Для обеспечения отопления и горячего водоснабжения частного дома доступно несколько вариантов, таких как подключение к сетям газового снабжения или переход на электричество.
Можно изготовить геотермальный тепловой насос самостоятельно и применять тепло земли для обеспечения комфортного проживания. Процесс достаточно сложный, однако для имеющих навыки работы с техникой он представляется осуществимым.
В статье рассматриваются принципы работы и типы геотермальных установок. Узнаете, как из подручных материалов построить тепловой насос. Также здесь советы экспертов по выбору геоагрегатов. Видеоролики покажут секреты монтажа и работу геотермальных насосов.
Как работает тепловой геоагрегат?
Геотермальный тепловой насос функционирует за счёт передачи тепла от источника с низкой температурой теплоносителю. В летнее время земля выступает радиатором, а зимой – активным источником тепла.
Различие температур почвы увеличивает общий показатель эффективности системы и уменьшает затраты на ее функционирование.
В трубу, проложенную в земле, подаётся рабочий теплоноситель, который нагревается на несколько градусов. Затем состав поступает в теплообменный узел (или испаритель) и передает накопленную тепловую энергию внутреннему системному контуру.
В внешнем контуре хладагент нагревается в испарителе, превращается в газ и поступает в компрессор. Под высоким давлением компрессора хладагент сжимается и нагревается еще больше.
Раскалённый газ поступает в конденсатор и передает тепловую энергию рабочей жидкости системы, которая отвечает за обогрев жилья. В конце цикла хладагент, потерявший тепло, возвращается в исходное положение в жидком виде.
Какими бывают геотермальные установки?
Геотермальные теплонасосы различаются типом теплоносителя внутреннего и внешнего контуров. Энергию устройство получает из земли, воды (подземные источники или открытые водные объекты) или воздуха.
В жилых помещениях тепловой ресурс используется для отопления комнат, подогрева воды и кондиционирования воздуха. Классификация систем по типам («земля-вода», «вода-вода» и «воздух-вода») определяется сочетанием применяемых элементов и функций.
Вариант #1. Сборка по технологии «земля-вода»
Насос «земля-вода» — эффективный способ альтернативного отопления жилых домов.
Для реализации технологии служит установка, включающая в себя геотермальный теплообменник, расположенный глубже уровня промерзания почвы, и работающий по принципу обратного цикла Карно тепловой насос, функционирующий как холодильник, но наоборот.
Как работает устройство
Установка «земля-вода», обогревающая жильё за счёт энергии земли, функционирует следующим образом:
- Рабочая жидкость (рассол или антифриз), проходящая по геотермальному контуру, нагревается до температуры почвы и насосом подается в теплообменник – испаритель. Там жидкость передает накопленное тепло фреону и, остыв на 2-5°С, возвращается к исходной точке.
- Теплоносителем, насыщенным тепловой энергией, нагреваясь, переходит из жидкого состояния в газообразное. В компрессоре под давлением газ нагревается, и образуется конденсат.
- Тепловая энергия передаётся теплоносителю в системе отопления дома, а фреон снова становится жидкостью. Давление его снижается после прохождения через расширительный клапан системы, и хладагент возвращается в испаритель для пополнения очередной порцией ресурса.
Процедура позволяет получить из земли больше тепла, чем потребовалось энергии для работы компрессора, насоса и управления.
В качестве дополнительного преимущества стоит отметить возможность работы системы в обратном направлении для охлаждения. Эффективность при этом снижается до 20%, что всё же считается приемлемым с учётом высокой теплоотдачи оборудования.
Варианты размещения систем «земля-вода»
Для внешнего контура системы «земля-вода» применяют полимерные трубы с высокой прочностью и отличными эксплуатационными качествами. Укладывают их горизонтально на дно котлована, подобно прокладке коммуникаций в системах «теплый пол».
При монтаже необходимо предусмотреть площадь 25-50 квадратных метров на каждый киловатт мощности монтируемого насоса. Глубину котлована устанавливают ниже границы промерзания, а точные размеры и шаг укладки труб определяют дополнительным расчетом.
Места, где построены системы связи геотермальных установок «земля-вода», больше не предназначены для сельского хозяйства. Там можно сделать аккуратный зеленый газон или цветник с яркими однолетними цветами.
Установка системы вертикального монтажа сложнее, чем горизонтального, и требует специализированного оборудования. На участке буровая установка выкапывает скважину глубиной от 20 до 150 метров. В скважину опускают геотермальный зонд и подключают его к насосу, который подает рабочую жидкость в отопительную систему дома.
Трубы с зондами, выходящие из пробуренных скважин, ведут в коллекторный колодец. От колодца к тепловому насосу протянуты две магистрали (подающая и обратная), утепленные снаружи. Диаметр магистралей определяется объёмом системы и площадью помещения для обогрева; иногда он достигает 160 мм.
Благодаря более высокой и стабильной температуре грунта на глубине под воздействием земного ядра, вертикальный способ укладки системы отопления считается самым эффективным.
Вариант #2. Особенности теплонасосов «вода-вода»
Геотермальная система «вода-вода» использует для работы тепловую энергию подземных вод.
Теплонасос «грунт-вода» и «вода-вода» по принципу работы схожи. Самый простой и экономичный вариант – установка комплекса с использованием открытой водной поверхности. Монтаж не требует сложных буровых работ.
Для трубного материала с теплоносителем устанавливают груз, опускают в воду и через присоединительные коммуникации подсоединяют к домашней отопительной системе.
Такой способ работы применим только если участок граничит с водой, а все элементы системы находятся под управлением владельца. При отсутствии доступа к открытой воде задействуют ресурсы подземных вод.
Это связано с проведением масштабных землеройных работ и возведением сложных сооружений, таких как резервный колодец для отвода воды, проходившей через теплообменник.
Обычно установки типа «вода-вода» Устанавливают в местах, лишенных доступа к центральным коммуникациям или альтернативным источникам тепла.
Эксперты считают, что такое альтернативное отопление очень хорошо подходит для новых домов с низким уровнем тепловых потерь.
Хорошо утепленный дом, защищенный от сквозняков, сырости и холодного воздуха, или построенный по современным технологиям с теплоизоляцией, позволяет приобрести нагревательное оборудование меньшей мощности, что снижает стоимость системы отопления.
Вариант #3. Обустройство систем «воздух-вода»
Теплонасос «воздух-вода» работает за счет воздуха — самого доступного, неограниченного и возобновляемого природного энергетического ресурса. Вентиляторы и испарители, объединенные в единый комплекс, обеспечивают его функционирование.
Допускает максимальную производительность при температуре до минус пятнадцать градусов Цельсия. При более низких температурах снижает мощность.
Данный модуль пригоден для регионов с относительно теплой зимой. В холодных северных районах, где температура опускается ниже -20…25°C установка воздушного оборудования считается неэффективной.
Этот агрегат удобно использовать потому, что домовладельцам не нужно специальное оборудование или привлечение специалистов для установки.
Не требует земляных работ, бурения или других сложных действий. Проста в установке и занимает мало места. Способна работать правильно, размещаясь на крыше дома.
Главные преимущества оборудования заключаются в почти беззвучной работе и возможности вторичного использования тепла, которое покидает отапливаемое помещение в виде выброса горячего воздуха, воды, газа, дыма и так далее.
Владельцы обслуживают систему самостоятельно.
- чистят вентиляторные лопасти Защитные решетки на испарительной установке предохраняют от пыли, мелкого мусора и листьев.
- смазывают компрессор Специальным составом, рекомендованным инструкцией производителя.
- меняют масло В точках приложения силы (вентилятор, компрессор) через определённые промежутки времени.
- проверяют целостность силового кабеля Питание и медный трубопровод, по которому хладагент перемещается в системе.
Изготовители насосного оборудования также настоятельно рекомендуют клиентам следить за состоянием тепловых датчиков, которые показывают работу блока управления.
Их следует протирать, осторожно удаляя с поверхности пыль и жирные разводы. истемы воздух-воздух Упростит и улучшит опыт использования.
Как сделать агрегат своими руками?
Какой бы вид ресурса — земля, вода или воздух — не был избран для отопления, системе необходим 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.
- конденсаторФреон теряет тепловую энергию, охлаждаясь до первоначальной температуры.
Система от производителя продается за значительную цену. В отсутствие свободных средств можно собрать теплонасос самостоятельно, используя доступные детали, и при необходимости купить требующиеся комплектующие.
При принятии решения о самостоятельном создании теплового насоса необходимо проверить состояние домашней электропроводки и электросчётчика.
При износе и возрасте элементов требуется осмотр всех участков, выявление неисправностей и устранение их до начала работ. Тогда система после запуска будет работать безупречно и не будет беспокоить хозяев короткими замыканиями, возгоранием проводки и выбиванием пробок.
Способ #1. Сборка из холодильника
Чтобы собрать теплонасос самостоятельно из старого холодильника, снимают змеевик, расположенный сзади. Его применяют как конденсатор и помещают в прочную емкость, устойчивую к экстремальным температурам. К этой емкости крепят исправно работающий компрессор, а в качестве испарителя используют обычную пластиковую бочку.
Собранные детали объединяются, после чего готовый модуль с помощью полимерных труб присоединяется к системе отопления, и начинается эксплуатация устройства.
Поэтапные рекомендации по устройству теплового насоса из бытового агрегата даны в… этой статье.
Способ #2. Теплонасос из кондиционера
Изменяя устройство и расположение ключевых элементов кондиционера, получают теплонасос. Первым шагом осуществляется смена места установки внешнего и внутреннего блоков.
Внутренний блок агрегата снабжен испарителем для передачи низкопотенциального тепла, поэтому его дополнительно не устанавливают. Конденсатор, отвечающий за передачу тепловой энергии, находится во внешнем блоке. В качестве теплоносителя можно использовать как воздух, так и воду.
В случае неудобства данного варианта монтажа конденсатор помещают в отдельную емкость для эффективного теплообмена с нагревательным ресурсом и теплоносителем.
Четырехходовой клапан устанавливается на системе. Такую работу обычно выполняет специалист с соответствующим опытом.
В третьем варианте кондиционер полностью разбирают на составные части, а потом из них собирают насос по традиционной схеме: испаритель, компрессор, конденсатор. Готовый агрегат присоединяют к системе отопления дома и приступают к использованию.
На сайте опубликованы статьи о самостоятельном создании тепловых насосов.
- Изготовление теплового насоса для отопления дома собственными силами: устройство и схемы монтажа.
- Создание теплового насоса типа воздух-вода своими руками: принципы работы и конструкция.
Советы по выбору системы
Установка оборудования «земля-вода» оказывается самой дорогой из доступных вариантов из-за необходимости проведения глубоких земельных работ в случае вертикального размещения или выделения большого свободного пространства на участке при горизонтальной прокладке коммуникаций.
Такие настройки ухудшают работоспособность системы и уменьшают интерес к ней.
Установка насоса «вода-вода» также подразумевает определённые ограничения. При наличии рядом водоёма система может быть размещена в нём. Отсутствие открытых вод потребует бурения скважин и обустройства отводных колодцев, что влечет дополнительные расходы.
Установка насоса «воздух-вода» не вызывает затруднений, и этот агрегат способен функционировать даже в многоквартирных домах. Впрочем, при сильных морозах понижение температурных показателей снижает эффективность работы насоса, и для её поддержания необходим дополнительный источник энергии.
Однако, обустройство геотермального отопления В результате система возмещает инвестиции и производит бесплатное топливо, предоставляя хозяевам возможность жить в оптимально удобных, приятных и комфортных условиях без значительных расходов на оплату услуг ЖКХ.
Выводы и полезное видео по теме
Видео демонстрирует, как в доме из газосиликатного блока установлена отопительная система с применением геотермального оборудования «воздух-вода». Представлены детали монтажа и приведены реальные затраты на оплату коммунальных услуг за месяц.
Описание работы оборудования «земля-вода». Специалист по установке геотермальных тепловых котлов расскажет о деталях, даст рекомендации и полезные советы для самостоятельной установки.
Пользователь, установивший оборудование, рассказывает о своих ощущениях от работы теплового геотермального насоса.
В тексте рассказывается о том, как сделать тепловой насос своими руками с использованием компрессора и трубчатых теплообменников.
Геотермальные насосы для обогрева частных домов — эффективный способ обеспечить комфорт, когда отсутствуют центральное отопление и другие традиционные энергоносители.
Выбор системы отопления определяется местонахождением объекта недвижимости и возможностями владельцев.
Обладаете ли Вы опытом создания геотермального теплового насоса? Поделитесь своими знаниями с нашими читателями, представьте собственный способ сборки. Коментарии и изображения самодельных конструкций принимаются через форму ниже.