrzewania poszczególnych pomieszczeń lub pomieszczeń gospodarczych.

Wydajność instalacji zależy od strat ciepła w domu. Instalacja sprzętu ma sens tylko w tych budynkach, w których zapewniony jest wysoki poziom izolacji, a współczynniki strat ciepła nie przekraczają 100 W / m2.

Sprzęt jest niezawodny i rzadko się psuje

Jeśli jest domowej roboty, ważne jest, aby wybrać kompresor wysokiej jakości, najlepiej - z lodówki lub klimatyzatora zaufanej marki

Schemat wykonania ogrzewania hydrotermalnego

Do tej pory najbardziej rozpowszechnione są trzy zasadniczo różne schematy aranżacji ogrzewania podziemnego. Aby zapewnić maksymalną efektywność ogrzewania domu, całkowita powierzchnia zewnętrznego obwodu podziemnego powinna być 2,5 razy większa od powierzchni ogrzewanej budynku mieszkalnego.

W autonomicznym ogrzewaniu stosuje się następujące rodzaje ogrzewania geotermalnego:

1. Opcja podwodna.
2. Zakładka pozioma.
3. Budowa studni.

W każdym przypadku wybór jednego lub drugiego rodzaju ogrzewania geotermalnego będzie zależał od powierzchni domu, możliwości finansowych właściciela domu i charakterystyki obszaru. Opcja podwodna może być stosowana w przypadkach, gdy w pobliżu znajdują się głębokie zbiorniki wodne, które w sezonie zimowym nie zamarzają do dna.

Istnieje kilka rodzajów układania takiego ogrzewania

Zakładka pozioma

Ta opcja ogrzewania hydrotermalnego polega na wykonaniu w pobliżu domu wykopu fundamentowego, którego głębokość będzie o 2 metry głębsza niż punkt zamarzania gruntu. W związku z tym, aby ogrzać prywatny dom o powierzchni 100 metrów kwadratowych, konieczne będzie wykopanie dołu o głębokości ponad 3 metrów i łącznej powierzchni 250 metrów kwadratowych.

Jeśli dostępna powierzchnia terenu pozwala na wykonanie takiego wykopu, wówczas najlepszym rozwiązaniem do geotermalnego ogrzewania prywatnego domu będzie układanie poziome. Wewnątrz wykopu układany jest system rur, przez które krąży niezamarzający płyn chłodzący. Zewnętrzny obieg grzewczy jest doprowadzony do domu i podłączony do wymiennika ciepła.

Spośród zalet tego schematu realizacji ogrzewania geotermalnego zwyczajowo wyróżnia się jego wydajność, łatwość aranżacji i obniżenie kosztów instalacji obwodu zewnętrznego. Jednocześnie należy wziąć pod uwagę obowiązkowe wymagania dotyczące prawidłowego obliczenia objętości wykopu, co nie zawsze jest możliwe do umieszczenia na małej działce.

Ogrzewanie domu geotermalne:

Opcja podwodna

Właściciele prywatnych domów, którzy mieszkają w pobliżu jezior i rzek, często wybierają opcję ogrzewania hydrotermalnego za pomocą opcji podwodnej. Wystarczy przemyśleć położenie obrysu zewnętrznego, który znajduje się na głębokości ponad 4 metrów, co wyklucza możliwość zamarznięcia jeziora lub rzeki do dna. Podziemna i naziemna część obwodu, która biegnie bezpośrednio od brzegu jeziora do ogrzewanego prywatnego domu, jest koniecznie izolowana, a rury układane są pod ziemią na głębokości poniżej punktu zamarzania gleby.

Zastosowanie opcji podwodnej umożliwia uproszczenie układu ogrzewania prywatnego domu, ponieważ nie jest wymagane wykonywanie drogich i skomplikowanych prac ziemnych. Obwód zewnętrzny będzie ogrzewany ciepłem wody, po czym podgrzany płyn chłodzący jest dostarczany do systemu, zapewniając sprawność urządzenia.

Wykonanie studni hydrotermalnych

Wdrożenie studni geotermalnych do organizacji autonomicznego ogrzewania to najlepsza opcja, która może znacznie obniżyć koszty właściciela domu. Odwiert jest wiercony na głębokość 30-50 metrów, co zwiększa wydajność ogrzewania, ponieważ na dużych głębokościach temperatura ziemi będzie wyższa niż na samej powierzchni.

Wiercenie studni jest jedną z najskuteczniejszych metod instalacji takiego ogrzewania.

Obecnie wielu właścicieli domów, wyposażając autonomiczny system ogrzewania geotermalnego do prywatnego domu, wybiera opcję wiercenia studni, co znacznie upraszcza układanie obwodu. W takim przypadku zapewniona jest maksymalna wydajność używanego sprzętu, co pozwala wykorzystać wszystkie możliwości tak nowoczesnych technologii nawet przy niewielkiej powierzchni.

Wdrożenie ogrzewania prywatnego domu z układaniem obwodu zewnętrznego w studniach głębinowych pozwala obniżyć całkowity koszt aranżacji autonomicznego ogrzewania w domu o 20-30%. Ze względu na wysoką temperaturę grzania chłodziwa w głębokim obiegu możliwe jest zastosowanie instalacji grzewczych o małej wydajności, co upraszcza instalację sprzętu, obniża jego koszt, zapewniając jednocześnie maksymalną wygodę mieszkania w prywatnym domu.

1 Jak to działa

Pompa ciepła to zespół urządzeń, których zadaniem jest gromadzenie energii cieplnej i dostarczanie jej do odbiorcy. Źródłem energii cieplnej może być dowolne medium lub ciało o temperaturze powyżej 1 stopnia. Aby lepiej zrozumieć zasadę działania tych urządzeń, należy zapoznać się z ich cechami funkcjonalnymi:

• Urządzenie nie wytwarza samodzielnie energii cieplnej.
• Pompa ciepła do działania wymaga prądu.
• Zasada działania urządzenia oparta jest na cyklu Carnota, który stosowany jest we wszystkich agregatach chłodniczych.

W ostatnim czasie znacznie poprawiła się technologia wytwarzania pomp ciepła. Nowoczesne jednostki są w stanie pobierać energię cieplną z powietrza o temperaturze do -30 stopni, a także wody i gleby - do 2 stopni.Freon jest płynem roboczym w cyklu Carnota. Ta gazowa substancja zaczyna wrzeć w temperaturach poniżej zera. Czynnik chłodniczy sekwencyjnie odparowuje i skrapla się w dwóch komorach wymiany ciepła, jednocześnie pochłaniając energię z otoczenia. Następnie transportuje go do konsumenta.

Schemat pompy ciepła jest podobny do zasady działania klimatyzatora pracującego w trybie ogrzewania:

• Podczas gdy freon jest w stanie ciekłym, czynnik chłodniczy krąży w rurach wymiennika ciepła. Pobierając energię cieplną z otoczenia, freon wrze i zaczyna parować.
• Następnie gaz dostaje się do sprężarki, która zwiększa ciśnienie do żądanej wartości. W rezultacie temperatura wrzenia czynnika chłodniczego wzrasta, a substancja skrapla się w wyższej temperaturze.
• Przechodząc przez wewnętrzną komorę wymiany ciepła, freon oddaje nagromadzoną energię do chłodziwa i ponownie przechodzi w stan ciekły.
• Następnie gaz dostaje się do odbiornika i przepustnicy. Po zmniejszeniu ciśnienia substancji cykl roboczy się powtarza.

Ogrzewanie geotermalne zrób to sam w domu

Całkiem możliwe jest samodzielne zamontowanie i uruchomienie ogrzewania geotermalnego. Jednak w trakcie pracy mogą pojawić się trudności. Przede wszystkim dotyczy to instalacji obwodu zewnętrznego w ziemi. Dlatego w przypadku braku niezbędnych umiejętności zaleca się powierzenie dostosowania systemu profesjonalistom, którzy dokonają kompetentnych obliczeń i zamontują cały system ogrzewania geotermalnego.

Obliczenia wstępne

Aby ogrzewanie geotermalne przyniosło zamierzony efekt konieczne jest wykonanie obliczeń. Pomogą dobrać moc sprzętu pompującego.Orientacyjne liczby dla budynków o różnych poziomach izolacji termicznej są różne. Tak więc, aby ogrzać jeden metr kwadratowy, potrzebujesz:

• bez izolacji termicznej - 120 W;

• z konwencjonalną izolacją termiczną - 80 W;

• z energooszczędną izolacją - 40 watów.

Do obliczeń potrzebne będą również liczby określające straty ciepła w domu. Na przykład w przypadku budynku mieszkalnego o powierzchni 180 mkw. liczniki z wysokiej jakości izolacją termiczną, straty ciepła wynoszą 9 kW/dobę, wówczas sprzęt musi zapewniać moc 216 kWh (9 kW x 24 godziny). Biorąc pod uwagę fakt, że straty ciepła mogą się różnić w różnym czasie, uwzględnia się 10-20%. Tak więc końcowa moc pompy geotermalnego systemu grzewczego powinna wynosić 10,8 kW.

Przy obliczaniu ważne jest, aby wziąć pod uwagę kilka punktów. Należą do nich temperatura gleby na poziomie studni

W centralnej Rosji utrzymuje się w granicach + 8 ... + 10 stopni (na głębokości 15-20 metrów). Przy poziomym układzie obwodu zewnętrznego instalacji grzewczej uwzględniana jest moc 50 kW na metr. Dokładne dane zależą od warunków geologicznych (wilgotność, obecność wód gruntowych). Różne gleby dają różne wskaźniki:

• Sucha gleba - 25 W/m;

• Mokre podłoże - 45-55 W/m;

• Twarde skały - 85 W/m;

• Obecność wód gruntowych - 110 W/m.

Jak wygląda instalacja systemu grzewczego?

Systemy wodne są rzadkością, a ogrzewanie geotermalne przez grunt jest najbardziej pożądane. Dlatego pierwszy etap prac wiąże się z wierceniem studni lub kopaniem dołu. Wnęki wykonuje się na głębokości od 20 do 100 metrów przy użyciu specjalnego sprzętu. Dno wykopu pokryte jest piaskiem.Ponadto w wykończonych wnękach lub rowach układane są plastikowe rury, które są w stanie wytrzymać ciśnienie około 6 barów. Rury te będą działać jak sondy.

Podczas montażu stosuje się orurowanie składające się z trzech lub czterech przewodów, a odcinki krawędziowe łączy się w kształcie litery „U”. Kontur zewnętrzny można kupić jako gotowy lub zmontowany niezależnie.

Po zakończeniu najtrudniejszej części prac przy instalacji geotermalnego systemu grzewczego zaczynają podłączać pompę. Okablowanie tą metodą jest podobne do okablowania tradycyjnego systemu grzewczego.

Zasada działania urządzenia

Ci, którzy stykają się z zagadnieniami oszczędnego ogrzewania, dobrze znana jest nazwa „pompa ciepła”. Zwłaszcza w połączeniu z terminami takimi jak „ziemia-woda”, „woda-woda”, „woda-powietrze” itp. Taki pompa ciepła z urządzeniem Frenett nie ma praktycznie nic wspólnego, może poza nazwą i efektem końcowym w postaci energii cieplnej, która docelowo jest wykorzystywana do ogrzewania.

Pompy ciepła działające na zasadzie Carnota są bardzo popularne zarówno jako ekonomiczny sposób organizacji ogrzewania, jak i jako system przyjazny dla środowiska. Praca takiego zespołu urządzeń wiąże się z akumulacją niskopotencjalnej energii zawartej w zasobach naturalnych (ziemia, woda, powietrze) i jej zamianą na energię cieplną o wysokim potencjale. Wynalazek Eugene'a Frenette'a układa się i działa w zupełnie inny sposób.

Galeria obrazów
Zdjęcie z
Opracowany przez E. Frenetta system wytwarzania ciepła nie może być bezwarunkowo zaliczony do klasy pomp ciepła. Zgodnie z cechami konstrukcyjnymi i technologicznymi jest to grzejnik

Urządzenie w swojej pracy nie wykorzystuje geo- ani energii słonecznej.Płyn chłodzący w nim olej jest podgrzewany przez siłę tarcia wytworzoną przez obracające się metalowe tarcze.

Korpusem roboczym pompy jest cylinder wypełniony olejem, wewnątrz którego znajduje się oś obrotu. Jest to stalowy pręt wyposażony w równoległe dyski ustawione w odległości około 6 cm.

Siła odśrodkowa wpycha podgrzany płyn chłodzący do cewki podłączonej do urządzenia. Ogrzany olej wypływa z przyrządu w górnym punkcie połączenia. Schłodzony płyn chłodzący wraca z powrotem od dołu

Wygląd zewnętrzny Pompa ciepła Frenette

Rozgrzewanie urządzenia podczas pracy

Główne elementy konstrukcyjne

Rzeczywiste wymiary jednego z modeli

Zasada działania tego urządzenia opiera się na wykorzystaniu energii cieplnej, która jest uwalniana podczas tarcia. Konstrukcja oparta jest na metalowych powierzchniach znajdujących się nie blisko siebie, ale w pewnej odległości. Przestrzeń między nimi wypełniona jest cieczą. Części urządzenia obracają się względem siebie za pomocą silnika elektrycznego, ciecz wewnątrz obudowy i stykająca się z obracającymi się elementami jest podgrzewana.

Powstałe ciepło można wykorzystać do podgrzania chłodziwa. Niektóre źródła zalecają stosowanie tego płynu bezpośrednio w systemie grzewczym. Najczęściej konwencjonalny grzejnik jest podłączony do domowej roboty pompy Frenetta. Jako płyn grzewczy eksperci zdecydowanie zalecają stosowanie oleju, a nie wody.

Podczas pracy pompy płyn chłodzący ma tendencję do bardzo silnego nagrzewania się. Woda w takich warunkach może się po prostu zagotować. Gorąca para w zamkniętej przestrzeni wytwarza nadciśnienie, które zwykle prowadzi do pęknięcia rur lub obudowy.W takiej sytuacji znacznie bezpieczniej jest używać oleju, ponieważ jego temperatura wrzenia jest znacznie wyższa.

Do wykonania pompy ciepła Frenette potrzebny będzie silnik, chłodnica, kilka rur, stalowy zawór motylkowy, stalowe tarcze, metalowy lub plastikowy pręt, metalowy cylinder i zestaw nakrętek (+)

Panuje opinia, że ​​sprawność takiego generatora ciepła przekracza 100%, a może wynosić nawet 1000%. Z punktu widzenia fizyki i matematyki nie jest to do końca poprawne stwierdzenie. Sprawność odzwierciedla straty energii wydawane nie na ogrzewanie, ale na rzeczywistą pracę urządzenia. Fenomenalne twierdzenia o niewiarygodnie wysokiej sprawności pompy Frenette odzwierciedlają raczej jej sprawność, która jest naprawdę imponująca.

Koszt energii elektrycznej do działania urządzenia jest znikomy, ale ilość otrzymanego w rezultacie ciepła jest bardzo zauważalna. Na przykład podgrzanie chłodziwa do tych samych temperatur za pomocą elementu grzejnego wymagałoby znacznie większej ilości energii elektrycznej, być może dziesięciokrotnie większej. Grzejnik domowy o takim zużyciu prądu nawet by się nie nagrzał.

Dlaczego nie wszystkie lokale mieszkalne i przemysłowe są wyposażone w takie urządzenia? Powody mogą być różne. Mimo to woda jest prostszym i wygodniejszym chłodziwem niż olej. Nie nagrzewa się do tak wysokich temperatur i łatwiej jest sprzątać skutki wycieków wody niż sprzątać rozlany olej.

Innym powodem może być to, że zanim wynaleziono pompę Frenette, scentralizowany system ogrzewania już istniał i działał z powodzeniem. Jego demontaż w celu wymiany na generatory ciepła byłby zbyt kosztowny i przyniósłby wiele niedogodności, więc nikt nawet poważnie nie rozważał tej opcji.Jak mówią, najlepsze jest wrogiem dobrego.

Zasada działania pomp ciepła

Zasada działania urządzenia do ogrzewania domu opiera się na fakcie, że substancja (czynnik chłodniczy) może wydzielać energię cieplną lub odbierać ją w procesie zmiany stanu. Ta idea jest podstawą funkcjonowania lodówki (z tego powodu tylna ściana urządzenia jest gorąca).

Termopompa do ogrzewania działa w następujący sposób:

1. Dopływający czynnik jest chłodzony o 5 stopni w sekcji odparowywania w oparciu o energię z nośnika ciepła.
2. Schłodzony czynnik dostaje się do kompresora, który w wyniku pracy spręża go i podgrzewa.
3. Gorący gaz już wchodzi do komory wymiany ciepła, gdzie oddaje własne ciepło do systemu grzewczego.
4. Skroplony czynnik chłodniczy jest zawracany na początek cyklu.

Urządzenie

Pompa ciepła do ogrzewania domu składa się z kilku głównych elementów konturowych:

• obwód z chłodziwem, który przenosi energię ze źródła ciepła;
• obwód z freonem, który okresowo odparowuje, pobierając energię cieplną z pierwszego obwodu i ponownie osadza się kondensatem, przekazując ciepło do trzeciego;
• obwód, w którym krąży ciecz, która jest nośnikiem ciepła do ogrzewania.

Praca pompy ciepła do ogrzewania domu jest korzystna finansowo. Powodem tego jest to, że urządzenie nie wymaga dużej mocy (w związku z tym zużycie energii elektrycznej nie jest większe niż w przypadku standardowego sprzętu gospodarstwa domowego), ale wytwarza 4 razy więcej ciepła w porównaniu do zużytej energii elektrycznej.

Nie jest również konieczne tworzenie oddzielnej linii okablowania do podłączenia pompy.

Plusy i minusy

Przed podjęciem decyzji o zastosowaniu pompy ciepła należy zapoznać się z zaletami i wadami jej działania. Główne zalety pompy ciepła to:

• niskie zużycie energii elektrycznej do ogrzewania domu;
• brak konieczności regularnych przeglądów i konserwacji, co sprawia, że ​​koszt eksploatacji pompy ciepła do ogrzewania jest minimalny;
• instalacja w dowolnym obszarze jest dozwolona. Pompa może współpracować ze źródłami energii cieplnej takimi jak powietrze, gleba i woda. Dzięki temu możliwe staje się zainstalowanie go w prawie każdym miejscu, w którym planowana jest budowa domu. A w warunkach oddalenia od sieci gazowej urządzenie jest najbardziej odpowiednią metodą ogrzewania. Nawet w przypadku braku prądu, pracę kompresora może zapewnić napęd na benzynę lub olej napędowy;
• ogrzewanie domu odbywa się automatycznie. Nie jest wymagane dodawanie paliwa ani wykonywanie innych manipulacji, jak na przykład w przypadku wyposażenia kotła;
• brak zanieczyszczenia środowiska szkodliwymi gazami i substancjami. Wszystkie zastosowane czynniki chłodnicze są całkowicie bezpieczne i przyjazne dla środowiska;
• bezpieczeństwo przeciwpożarowe. Mieszkańcy domu nigdy nie będą zagrożeni wybuchem lub uszkodzeniem z powodu przegrzania pompy ciepła;
• możliwość pracy nawet w mroźnych warunkach zimowych (do -15 stopni);
• wysokiej jakości pompa ciepła do ogrzewania domu może wytrzymać nawet 50 lat. Kompresor należy wymieniać tylko raz na 20 lat.

Obejrzyj wideo wady i zalety

Jak każde urządzenie, pompy ciepła mają pewne wady:

1. Jeśli temperatura otoczenia spadnie poniżej 15 stopni, pompa nie będzie mogła pracować.W takim przypadku będziesz musiał zainstalować drugie źródło ciepła. Przy bardzo niskich temperaturach włącza się kocioł, generator lub grzałka elektryczna;
2. Wysoki koszt sprzętu. Będzie to kosztować około 350 000-700 000 rubli, a tyle samo trzeba będzie wydać na stworzenie stacji geotermalnej i instalację urządzenia. Dodatkowe prace instalacyjne nie są wymagane tylko w przypadku pompy ciepła wykorzystującej powietrze jako źródło ciepła;
3. Pompę ciepła najlepiej jest zainstalować w połączeniu z ogrzewaniem podłogowym lub konwektorami wentylatorowymi, jednak starsze budynki będą wymagały przebudowy, a być może nawet gruntownego remontu, co wiąże się z dodatkowym czasem i kosztami. Jeśli dom prywatny budowany jest od podstaw, nie ma takiego problemu;
4. Podczas pracy pompy ciepła spada temperatura gruntu znajdującego się wokół rurociągu wraz z nośnikiem ciepła. Powoduje to śmierć niektórych drobnoustrojów biorących udział w funkcjonowaniu środowiska. W ten sposób nadal wyrządzane są pewne szkody dla środowiska, ale są one znacznie mniejsze niż szkody spowodowane produkcją gazu lub ropy.

Korzyści z geotermalnego systemu grzewczego

Systemy ogrzewania geotermalnego mają kilka zalet:

• Uwalnianie energii cieplnej jest kilkakrotnie większe niż zużycie energii elektrycznej wymaganej przez pompę.
• Bezpieczeństwo środowiska jest większe niż w przypadku innych systemów grzewczych, ponieważ geotermalne systemy grzewcze nie wytwarzają żadnych szkodliwych emisji.
• Aby system geotermalny działał, nie jest wymagane żadne paliwo ani dodatkowe chemikalia. Dzięki temu jest bezpieczny dla właścicieli i dla środowiska.
• W działaniu takiego ogrzewania nie ma ryzyka wybuchu ani pożaru.
• Prawidłowo zainstalowany system grzewczy przetrwa co najmniej 30 lat bez wsparcia technicznego.

Budowa systemów geotermalnych

Budowa systemów geotermalnych

Już z nazwy wynika, że ​​istotą tego typu ogrzewania jest wykorzystanie energii ziemi. Zgodnie z zasadą działania z daleka przypomina klimatyzatory lub lodówki.

Głównym elementem jest pompa ciepła podłączona do dwóch obiegów.

1. Obieg wewnętrzny to znany nam system grzewczy, składający się z grzejników i rurociągów.
2. Zewnętrzny - jest to bardzo wymiarowy wymiennik ciepła zainstalowany pod ziemią lub w zbiorniku. W nim czynnik chłodzący (i może to być zwykła woda lub płyn niezamarzający), po osiągnięciu temperatury otoczenia, jest dostarczany do pompy ciepła, skąd nagromadzone ciepło wchodzi do obwodu wewnętrznego. Tak nagrzewają się grzejniki w domu.

Głównym elementem systemu jest właśnie pompa ciepła – urządzenie, które nie zajmuje więcej miejsca niż kuchenka gazowa. Wydajność pompy ciepła jest dość wysoka: na każdy kilowat zużytej energii wytwarza do pięciu kilowatów ciepła.

Schemat działania pompy ciepła

Oczywiście ogrzewanie geotermalne jest zdecydowanie najbardziej czasochłonne i kosztowne. Większość pieniędzy trzeba będzie przeznaczyć na roboty ziemne i związany z nimi sprzęt, w tym pompę ciepła. I wielu zastanawia się, czy można na tym zaoszczędzić i zbudować, powiedzmy, domową pompę ciepła. Aby się dowiedzieć, musisz zrozumieć rodzaje i funkcje sprzętu.

Sami instalujemy ogrzewanie geotermalne

Od razu zauważamy taką cechę: ci, którzy zdecydują się wyposażyć ogrzewanie w ciepło ziemi, będą musieli raz zainwestować w to ogromną kwotę. Oczywiście z czasem ten koszt się zwróci, ponieważ nie budujemy mieszkań dla siebie przez rok lub dwa. Również ceny gazu i energii elektrycznej rosną z roku na rok, a dzięki systemowi geotermalnemu nie wiadomo, jakie są te podwyżki.

Jednak w tym systemie większość będzie ukryta pod ziemią. Ogrzewanie energią ziemi to obecność studni i wymiennika ciepła. W mieszkaniu wystarczy postawić urządzenie, które będzie generować ciepło – zazwyczaj nie zajmuje dużo miejsca.

Jak działa pompa ciepła

Na takim urządzeniu użytkownik będzie mógł kontrolować temperaturę i dostarczać energię cieplną. Instalacja samego systemu grzewczego w mieszkaniu odbywa się jak zwykle - z rozgałęzieniem rurociągu i grzejników. Jeśli masz prywatny dom lub sam budynek jest mały, to w tym przypadku generator systemu jest wyświetlany w osobnym pomieszczeniu lub w piwnicy.

Zasada działania pomp ciepła

Należy zauważyć, że prawie każde medium ma energię cieplną. Dlaczego nie wykorzystać dostępnego ciepła do ogrzewania domu? Pomoże w tym pompa ciepła.

Zasada działania pompy ciepła jest następująca: ciepło przekazywane jest do chłodziwa ze źródła energii o niskim potencjale. W praktyce wszystko dzieje się następująco.

Chłodziwo przepływa przez rury zakopane na przykład w ziemi. Następnie chłodziwo wchodzi do wymiennika ciepła, gdzie zebrana energia cieplna jest przekazywana do drugiego obiegu. Czynnik chłodniczy znajdujący się w obiegu zewnętrznym nagrzewa się i zamienia w gaz.Następnie gazowy czynnik chłodniczy przechodzi do sprężarki, gdzie jest sprężany. Powoduje to jeszcze większe nagrzewanie się czynnika chłodniczego. Gorący gaz trafia do skraplacza, a tam ciepło przechodzi do chłodziwa, które już ogrzewa sam dom.

Ogrzewanie geotermalne w domu: jak to działa

Systemy chłodnicze są rozmieszczone według tej samej zasady. Oznacza to, że agregaty chłodnicze mogą być używane do chłodzenia powietrza w pomieszczeniach.

Rodzaje pomp ciepła

Istnieje kilka rodzajów pomp ciepła. Ale najczęściej urządzenia są klasyfikowane według charakteru chłodziwa w obwodzie zewnętrznym.

Urządzenia mogą pobierać energię z

• woda,
• gleba,
• powietrze.

Otrzymaną energię w domu można wykorzystać do ogrzewania pomieszczeń, do podgrzewania wody. Dlatego istnieje kilka rodzajów pomp ciepła.

Pompy ciepła: grunt - woda

Najlepszą opcją alternatywnego ogrzewania jest pozyskiwanie energii cieplnej z gruntu. Tak więc już na głębokości sześciu metrów ziemia ma stałą i niezmienną temperaturę. Jako nośnik ciepła w rurach stosowany jest specjalny płyn. Zewnętrzny kontur systemu wykonany jest z rur z tworzywa sztucznego. Rury w ziemi można układać pionowo lub poziomo. Jeśli rury są umieszczone poziomo, należy przydzielić dużą powierzchnię. Przy układaniu rur poziomo nie ma możliwości wykorzystania gruntu do celów rolniczych. Możesz tylko urządzić trawniki lub rośliny jednoroczne.

Aby ułożyć rury pionowo w ziemi, konieczne jest wykonanie kilku studni o głębokości do 150 metrów.Będzie to wydajna pompa geotermalna, ponieważ temperatura na dużej głębokości w pobliżu ziemi jest wysoka. Do wymiany ciepła wykorzystywane są głębokie sondy.

Rodzaj pompy woda-woda

Dodatkowo ciepło można pozyskać z wody, która znajduje się głęboko pod ziemią. Można wykorzystać stawy, wody gruntowe lub ścieki.

Należy zauważyć, że nie ma fundamentalnych różnic między tymi dwoma systemami. Najmniejsze koszty są wymagane przy tworzeniu systemu pozyskiwania ciepła ze zbiornika. Rury należy napełnić chłodziwem i zanurzyć w wodzie. Aby stworzyć system do wytwarzania ciepła z wód gruntowych, potrzebny jest bardziej złożony projekt.

Pompy powietrze-woda

Możliwe jest odbieranie ciepła z powietrza, ale w regionach o bardzo mroźnych zimach taki system nie jest skuteczny. Jednocześnie instalacja systemu jest bardzo prosta. Wystarczy wybrać i zainstalować żądane urządzenie.

Trochę więcej o zasadzie działania pomp geotermalnych

Do ogrzewania bardzo korzystne jest zastosowanie pomp ciepła. Domy o powierzchni ponad 400m2 bardzo szybko zwracają koszty systemu. Ale jeśli twój dom nie jest bardzo duży, możesz zrobić system grzewczy własnymi rękami.

Najpierw musisz kupić kompresor. Odpowiednie jest urządzenie wyposażone w konwencjonalny klimatyzator. Montujemy go na ścianie. Możesz zrobić swój własny kondensator. Konieczne jest wykonanie cewki z rur miedzianych. Umieszczony jest w plastikowej walizce. Parownik jest również montowany na ścianie. Lutowanie, uzupełnianie freonem i podobne prace powinny być wykonywane wyłącznie przez profesjonalistę. Nieudolne działania nie doprowadzą do dobrego wyniku. Co więcej, możesz doznać kontuzji.

Przed uruchomieniem pompy ciepła należy sprawdzić stan elektryfikacji domu.Moc miernika powinna być oceniana na 40 amperów.

Domowa geotermalna pompa ciepła

Należy pamiętać, że stworzona przez siebie pompa ciepła nie zawsze spełnia oczekiwania. Powodem tego jest brak poprawnych obliczeń cieplnych. System jest zbyt słaby, a koszty utrzymania rosną

Dlatego ważne jest dokładne wykonanie wszystkich obliczeń.

Opcje aranżacji ogrzewania geotermalnego

Metody układania konturu zewnętrznego

Aby energia ziemi ogrzała dom w jak największym stopniu, należy dobrać odpowiedni obwód dla obwodu zewnętrznego. Tak naprawdę każde medium może być źródłem energii cieplnej – pod ziemią, woda czy powietrze.

Ale ważne jest, aby wziąć pod uwagę sezonowe zmiany warunków pogodowych, jak omówiono powyżej.

Obecnie powszechne są dwa rodzaje systemów, które są skutecznie wykorzystywane do ogrzewania domu pod wpływem ciepła ziemi - pozioma i pionowa. Kluczowym czynnikiem wyboru jest powierzchnia działki. Od tego zależy układ rur do ogrzewania domu energią ziemi.

Oprócz tego brane są pod uwagę następujące czynniki:

• Skład gleby. Na terenach skalistych i gliniastych trudno jest wykonać pionowe szyby do układania autostrad;
• poziom zamarzania gleby. Określi optymalną głębokość rur;
• Lokalizacja wód gruntowych. Im są wyższe, tym lepiej dla ogrzewania geotermalnego. W takim przypadku temperatura będzie rosła wraz z głębokością, co jest optymalnym warunkiem ogrzewania energią ziemi.

Musisz także wiedzieć o możliwości odwrotnego transferu energii w okresie letnim. Wtedy ogrzewanie prywatnego domu z gruntu nie będzie działać, a nadmiar ciepła przejdzie z domu do gleby.Wszystkie systemy chłodnicze działają na tej samej zasadzie. Ale do tego musisz zainstalować dodatkowy sprzęt.

Poziomy schemat ogrzewania geotermalnego

Poziomy układ rur zewnętrznych

Najpopularniejszy sposób instalowania autostrad zewnętrznych. Jest to wygodne ze względu na łatwość instalacji i możliwość stosunkowo szybkiej wymiany wadliwych odcinków rurociągu.

Do instalacji zgodnie z tym schematem używany jest system kolektorów. W tym celu wykonuje się kilka konturów, znajdujących się w minimalnej odległości 0,3 m od siebie. Łączy się je za pomocą kolektora, który dostarcza chłodziwo dalej do pompy ciepła. Zapewni to maksymalne dostarczanie energii do ogrzewania z ciepła ziemi.

Należy jednak pamiętać o kilku ważnych rzeczach:

• Duża powierzchnia podwórka. W przypadku domu o powierzchni około 150 m² musi to być co najmniej 300 m²;
• Rury należy przymocować do głębokości poniżej poziomu zamarzania gleby;
• Wraz z możliwym ruchem gleby podczas wiosennych powodzi wzrasta prawdopodobieństwo przemieszczenia autostrad.

Zdecydowaną zaletą ogrzewania od ciepła ziemi typu poziomego jest możliwość samodzielnego układania. W większości przypadków nie będzie to wymagało zaangażowania specjalnego sprzętu.

Pionowy schemat ogrzewania geotermalnego

Pionowy system geotermalny

Jest to bardziej czasochłonny sposób na zorganizowanie ogrzewania prywatnego domu z ziemi. Rurociągi zlokalizowane są pionowo, w specjalnych studniach

Ważne jest, aby wiedzieć, że taki schemat jest znacznie bardziej wydajny niż schemat pionowy.

Jego główną zaletą jest zwiększenie stopnia nagrzania wody w obiegu zewnętrznym. Tych.im głębiej znajdują się rury, tym więcej ciepła ziemi do ogrzewania domu wejdzie do systemu. Kolejnym czynnikiem jest niewielka powierzchnia gruntów. W niektórych przypadkach układ zewnętrznego geotermalnego obiegu grzewczego odbywa się jeszcze przed budową domu w bezpośrednim sąsiedztwie fundamentów.

Jakie trudności można napotkać w pozyskiwaniu energii ziemi do ogrzewania domu według tego schematu?

• Od ilościowego do jakości. W przypadku układu pionowego długość autostrad jest znacznie wyższa. Jest to kompensowane wyższą temperaturą gleby. Aby to zrobić, musisz wykonać studnie o głębokości do 50 m, co jest pracochłonną pracą;
• Skład gleby. W przypadku gleb skalistych konieczne jest użycie specjalnych wiertarek. W glinie, aby zapobiec zrzucaniu studni, montowana jest osłona ochronna wykonana ze zbrojonego betonu lub grubościennego tworzywa sztucznego;
• W przypadku awarii lub utraty szczelności proces naprawy staje się bardziej skomplikowany. W takim przypadku możliwe są długotrwałe awarie w działaniu ogrzewania domu na energię cieplną ziemi.

Ale pomimo wysokich kosztów początkowych i złożoności instalacji pionowy układ autostrad jest optymalny. Eksperci doradzają użycie właśnie takiego schematu instalacji.