Геотермальний тепловий насос своїми руками

Попередня ◈ Наступна

Не кожен знає, що для створення геотермального опалення будинку не потрібні специфічні знання або навички. Але в порівнянні з альтернативними видами опалення геотермальне не настільки популярно, і причина тому гранично проста - великі фінансові витрати, які окупляться тільки років через вісім. При таких умовах мало хто хоче вкладати гроші, причому абсолютно марно.

Словом, придивіться до геотермальному опалення уважніше, тим більше що вартість електрики і газу постійно зростає і незрозуміло, яким з енергоносіїв дешевше буде користуватися через кілька років.

Зверніть увагу! Вперше такий спосіб опалення був використаний в Америці за часів фінансової кризи вісімдесятих. Згодом новинка стала популярною і в Європі. У Швеції, наприклад, сьогодні. всього тепла синтезується за допомогою теплових насосів.

Пристрій геотермальних систем

Навіть з назви ясно, що суть такого типу опалення полягає у використанні енергії землі. За принципом дії вона віддалено нагадує кондиціонери або холодильники.

Головний елемент - це тепловий насос, підключений до двох контурах.

Під внутрішнім контуром мається на увазі звична для нас опалювальна система, вона складається з радіаторів і трубопроводу.
Зовнішній - це дуже габаритний теплообмінник, встановлений під землею або в водоймі. У ньому теплоносій (а ним може бути проста вода або антифриз), прийнявши температуру навколишнього середовища, подається в тепловий насос, звідки накопичене тепло надходить у внутрішній контур. Так нагріваються опалювальні прилади в будинку.

Основним елементом системи є саме тепловий насос - пристрій, який займає не більше місця, ніж газова плита. Продуктивність теплового насоса досить висока: на кожен кіловат використаної енергії він виробляє до п'яти кіловат теплової.

Схема роботи теплового насоса

Зверніть увагу! Звичайний кондиціонер, принцип роботи якого дуже схожий, виробляє рівно стільки енергії, скільки споживає, тобто один до одного.

Безумовно, геотермальне опалення є на сьогодні найбільш трудомістким і витратним. Більшу частину грошей доведеться витратити на земляні роботи і відповідну апаратуру, в тому числі на тепловий насос. І багато хто замислюється, чи можна заощадити на цьому і спорудити, скажімо, саморобний тепловий насос. Щоб з'ясувати це, потрібно розібратися з видами і особливостями обладнання.

Плюси і мінуси системи

Ось основні переваги такого способу опалення:

використання невичерпної енергії землі;
високий коефіцієнт продуктивності;
відсутність ризику загоряння;
економічність;
простота догляду і експлуатації;
відсутність необхідності в зберіганні палива;
автономність;
екологічність і безпеку.

До недоліків можна віднести хіба що високу вартість монтажу, але, як уже говорилося, ці витрати неодмінно окупляться.

Зверніть увагу! Геотермальне опалення найвигідніше в тандемі з «теплою підлогою», а також в будинках, площа яких не перевищує 150 квадратних метрів.

Способи пристрої геотермальних систем

Одним з найважливіших елементів є тепловий контур. При вертикальному розташуванні він може залягати на глибині від 20 м до 150 м, в залежності від геологічної циркуляції тепла. Горизонтальні контури встановлюються на глибині до 2,5 м і нагріваються за рахунок температурного коливання при сонячному нагріванні або тепловтрат.

1. Прямий теплообмін

Теплові пристрої з прямим теплообміном безпосередньо контактують з грунтом. Теплоносій залишає корпус пристрою, переміщається по підземній мідної магістралі, обмінюючись тепловою енергією, і повертається назад.

Прямим такий теплообмін називається тому, що рідина контактує з землею без будь-яких «посередників». Звичайно, вона не взаємодіє з грунтом безпосередньо, а лише обмінюється з нею теплом через стінки труб. Сьогодні такі насоси використовуються рідко, не потрібно їх плутати з пристроями, в яких має місце теплообмін за допомогою проміжних контурів.

Як би там не було, ефективність прямого теплообміну досить висока, а фінансові витрати на монтаж нижче, ніж в більшості закритих систем. Не останню роль в цьому відіграє і теплопровідність міді, а також відсутність водяного електронасоса і обмінника між теплоносієм і водою, який, як відомо, є основним джерелом тепловтрат.

Також варто відзначити, що мідний трубопровід коштує дорого, та й самого теплоносія потрібно більше, ніж для систем іншого типу.

2. Закриті системи

Велика частина таких систем складається з первинного контуру, наповненого холодоагентом, і вторинного, який заповнюється водою і встановлюється під землею. Для виготовлення вторинного контуру використовуються в основному поліпропіленові труби, а заповнюють його водою з невеликою кількістю антифризу.

Вода виходить з теплообмінника, переміщається по зовнішньому контуру, обмінюючись тепловою енергією з грунтом, і повертається. Характерно, що зовнішній контур знаходиться нижче рівня промерзання грунту, де температура відрізняється стабільністю; ще його занурюють в найближче водоймище.

Зверніть увагу! Системи, занурені в воду або розташовані у вологому грунті, набагато продуктивніше сухих контурів. Тому в сухій землі поруч з контуром бажано встановити дренажний шланг, який би зволожує її.

Закриті системи менш ефективні, ніж попередній варіант, оскільки потребують трудомістких бурових роботах і довгою системі труб. Також відзначимо, що закриті системи встановлюються двома способами - вертикально і горизонтально.

Вертикальний контур - це дві труби, що йдуть під землю під прямим кутом на глибину 20-120 м. Нижні їх частини з'єднуються між собою U-подібним роз'ємом. Вириті для труб шахти зазвичай заповнюють спеціальним розчином, який поліпшує теплообмін і захищає підземні водоносні шари від забруднення.

У разі горизонтального розміщення системи труби закопують нижче рівня промерзання грунту. Природно, вони проходять горизонтально. З огляду на очевидних причин цей спосіб обходиться дешевше вертикального розміщення (читай: буріння), тому його використовують скрізь, де є достатньо місця на ділянці.

3. Контури горизонтального буріння

Контури горизонтального буріння

Альтернативою двом попереднім варіантам може бути прокладка контуру за допомогою горизонтального буріння. Це дає можливість встановлювати труби під садом, двором, дорогий і іншими об'єктами без руйнування останніх.

У плані вартості така система перебуває десь між горизонтальною і вертикальною установкою. Її відмінною рисою є те, що петлі можна з'єднувати лише з однією камерою, а це скорочує необхідну для монтажу площа.

Зверніть увагу! Контури з використанням горизонтального буріння встановлюють вже після спорудження будівлі.

4. Водні контури

Замкнуті контури, які занурюються в водойми, є трубопровід, покладений петлями. Їх можна поміщати в будь-озеро або ставок, які розташовані в безпосередній близькості від будинку.

5. Відкриті системи

У таких системах зовнішній контур заповнюється мінеральною водою. Потім вона переміщається в теплообмінник, розташований в корпусі пристрою, де тепло витягується і передається в первинний контур. Після цього вода повертається назад. Подачу і «обратку» потрібно розміщувати далеко один від одного для ефективної підживлення джерела тепла.

Зверніть увагу! Всі елементи системи повинні бути добре захищені від корозії, т. К. Хімічний склад води, що циркулює контролювати неможливо. Саме тому бажано використовувати закриті системи, якщо рівень вмісту мінералів і солей у воді підвищений.

Незважаючи на те, що ефективність відкритих систем на порядок вище, ніж закритих, при установці можуть виникнути проблеми, переважно юридичного характеру. Може знадобитися дозвіл на монтаж, т. К. Ці системи забруднюють свердловини і виснажують водоносні шари.

6. Стовпи рідини

Контури зі стовпами рідини є однією з різновидів систем замкнутого типу. В даному випадку вода надходить з дна глибокої свердловини, проходить через насос і опускається назад, виробляючи теплообмін з навколишнім грунтом.

Найчастіше стовпи рідини використовують там, де вільна площа обмежена. Небажано використовувати цю систему на глинистому або піщаному грунті.

Також відзначимо, що конструкція може складатися відразу з декількох стовпів і використовується переважно в невеликих будинках.

Геотермальний тепловий насос своїми руками

Етап перший. До того як приступити до виготовлення насоса, необхідно провести ряд заходів щодо поліпшення енергоефективності будинку. Ці заходи полягають в утепленні перекриттів і стін, заміну негерметичних дверей і вікон, термоізоляції даху і стелі.

Етап другий. Потім потрібно провести геологічну розвідку, щоб з'ясувати глибину промерзання грунту. Після цього слід скласти проект, грунтуючись на обраної технології.

Етап третій. Купівля всього необхідного - деталей опалювальної системи, труб і компресора для насоса.

Про компресорі - серце будь-якого геотермального насоса - слід розповісти окремо. Виготовити його своїми руками неможливо і залишається всього варіант - покупка готового виробу.

Краще купити пристрій потужністю понад 7 кВт, що використовується в високопродуктивних кондиціонерах (такі компресори продаються в сервісних центрах, що спеціалізуються на обслуговуванні побутової техніки).

Геотермальний тепловий насос своїми руками

Етап четвертий. Потім можна приступати до складання внутрішнього теплообмінника. Нагадаємо, він необхідний для передачі накопиченої теплової енергії до мережі опалення. Матеріали для даного елемента, так само як і його обсяг, повністю залежать від конкретних кліматичних умов. Для циркуляції теплоносія зазвичай використовують мідні трубки, в той час як ємність виготовляють з несхильного корозії матеріалу. В ідеалі такий ємністю повинен стати 150-літровий бак з нержавіючої сталі.

Етап п'ятий. Заздалегідь приготовлений мідний змійовик потрібно помістити в бак. Зробити це без пошкодження останнього не вийде - його потрібно розрізати на дві частини, а після фіксації змійовика зварити в початковий стан.

Етап шостий. Потім слід пробурити шахти або траншеї, встановити туди трубопровід. Після закінчення роботи необхідно провести пробний запуск системи.

Зверніть увагу! З огляду на високий ступінь складності робіт проектування і установку такого опалення краще довірити досвідченим фахівцям. Те ж можна сказати і про виготовлення теплового насоса.

Схожі статті

Попередня ◈ Наступна