Geotermální tepelné čerpadlo pro vytápění domu svépomocí: zařízení, návrh, montáž svépomocí

Vytápění a zásobování teplou vodou pro soukromý dům můžete organizovat různými způsoby, například připojením ke komunikaci centrálního zásobování plynem nebo přepnutím topných systémů na spotřebu elektřiny. Souhlasíš?

Nebo si můžete sestavit geotermální tepelné čerpadlo vlastníma rukama a efektivně využít teplo země k vytvoření pohodlných životních podmínek. Samozřejmě se jedná o poměrně pracný proces, ale pro ty, kteří se v technologii alespoň trochu orientují, to nebude nic těžkého.

V našem článku si povíme o principech fungování a typech geotermálních instalací. Prozradíme vám, jak si tepelné čerpadlo postavit sami ze šrotu. V článku navíc najdete odborné rady ohledně výběru geoagregátů. A zveřejněná videa odhalí tajemství instalace a principů fungování geotermálních čerpadel.

Jak funguje geotermální jednotka?

Provozní algoritmus geotermálního tepelného čerpadla je založen na přenosu tepla ze zdroje s nízkým potenciálem tepelné energie do chladiva. Země zde v létě plní roli radiátoru a v zimním období je aktivním zdrojem tepla.

Rozdíl teplot půdy pomáhá zlepšit celkovou účinnost systému a pomáhá snižovat skutečné provozní náklady.

Provoz geotermálního tepelného čerpadla je založen na jevu zvaném tepelná setrvačnost. Teplota Země v hloubce 6 metrů a níže téměř přesně odpovídá průměrné roční teplotě vzduchu v regionu a v průběhu kalendářního roku se velmi málo mění

V praxi proudící chladivo vstupuje do potrubí umístěného v zemi a ohřívá se tam o několik stupňů. Poté směs přejde do teplosměnné jednotky (nebo výparníku) a předá naakumulovanou tepelnou energii vnitřnímu okruhu systému.

Princip fungování geotermálních zařízení je podobný jako u chladicích systémů. Některé typy tepelných čerpadel se proto v létě s úspěchem používají jako klimatizace a s jejich pomocí ochlazují vzduch v obytných prostorách

Chladivo pracující ve vnějším okruhu se ohřívá ve výparníku, přeměňuje na plyn a posílá do kompresoru. Tam se vlivem vysokého tlaku smrští a ještě více zahřeje.

Horký plyn prochází do kondenzačního zařízení a přenáší tepelnou energii do pracovní chladicí kapaliny vnitřního systému odpovědného za vytápění domu. Na konci procesu se chladivo, které ztratilo své teplo, vrátí do svého výchozího bodu v kapalném stavu.

Jaké jsou typy geotermálních instalací?

Geotermální tepelná čerpadla se od sebe liší typem chladiva na vnitřním a vnějším obrysu konstrukce. Energie zařízení je získávána z půdy, vody (podzemní vody nebo otevřené přírodní nádrže) nebo vzduchu.

Uvnitř obytných prostor je tepelný zdroj využíván pro vytápění místností, ohřev vody a klimatizaci.V závislosti na kombinaci prvků a použitých funkcí se systémy dělí na typy: „země-voda“, „voda-voda“ a „vzduch-voda“.

Možnost 1. Montáž technologií země-voda

Čerpadlo země-voda je jednou z nejúčinnějších alternativních možností vytápění obytných prostor. Princip jeho fungování spočívá ve výběru tepelné energie ze země pomocí sond nebo kolektorů a jejím přenosu do systému ohřevu vody v domě.

Geotermální tepelná čerpadla země-voda jsou high-tech pokročilá zařízení. Jsou výjimečně spolehlivé a vykazují vysokou úroveň účinnosti. Nevyžadují neustálý zásah majitelů do jejich práce, ale vyžadují profesionální servis

Speciální instalace pomáhá implementovat technologii, sestávající z geotermálního výměníku tepla umístěného pod hloubkou skutečného zamrzání půdy a přímo tepelného čerpadla, které funguje jako lednička, pouze obráceně (reverzní Carnotův cyklus).

Jak zařízení funguje

Zařízení „zemní voda“, které vytápí obytné prostory obnovitelným teplem produkovaným půdou, funguje podle následujícího algoritmu:

1. Pracovní kapalina (solanka nebo nemrznoucí směs), pohybující se po geotermálním okruhu, snímá teplotu půdy a je čerpadlem převáděna do výměníku tepla - výparníku. Tam odevzdává nashromážděné teplo freonu a sám se poté, co se ochladí o 2-5°C, vrátí do výchozího bodu.
2. Freon obohacený tepelnou energií se vypařuje a v plynném stavu vstupuje do kompresorové jednotky. Tam teplota plynu stoupá v důsledku komprese a tvoří se kondenzace.
3. Tepelná energie se přenáší do chladicí kapaliny v systému vytápění domu a freon opět nabývá kapalné formy. Jeho tlak po průchodu expanzním ventilem systému klesá a chladivo se vrací zpět do výparníku, aby získalo další část zdroje.

V důsledku tohoto postupu je objem tepelné energie odebrané z půdy a přenesené do topného systému obytného domu více než 4krát větší než množství elektřiny vynaložené na zajištění správného provozu kompresorové jednotky, oběhového čerpadla a řídící jednotka.

Glykolová směs s dobrým viskozitním indexem, voda s alkoholem nebo solný roztok - to jsou nemrznoucí kapaliny, které se používají v systému země-voda. Jsou šetrné k životnímu prostředí, efektivně přijímají teplo a dopravují ho do čerpací stanice

Dalším bonusem je, že systém má schopnost pracovat v opačném směru, tedy pro chlazení. Je pravda, že ztráta účinnosti dosahuje 20%, ale to je považováno za oprávněné vzhledem k vysoké topné kapacitě zařízení.

Možnosti umístění systémů země-voda

K vytvoření vnějšího obrysu systému země-voda se používají vysoce pevné polymerové trubky s dobrými výkonnostními charakteristikami. Jsou umístěny vodorovně, položené na dně jámy způsobem připomínajícím uspořádání komunikací pro komplexy „teplé podlahy“.

Tepelné čerpadlo země-voda je spolehlivé, účinné a provozně tiché, ale jeho instalace stojí nemalé peníze a zabere spoustu času (minimálně 1 měsíc na stavební, montážní a seřizovací činnosti).Tento bod je třeba vzít v úvahu před výběrem topného systému tohoto typu.

Při instalaci se používá plocha 25-50 metrů čtverečních. m na každý jednotlivý kilowatt instalovaného výkonu čerpadla. Hloubka jámy se volí pod čárou mrazu a přesné rozměry a rozteč pokládky potrubí se určují dodatečnými výpočty.

Majitelům velkých pozemků, kteří si pro vytápění domu zvolili geotermální tepelné čerpadlo země-voda, je vhodné instalovat horizontální kolektory. Pro majitele malých pozemků je vhodnější instalace hloubkových sond, protože jdou daleko do půdy a „nepožírají“ užitnou plochu v blízkosti domu

Území, kde jsou uspořádány komunikace geotremálních systémů země-voda, již nejsou využívány pro zemědělské potřeby. Lze z nich vytvořit krásný travnatý trávník nebo záhon s kvetoucími letničkami.

Vertikální instalace je mnohem problematičtější a vyžaduje použití profesionálního vybavení. Na místě se pomocí vrtné soupravy vyvrtá studna do hloubky 20 až 150 m, do ní se spustí speciální geotermální sonda a napojí se na čerpadlo, které dodává pracovní kapalinu do topného systému domu.

Vertikální sonda pro geotermální systém země-voda se skládá z hlavice s připojeným potrubím. Je ponořen do studny o hloubce 18 m a více. Přesný počet vrtů a sond, požadovaná hloubka ponoru a skutečný průměr potrubí se vypočítávají zvlášť pro každý konkrétní případ na základě informací získaných v důsledku geologického průzkumu prováděného specialisty na místě

Do sběrné studny vstupují sondážní trubky vycházející z vrtaných studní. Od něj k tepelnému čerpadlu vedou 2 hlavní potrubí (přívod a zpátečka zdroje), opatřené izolačním nátěrem. Průměr vedení závisí na celkovém objemu systému a místnosti, kterou je potřeba vytápět. Někdy parametry dosahují 160 mm.

Podle hrubých výpočtů bude vytápění obytného domu o ploše asi 100 m2 vyžadovat asi 7,5 kW/h energie. V tomto případě budou muset být vertikální sondy pro vytvoření systému vytápění země-voda spuštěny do země 110-115 metrů, nebo bude muset být obsazeno 250 m2 přilehlé plochy pro horizontální komunikace (+)

Vzhledem k tomu, že v hloubce je teplota půdy vlivem zemského jádra vždy vyšší a stabilnější, je vertikální způsob uložení topného systému uznáván jako nejúčinnější. Vykazuje vysokou úroveň účinnosti a spolehlivě funguje po mnoho let bez poruch nebo poruch.

Možnost #2. Vlastnosti tepelných čerpadel voda-voda

Geotermální systém voda-voda využívá při svém provozu tepelnou energii vodního zdroje. To je možné, protože ve velkých hloubkách zůstává teplota vody i půdy poměrně vysoká a udržuje stabilní konstantní hodnoty po celý rok.

Pro vybudování systému voda-voda a získání nízkopotenciální tepelné energie lze využít otevřené nádrže (jezera, řeky), studny, vrty a dokonce i odpadní vody z technologických cyklů průmyslové výroby (reverzní zásobování vodou)

Mezi tepelnými čerpadly země-voda a voda-voda není žádný zásadní konstrukční rozdíl. Nejméně finančních a mzdových nákladů však vyžaduje komplex postavený na otevřené nádrži.Instalace nevyžaduje rozsáhlé vrtání.

Materiál potrubí s chladicí kapalinou je jednoduše vybaven závažím, ponořen do vody a připojen k domácímu topnému systému pomocí spojovacích komunikací.

Tato možnost je však možná pouze v případě, že pozemek těsně sousedí s vodou a všechny komunikační části systému jsou pod kontrolou vlastníků. Pokud není přístup k volné vodě, využívá se potenciál podzemních vod.

Je pravda, že to vyžaduje vážné výkopové práce a výstavbu složitých konstrukcí, například dodatečné studny určené k vypouštění vody procházející jednotkou tepelné výměny.

Při instalaci tepelného čerpadla voda-voda se neinstaluje jedna, ale dvě studny. Pracovní voda je odebírána jedním a po průchodu výměníkem tepla je přesměrována do druhého, který je umístěn ve směru pohybu zemních toků. Při umísťování je nutné počítat s tím, že přijímací jímka musí být umístěna minimálně 6 metrů od výstupní jímky a musí být po proudu

Obvykle instalace voda-voda instalovány tam, kde není možné připojit centrální komunikaci nebo použít jiné typy chladicích kapalin.

Odborníci tvrdí, že alternativní vytápění tohoto typu je mimořádně účinné v moderních budovách, které mají minimální tepelné ztráty.

Při výrobě a instalaci geotermálních systémů vytápění voda-voda vlastníma rukama je velmi důležité používat materiály s vysokou úrovní odolnosti proti korozi, mrazu a jiným agresivním projevům vnějšího prostředí. Zařízení pak vydrží dlouho a nezpůsobí majiteli žádné potíže

Pokud je dům dobře izolovaný, chráněný před průvanem, vlhkostí a pronikáním mrazivého vzduchu nebo je postaven pomocí moderních tepelně izolačních technologií, náklady na otopnou soustavu se výrazně snižují díky možnosti pořídit si čerpací zařízení s mnohem nižším výkonem.

Možnost #3. Uspořádání systémů vzduch-voda

Tepelné čerpadlo vzduch-voda využívá nejdostupnější, neomezený a obnovitelný přírodní zdroj energie – vzduch. Zařízení pracuje prostřednictvím ventilátorů a výparníků spojených do jednoho komplexu.

Nejúčinnější je při teplotách do -15°C. Při agresivnějším výkonu ztrácí podstatnou část výkonu.

Tepelné čerpadlo vzduch-voda stojí výrazně méně než modely voda-voda a země-voda. Modul je vhodný pro regiony s relativně teplými zimami. V chladných severních oblastech, kde mrazy přesahují -20...25°C, je instalace vzduchového zařízení považována za nepraktickou

Jednotka je mimořádně pohodlná v tom, že nevyžaduje, aby majitelé soukromého domu měli speciální vybavení pro instalaci a složité instalační práce.

Nevyžaduje výkopové práce, vrtání studní a jiné pracně náročné činnosti. Snadno se instaluje a nezabere mnoho místa. Může správně fungovat, když je umístěn na střeše obytného prostoru.

Geotermální čerpadlo vzduch-voda můžete nainstalovat na místě přímo vedle obytných budov. Funguje tiše a má moderní atraktivní vzhled, který neruší celkový design prostoru

Mezi hlavní přednosti zařízení patří téměř tichý provoz a možnost zpětného využití tepla uvolněného z vytápěné místnosti ve formě odpadního vzduchu, vody, plynu, kouře atd.

Majitelé provádějí údržbu systému sami:

• vyčistěte lopatky ventilátoru a ochranné mřížky na odpařovací jednotce před prachem, drobnými nečistotami a listím;
• namažte kompresor speciální složení uvedené v pokynech výrobce;
• vyměnit olej v pohonných jednotkách (ventilátor, kompresor) s určitou frekvencí;
• zkontrolujte neporušenost napájecího kabelu napájecí zdroj a měděné potrubí, kterým chladivo cirkuluje systémem.

Kromě těchto akcí výrobci čerpací techniky důrazně doporučují zákazníkům sledovat stav tepelných senzorů, které odrážejí činnost řídicí jednotky.

Je třeba je otřít a opatrně odstranit prach a olejové skvrny z povrchu. Tím se prodlouží "život" odsystémy vzduch-vzduch a zjednoduší a zpříjemní provoz.

Jak vyrobit jednotku vlastníma rukama?

Bez ohledu na to, který zdroj (země, voda nebo vzduch) je vybrán pro vytápění, bude pro správnou funkci systému zapotřebí čerpadlo.

Toto zařízení se skládá z následujících prvků:

• kompresorová jednotka (meziprvek komplexu);
• výparníkpřenos nízkopotenciální energie do chladicí kapaliny;
• škrticí klapka, přes který si chladivo najde cestu zpět do výparníku;
• kondenzátor, kde freon uvolňuje tepelnou energii a ochlazuje se na svou původní teplotu.

Můžete si zakoupit kompletní systém od výrobce, ale to bude stát slušnou částku.Když nejsou po ruce žádné volné peníze, vyplatí se vyrobit tepelné čerpadlo vlastníma rukama z dílů, které máte k dispozici, a v případě potřeby dokoupit chybějící náhradní díly.

Při plánování instalace geotermálního topného systému v soukromém domě se musíte nejprve postarat o snížení úrovně tepelných ztrát. K tomu musí být stěny izolovány speciálním materiálem, dveře a okenní rámy musí být vybaveny pěnovými podložkami a podlaha a strop musí být chráněny pěnovými panely. Maximální množství tepla uvolněného čerpadlem pak zůstane uvnitř místnosti.

Když padne rozhodnutí pořídit si vlastní tepelné čerpadlo, určitě musíte zkontrolovat stav elektroinstalace a elektroměru v domě.

Pokud jsou tyto prvky opotřebované a staré, je nutné před zahájením prací prohlédnout všechny oblasti, identifikovat případné závady a odstranit je. Pak bude systém ihned po spuštění bezchybně fungovat a nebude majitele obtěžovat zkraty, požáry v elektroinstalaci nebo vyraženými zástrčkami.

Metoda #1. Montáž z lednice

Chcete-li tepelné čerpadlo sestavit vlastníma rukama, vyjměte spirálu umístěnou vzadu ze staré chladničky. Tato část se používá jako kondenzátor a je umístěna ve vysoce odolném obalu, který je odolný vůči agresivním teplotám. Je k němu připevněn správně fungující kompresor a jako výparník je použit jednoduchý plastový sud.

Pokud se k vytvoření čerpadla používá velmi stará chladnička, je lepší vyměnit freon v ní za nový. Sami to nezvládnete, takže budete muset pozvat odborníka se speciálním vybavením. Rychle nahradí pracovní tekutinu a systém bude pracovat v požadovaném režimu

Připravené prvky jsou navzájem spojeny a poté je vytvořená jednotka připojena k topnému systému pomocí polymerních trubek a začíná provoz zařízení.

Pokyny krok za krokem pro sestavení tepelného čerpadla z chladničky jsou popsány v tento článek.

Metoda #2. Tepelné čerpadlo z klimatizace

Aby bylo možné vyrobit tepelné čerpadlo, je upravena klimatizace a přepracovány některé hlavní komponenty. Nejprve se prohodí venkovní a vnitřní jednotka.

Výparník, který je zodpovědný za přenos nekvalitního tepla, není dodatečně instalován, protože je umístěn ve vnitřním bloku jednotky a kondenzátor přenášející tepelnou energii je umístěn ve vnějším bloku. Vzduch i voda jsou vhodné jako chladicí kapaliny.

Pokud tato možnost instalace není vhodná, je kondenzátor instalován v samostatné nádrži navržené pro správnou výměnu tepla mezi zdrojem vytápění a chladicí kapalinou.

Samotný systém je vybaven čtyřcestným ventilem. Pro tuto práci je obvykle zván specialista s odbornými dovednostmi a zkušenostmi s pořádáním akcí tohoto druhu.

Moderní split systémy jsou při nízkých teplotách neúčinné, proto je odborníci nedoporučují používat pro vlastní výrobu tepelných čerpadel

Ve třetí možnosti je klimatizace zcela rozebrána na své součásti a poté je z nich sestaveno čerpadlo podle tradičního obecně uznávaného schématu: výparník, kompresor, kondenzátor. Hotové zařízení se napojí na zařízení vytápějící dům a začne se používat.

Stránka obsahuje řadu článků o výrobě tepelných čerpadel vlastníma rukama, doporučujeme vám, abyste si přečetli:

1. Jak vyrobit tepelné čerpadlo pro vytápění domu vlastníma rukama: princip fungování a montážní schémata
2. Jak vyrobit tepelné čerpadlo vzduch-voda: schémata zařízení a vlastní montáž

Tipy pro výběr systému

Instalace zařízení země-voda je dražší než všechny ostatní možnosti, protože vyžaduje hluboký výkop, když je zařízení umístěno svisle, nebo velkou volnou plochu při pokládání komunikací vodorovně.

Tyto parametry omezují využití systému a výrazně snižují jeho atraktivitu.

Instalace čerpadla voda-voda má také určitá omezení. Pokud je v blízkosti přístupná vodní plocha, můžete do ní systém umístit. Nedostatek volné vody bude vyžadovat vrtání studní a odvodňovacích studní, což také není levné.

Čerpadlo vzduch-voda nezpůsobuje žádné problémy s instalací a může správně fungovat i v bytových domech, ale v tuhých zimách s nízkými teplotami se jeho účinnost snižuje a k jeho podpoře je zapotřebí paralelní zdroj energie.

Nicméně, uspořádání geotermálního vytápění Výsledkem je, že splácí své náklady a začíná produkovat bezplatný zdroj, který majitelům umožňuje žít v nejpohodlnějších, nejpříjemnějších a nejpohodlnějších podmínkách, aniž by utráceli spoustu peněz za veřejné služby.

Závěry a užitečné video k tématu

Video názorně ukazuje, jak se ve velkém domě z plynosilikátového bloku instaluje topný systém založený na geotermálním topném zařízení vzduch-voda. Jsou odhaleny některé zajímavé nuance týkající se instalace zařízení a jsou oznámeny skutečné hodnoty účtů za energie za měsíc.

Jak funguje zařízení země-voda.Podrobný popis od specialisty na instalaci geotermálních tepelných kotlů, doporučení a užitečné tipy pro domácí kutily od profesionála ve svém oboru.

Skutečný uživatel zařízení sdílí své dojmy z geotermálního tepelného čerpadla.

Profesionální mechanik říká, jak si vyrobit tepelné čerpadlo doma pomocí výkonného kompresoru a trubkových dílů výměníku tepla. Podrobné pokyny v režimu krok za krokem.

Geotermální čerpadlo pro vytápění soukromé domácnosti je úspěšný způsob, jak vytvořit pohodlné životní podmínky i tam, kde nejsou dostupné centralizované komunikační systémy a konvenčnější zdroje energie.

Volba systému závisí na územní poloze nemovitosti a finančních možnostech vlastníků.

Máte zkušenosti s výrobou geotermálního tepelného čerpadla? Sdílejte prosím informace s našimi čtenáři a navrhněte svou možnost montáže. Do formuláře níže můžete zanechat komentáře a připojit fotografie vašich domácích produktů.