Геотермальний тепловий насос своїми руками, принцип роботи

Актуальність застосування геотермального теплового насоса

В даний час, багато людей, які живуть в приватних будинках, вважають, що застосування геотермального опалення актуально тільки в тих регіонах, де є підземні гарячі джерела.

Це далеко не так, адже геотермальні теплові насоси Nibe, здатні до генерації тепла навіть при порівняно невисоких температурах.

Це свідчить про те, що використовувати геотермальний тепловий насос Nibe f1345 можна в умовах помірного клімату, причому з великим ступенем ефективності.

1 Особливості геотермального насоса

Тепловий насос представлений у вигляді сучасного альтернативного джерела енергії, зібрати його своїми руками цілком можливо. Цей агрегат, зібраний своїми руками, може постачати тепловою енергією такі системи як:

• Система кондиціонування;
• Система опалення;
• Система нагріву води.

Принцип роботи геотермального насоса, зібраного своїми руками, дещо відмінний від газових, дизельних і електричних генераторів тепла. Геотермальний насос, який був зібраний своїми руками, має свій особливий принцип роботи, тому його розрахунок проводиться на підставі спеціальної формули.

Агрегат, перебуваючи в робочому режимі, функціонує за принципом викачування енергії з накопичили її об`єктів навколишнього середу. У літню пору року такий пристрій, зроблене своїми руками, з опорою на свій принцип роботи, користується енергією, яка акумульована в пластах грунту, в скельних породах і водоймах.

Розрахунок контуру потужності і інших характеристик пристрою, зробленого своїми руками, проводиться з орієнтуванням на особливості джерел енергії.

Представлений агрегат, зібраний своїми руками, має такий принцип роботи, який не дозволяє йому застосовувати під час роботи рідке паливо.

Геотермальний тепловий насос Інтерклімат

Такий принцип роботи має на увазі відсутність традиційної димової труби. Особливий принцип роботи теплового насоса дозволяє зробити точний розрахунок, і забезпечити власну оселю надійним джерелом тепла.

Провівши розрахунок системи опалення, яка працює із застосуванням геотермального насоса, можна переконатися в тому, що представлена ​​система допоможе значно заощадити енергію і гроші.

Теж саме стверджують і виробники такого обладнання, відгуки користувачів про який, в більшості своїй також позитивні.

Сьогодні, в більшості країн СНД, ціна виробництва теплової енергії безпосередньо залежить від ціни використовуваного палива. Найдорожче користувачам обходиться електроенергія, дизельні види палива і газ.

Розрахунок показує, що при обліку такої тенденції, різниця при установці теплового насоса, оснащеного грунтовим теплообмінником, і котельні використовує дизельне паливо, окупиться вже протягом трьох найближчих років.

Практично всі без винятку сучасні моделі теплових насосів обладнані вбудованими електронагрівачами. Це пов`язано з тим, що розрахунок показників номінальної потужності, під час вибору типу опалювального обладнання, ведеться з орієнтуванням на покриття теплового навантаження в найхолодніші періоди.

Мається на увазі, що така мінімальна температура може протриматися всього кілька днів. Саме в цей період агрегат буде працювати на повну потужність.

Для того, що зробити і розрахувати достовірне співвідношення потужностей представленого теплового агрегату і електронагрівача застосовується спеціальний графік інтегрального типу.

2 Як працює геотермальний тепловий насос?

Геотермальний тепловий насос типу G типу

Загальна схема роботи представленого пристрою досить проста. Насос отримує теплову енергію, виконує її перекачування і транспортує її до одержувача.

У тому випадку, коли опалення проводиться за допомогою геотермального насоса, його зовнішній блок поміщається в попередньо викопану в землі яму.

Один з альтернативних варіантів - це його занурення в озеро або водоймище, який знаходиться неподалік від будинку. В цьому випадку, незалежно від температури повітря навколишнього середовища, представлений зовнішній блок не піддається часткового або повного обмерзання.

Поряд з цим, загальні показники ефективності тепловіддачі залишаються на досить високому рівні. Як уже згадувалося вище, принцип, завдяки якому відбувається робота агрегату, ґрунтується на тому, що тепло виходить з грунту або води, після чого проводиться його подальша передача одержувачу.

Для того щоб забезпечити ефективний збір тепла, рідина, що знаходиться в системі, протікає по трубопровідній магістралі, розташованої в воді або під землею.

При цьому агрегат бере близько 8 ° С у незамерзаючої води, в результаті чого рідина піддається охолодженню. Згодом ток рідини не переривається, і вона, протікаючи по трубі, знову відновлює потрібний рівень температури і далі надходить в контур теплового насоса. Ті градуси, які були отримані в результаті роботи агрегату, витрачаються на систему обігріву гарячої води.

2.1 Види і відмінності геотермальних насосів

Геотермальні насоси підрозділяються на кілька видів. Відмінність проводиться через різні методи виконання представлених агрегатів, включених в опалювальну систему.

Насос, що володіє відкритим циклом, бере воду з підземного потоку, яка забирається в його систему. Агрегат, розташований всередині будинку відбирає енергію у води, далі ця вода повертається до підземного потоку на деякій відстані від насоса. Безперечні переваги представленого методу полягають в:

Зонди для теплових насосів будь-якого типу

• Можливості отримання води для водопостачання будинку;
• Високого ступеня ефективності відкритих систем;
• Відсутність шкоди для ґрунтових вод;
• Постійній підтримці однакового рівня грунтових вод.

Насоси, що володіють закритим циклом, і забезпечені водорозташованим теплообмінником, влаштовані таким чином, що всередині них спеціальна рідина (теплоносій) циркулює по контуру колектора, який знаходиться в водоймі.

При цьому, тепло у води забирається і віддається одержувачу. Такі системи раціонально використовувати в тому випадку, якщо будинок знаходиться на відстані, що не перевищує 100 метрів від водойми.

При цьому значення глибини водойми і особливості його берегової лінії повністю повинні відповідати всім технічним умовам, які необхідні для здійснення прокладки колектора.

Очевидною перевагою представленого методу є його умовна дешевизна. Насос, що володіє закритим циклом, і забезпечений теплообмінником горизонтального типу, відрізняється розташованими в грунті колекторами, в які поступово просочується носій тепла.

Трубки розташовуються в землі в горизонтальному положенні. Глибина їх залягання не перевищує одного метра. При проведенні землекопних робіт слід проявляти велику обережність і не зачепити теплосборние комунікації.

Приблизні розрахунки показують, що для здійснення обігріву будинку з житловою площею, яка дорівнює 200 м2 потрібно розмістити колектори на площі грунту в 500 м2.

Якщо прокладка колекторів проводиться поблизу від дерев, то труби повинні проходити на відстані в 1,5 метра від крони. Насос з циклом закритого типу, забезпечений вертикальним теплообмінником, відрізняється тим, що трубки з циркулюючим в них теплоносієм занурюються в грунт вертикально.

Комунікації геотермального насоса

Глибина занурення може становити 200 метрів. Це засновано на тому, що на глибині в 10-15 метрів земля вже має постійну температуру в + 10-12 ° С в не залежності від пори року.

Відповідно, при збільшенні глибини, значення температури зростає. Представлений метод є найбільш ефективним при здійсненні роботи теплонасоса. Він дозволяє стабільно отримувати до 5 кВт теплової енергії.

2.2 Відгуки про геотермальних насосах

Відгуки власників таких систем опалення в більшості своїй позитивні.

Валерій, 45 років, Улан-Уде:

Я давно вже хотів перейти з пічного опалення на більш економний і сучасний метод. Вирішив зібрати своїми руками систему з геотермальних насосом. Хоч на це і пішло багато часу і сил, але воно того варте. Тепер я не витрачаю на вугілля або дрова, а температура в будинку завжди задовільна. Рекомендую всім.

Павло, 30 років, Воронеж:

За освітою я інженер і займаюся своїм бізнесом з продажу насосів і насосних систем. Зараз вирішив організувати продаж геотермальних насосів. Всі, хто купив ці агрегати і встановив їх - залишилися задоволені.

Живу в приватному будинку і за порадою зятя вирішив встановити собі вертикальний геотермальний насос. Вклав чимало сил і фінансів, але він вже починає себе окупати. Всім раджу.

2.3 Розрахунок потужності насоса

Процес установки геотермального теплового насоса

Отримання тепла від кожного окремо взятого метра труби з теплоносієм у всіх випадках безпосередньо залежить від показників декількох параметрів.

Це глибина укладання, наявність ґрунтових вод, якість грунту і інші. Для колекторів горизонтального типу це значення дорівнює 20 Вт.м.п.

При проведенні розрахунків різниця в показниках температури теплоносія в зворотному і прямому контурі петлі дорівнює 3 ° С. При проведенні розрахунків обов`язково потрібно мати на увазі, що параметр теплоємності етиленгліколю при значенні температури в 0 ° С, дорівнює 3,7 кДж / кг.

При цьому щільність дорівнює 1,05 г / см3. Для того щоб зробити розрахунок параметрів першого контуру встановленого теплонасоса потрібно, в першу чергу, дізнатися витрата медіума.

Він розраховується за формулою Vs = Qo · 3600 / (1,05 · 3,7 · .t), де t є різницею температур між першим і другим контуром. Qo позначає загальну теплову потужність, яка виходить від джерела тепла (в даному випадку грунту).

Qwp визначається як різниця між повною і електричною потужністю представленого теплового насоса, яка витрачається на нагрівання холодоагенту.

2.4 Нюанси і послідовність підключення

Весь зовнішній контур системи збирається із застосуванням труб виконаних їх поліетилену. Попередні розрахунки свідчать про те, що роботи проводяться з співвідношенням 40-50 Вт енергії тепла на один погонний метр колектора.

Виходячи з цього, при значенні продуктивності насоса, рівному 10 кВт, потрібно буде провести буріння свердловини, протяжність якої становитиме 170-200 метрів.

У деяких випадках, замість однієї свердловини, проводитися буріння декількох, більш дрібних, для того, щоб в сумі вийшла така ж розрахункова глибина.

Схема горизонтального геотермального теплового насоса

Буріння свердловини проводиться з однієї точки, але в декількох напрямках одночасно. Послідовність робіт, що проводяться повинна проводитися в строго встановленому порядку.

Для початку потрібно забезпечити трифазне електричне живлення, лічильник при цьому повинен бути 40 амперним. Далі виконується обв`язка теплої підлоги, приблизний крок якої буде дорівнює 15 сантиметрам.

Після цього проводиться закріплення компресора із застосуванням кронштейнів в 300 мм. При монтажі допоміжного компресора кронштейни подовжуються за допомогою U-профілю.

Далі проводиться обмотка обжимного кільця, яке потім затискається за допомогою контргайки. Після цього проводиться установка випарника з кронштейнами в 400 мм. Потім проводиться заправка системи фреоном і проводиться тестовий запуск.

2.5 Як зібрати геотермальний тепловий насос своїми руками? (Відео)