Для обогрева и обеспечения горячей водой частного дома можно использовать разные решения: подключение к городскому газу или переход на электрические системы отопления.
Можно собрать геотермальный тепловой насос самостоятельно и эффективно использовать тепло земли для комфорта. Процесс трудоемкий, но посильный тем, кто знаком с техникой.
В статье рассмотрены принципы действия и типы геотермальных установок. Изложен способ сооружения теплового насоса из подручных материалов. Профессиональные советы по выбору геоагрегатов также представлены в статье. Видеоролики демонстрируют монтаж и работу геотермальных насосов.
Как работает тепловой геоагрегат?
Геотермальный тепловой насос переносит тепло от источника с малым потенциалом тепловой энергии к теплоносителю. Летом земля выступает в роли радиатора, а зимой — активного источника тепла.
Различия температур почвы увеличивают общий эффект системы и уменьшают фактические затраты на её обслуживание.
В трубопроводе, проложенном в земле, нагревается действующий теплоноситель на несколько градусов. Затем состав попадает в теплообменник (или испаритель) и передает накопленную тепловую энергию внутреннему системному контуру.
Хладагент, циркулирующий по внешнему контуру, нагревается в испарителе, превращается в газ и поступает в компрессор. Под действием высокого давления компрессор сжимает хладагент, делая его ещё более горячим.
Нагретый газ поступает в конденсаторное устройство и отдаёт тепловую энергию рабочему теплоносителю системы отопления. После завершения процесса хладагент, потеряв тепло, возвращается в исходную точку в жидком виде.
Какими бывают геотермальные установки?
Геотермальные теплонасосы различаются типом теплоносителя в внутреннем и наружном контурах. Источником энергии служит земля, вода (подземные источники либо поверхностные водоемы) или воздух.
Внутри жилых помещений тепловой ресурс используется для обогрева комнат, подогрева воды и регулирования температуры воздуха.
Классификация систем по типу основана на сочетании применяемых элементов и функций: «земля-вода», «вода-вода» и «воздух-вода».
Вариант #1. Сборка по технологии «земля-вода»
Насос «земля-вода» — эффективный способ альтернативного отопления домов. Работает он, забирая тепловую энергию из земли с помощью зондов или коллекторов и передавая её системе водяного отопления дома.
Для реализации технологии предназначена установка с геотермальным теплообменником, находящимся ниже уровня промерзания грунта, и работающим в обратном цикле Карно тепловым насосом, функционирующим как холодильник, но наоборот.
Как работает устройство
Система «земля-вода», предназначенная для обогрева жилых помещений с помощью энергии земли, функционирует следующим образом:
- Рабочая жидкость (рассол или антифриз), проходящая по геотермальному контуру, нагревается почвой и насосом подается в теплообменник – испаритель. Там она передает накопленное тепло фреону, а сама, охладившись на 2-5°С, возвращается к месту начала цикла.
- Нагретый фреоном воздух испаряется и становится газом. Затем поступает в компрессор. Сжатие повышает температуру газа, и образуется конденсат.
- В системе отопления теплоносителя получают тепловую энергию, фреон приобретает жидкое состояние. После прохождения через расширительный клапан давление фреона снижается, и хладагент возвращается в испаритель для пополнения запасов ресурса.
Эта процедура позволяет взять из земли тепловую энергию и передать её системе отопления дома, что в 4 раза больше энергии, которую потребляют компрессорная установка, насос и блок управления.
Система может работать и для охлаждения, хоть эффективность снижается до 20%. Это допустимо с учётом высокой теплоотдачи оборудования.
Варианты размещения систем «земля-вода»
Для наружного контура системы «земля-вода» применяют полимерные трубы с высокой прочностью и хорошими эксплуатационными качествами. Укладывают их горизонтально на дно котлована аналогично прокладке коммуникаций для систем «теплый пол».
При монтаже необходимо предусмотреть площадь 25-50 кв. м на каждый киловатт мощности насоса. Глубина котлована должна быть ниже уровня промерзания почвы, а точные размеры и шаг укладки труб определяются дополнительным расчетом.
Владельцам маленьких участков лучше установить глубинные зонды, так как преимуществом служит то, что они располагаются в глубине почвы и не занимают полезную площадь возле дома.
Для земледелия больше не пригодны участки, где размещены коммуникации геотремальных систем «земля-вода». Там можно посадить лужайку или клумбы с цветами.
Установка системы отопления вертикальным монтажом сложнее и требует профессионального оборудования. На участке буровая установка выкапывает скважину глубиной от 20 до 150 метров, в нее опускают геотермальный зонд и подключают его к насосу, который подаёт рабочую жидкость в домашнюю отопительную систему.
Зондовые трубы из пробуренных скважин ведут в коллекторный колодец. От него к тепловому насосу протягиваются две магистральные линии: одна подает ресурс, другая — возвращает его. Обе оснащены утеплителем. Ширина магистралей определяется общим объемом системы и площадью помещения, которое требуется обогреть. В некоторых случаях диаметр может достигать 160 мм.
Благодаря более высокой и стабильной температуре грунта на глубине под воздействием земного ядра, вертикальная укладка системы отопления признана наиболее эффективной.
Вариант #2. Особенности теплонасосов «вода-вода»
Геотермальная система «вода-вода» функционирует за счет тепла воды.
Высокая температура воды и грунта на большой глубине позволяет поддерживать стабильные показатель температуры в течение всего года.
Главной конструкционной разницы между теплонасосом «грунт-вода» и «вода-вода» нет. Самые маленькие финансовые и трудовые затраты требует комплекс, построенный на базе открытого водоема. Монтаж не нуждается в больших буровых работах.
Трубы с теплоносителем загружаются, опускаются в воду и подключаются к отопительной системе по соединительным трубам.
Такой способ реален только при условии, что участок граничит с водой и все элементы системы находятся под управлением владельца. При отсутствии прямого доступа к открытому водоему применяют потенциал подземных вод.
Это обстоятельство требует проведения масштабных земляных работ и возведения сложной конструкции, такой как дополнительный колодец для отвода воды, проходящей через теплообменник.
Обычно установки типа «вода-вода»Встраивают в местах отсутствия возможности подключения к центральным коммуникациям или эксплуатации других видов теплоносителей.
Эксперты считают альтернативное отопление этим типом очень эффективным в современных зданиях с низкими тепловыми потерями.
Хорошо утепленный дом, защищенный от сквозняков, сырости и холодного воздуха либо построенный с использованием современных теплоизоляционных технологий, позволяет приобрести более мощное насосное оборудование по значительно меньшей цене.
Вариант #3. Обустройство систем «воздух-вода»
Теплонасос «воздух-вода» использует воздух для работы как доступный, неограниченный и возобновляемый природный источник энергии.
Максимально эффективен при температуре до -15 градусов Цельсия. При более низких температурах снижается мощность.
Этот модуль подходит для регионов с относительно теплыми зимами. В холодных северных районах, где морозы превышают -20…25°C, установка воздушного оборудования считается нецелесообразной.
Установка агрегата проста: собственникам домов не нужно специальное оборудование или помощь специалистов.
Не требует земляных работ, бурения и других затратных мероприятий. Устанавливается просто и не занимает много места. Способен работать эффективно, находясь на крыше дома.
Главные преимущества этого оборудования — почти полное отсутствие шума во время работы и шанс повторно использовать тепло, выделяемое отопительным помещением, в виде отработанного воздуха, воды, газа, дыма и т.д.
Владельцы обслуживают систему самостоятельно.
- чистят вентиляторные лопастиЗащитные решетки на испарительной установке предохраняют ее от попадания пыли, мелкого мусора и листьев.
- смазывают компрессорСпециальным составом, упомянутым в инструкции изготовителя.
- меняют маслоВ точках приложения силы (вентилятор, компрессор) через промежутки времени;
- проверяют целостность силового кабеляСистема работает за счет подачи энергии питанию и медных труб для транспортировки хладагента.
Производители насосного оборудования рекомендуют клиентам следить за состоянием тепловых датчиков, показывающих работу блока управления.
Их нужно протирать, бережно стерев с поверхности пыль и масляные следы. Это увеличит срок службы с истемы воздух-воздухОблегчит и улучшит эксплуатацию.
Как сделать агрегат своими руками?
Какой бы ресурс — земля, вода или воздух — не был выбран для отопления, системе нужен насос для надлежащей работы.
Это устройство состоит из таких элементов, как:
- компрессорный узел (промежуточный элемент комплекса);
- испаритель, передающий низкопотенциальную энергию теплоносителю;
- дроссельный клапанСистема, по которой хладагент возвращается в испаритель.
- конденсаторВ процессе фреон отдаёт тепловую энергию и возвращается к первоначальной температуре.
Можно купить готовую систему у производителя, однако это будет стоить немало. При отсутствии свободных средств можно соорудить теплонасос своими силами из доступных компонентов, дозакупив при необходимости нужные детали.
При решении изготовить тепловой насос самостоятельно следует проверить состояние электрической проводки и электросчетчика дома.
При изношенности и возрасте элементов следует осмотреть все участки на предмет возможных неполадок и устранить их до начала работ. Это позволит системе бесперебойно функционировать с момента запуска, исключив короткие замыкания, возгорание проводки и выбивание предохранителей.
Способ #1. Сборка из холодильника
С целью сборки теплонасоса из старого холодильника снимают змеевик, расположенный сзади. Эта деталь служит конденсатором и устанавливается в емкость, способную выдерживать высокие температуры и агрессивные воздействия. На нее крепят исправный компрессор, а роль испарителя выполняет простая пластиковая бочка.
Соединив подготовленные детали, агрегат через полимерные трубы присоединяют к системе отопления и запускают оборудование.
Поэтапные инструкции по изготовлению теплонасоса из бывшего в употреблении холодильника представлены. этой статье.
Способ #2. Теплонасос из кондиционера
Чтобы создать теплонасос, кондиционер модернизируют, перестраивая некоторые ключевые элементы. Начинают с того, что перемещают наружный и внутренний блоки местами.
Для передачи низкопотенциального тепла используется испаритель, который уже встроен в внутренний блок агрегата. Внешний блок оснащен конденсатором, передающим тепловую энергию. В роли теплоносителя могут использоваться как воздух, так и вода.
В случае если данный монтаж неприемлем, конденсатор помещают в автономный резервуар, обеспечивающий эффективное тепловое взаимодействие между источником тепла и теплоносителем.
Четырехходовой клапан устанавливается в системе. Работы выполняет специалист с необходимыми знаниями и опытом.
В третьем варианте кондиционер полностью разбирают на части, а потом из них собирают насос по общепринятой схеме: испаритель, компрессор, конденсатор. Готовый прибор подсоединяют к системе отопления дома и начинают его использовать.
На сайте публикуются статьи о самостоятельном создании тепловых насосов, рекомендуется с ними ознакомиться.
- Изготовить автономный тепловой насос для обогрева жилища: принципы функционирования и конструкции
- Создание теплового насоса типа воздух-вода: принципы работы и самодельная конструкция.
Советы по выбору системы
Установка оборудования «земля-вода» стоит дороже остальных из-за необходимости глубоких земляных работ при вертикальной установке или большого свободного места на участке при горизонтальной прокладке труб.
Такие настройки ухудшают возможности системы и уменьшают интерес к ней.
Установка насоса «вода-вода» также имеет ограничения. Рядом должен быть доступный водоем или придется бурить скважины и устраивать отводные колодцы, что недешево.
Установка насоса «воздух-вода» проста и допускает эксплуатацию в многоэтажных домах, однако при сильных морозах работоспособность снижается, и для поддержания эффективности нужен дополнительный источник питания.
Однако, обустройство геотермального отопленияВ результате система возвращает инвестиции и производит бесплатное топливо, обеспечивая жильцов комфортом без высоких затрат на услуги ЖКХ.
Выводы и полезное видео по теме
Видео демонстрирует установку системы отопления в доме из газосиликатного блока, работающую на геотермальном оборудовании «воздух-вода». В сюжете показаны особенности монтажа и приведены фактические расходы на коммунальные услуги за месяц.
Функционирование систем «земля-вода»: подробный разбор специалистом по монтажу геотермальных котлов. Рекомендации и советы для самостоятельного монтажа от мастера своего дела.
Пользователь, установивший тепловой геотермальный насос, рассказывает о своих ощущениях от его работы.
Специалист даёт подробную инструкцию о том, как самостоятельно собрать тепловой насос с помощью компрессора большой мощности и трубчатых элементов для теплообмена.
Геотермальная система отопления частного дома — хороший вариант для обеспечения тепла в местах без центрального отопления и традиционных энергоносителей.
Выбор системы отопления определяется местоположением имущества и возможностями владельцев.
Обладаете ли вы опытом в создании геотермального теплового насоса? Поделитесь информацией с читателями, предложите свой способ сборки. Комментарии и фото собственных конструкций можно оставить в форме ниже.