Doe-het-zelf geothermische warmtepomp voor het verwarmen van een huis: apparaat, ontwerp, zelfmontage

U kunt de verwarming en warmwatervoorziening voor een privéwoning op verschillende manieren organiseren, bijvoorbeeld door verbinding te maken met de centrale gasvoorziening of door verwarmingssystemen om te schakelen naar elektriciteitsverbruik. Bent u het eens?

Of u kunt met uw eigen handen een geothermische warmtepomp in elkaar zetten en de hitte van de aarde effectief gebruiken om comfortabele leefomstandigheden te creëren. Dit is natuurlijk een nogal arbeidsintensief proces, maar voor degenen die op zijn minst een beetje thuis zijn in technologie, zal het niet moeilijk zijn.

In ons artikel zullen we het hebben over de werkingsprincipes en soorten geothermische installaties. Wij vertellen u hoe u zelf een warmtepomp kunt bouwen uit restmateriaal. Bovendien vindt u in het artikel deskundig advies over het kiezen van geoaggregaten. En de geposte video's zullen de geheimen van de installatie en werkingsprincipes van geothermische pompen onthullen.

Hoe werkt een geothermische eenheid?

Het werkingsalgoritme van een geothermische warmtepomp is gebaseerd op de overdracht van warmte van een bron met een laag thermisch energiepotentieel naar het koelmiddel. De aarde speelt hier de rol van een radiator in de zomer en is een actieve warmtebron in het winterseizoen.

Het verschil in bodemtemperaturen helpt de algehele efficiëntie van het systeem te verbeteren en helpt de werkelijke bedrijfskosten te verlagen.

De werking van een geothermische warmtepomp is gebaseerd op een fenomeen dat thermische traagheid wordt genoemd. De temperatuur van de aarde op een diepte van 6 meter en lager komt vrijwel exact overeen met de gemiddelde jaarlijkse luchttemperatuur in de regio en varieert zeer weinig gedurende het kalenderjaar

In de praktijk komt het huidige koelmiddel in een pijpleiding in de grond terecht en wordt daar enkele graden verwarmd. Vervolgens gaat de samenstelling naar een warmtewisselaar (of verdamper) en brengt de verzamelde thermische energie over naar het interne systeemcircuit.

Het werkingsprincipe van geothermische installaties is vergelijkbaar met de werking van koelsystemen. Dat is de reden waarom sommige soorten warmtepompen in de zomer met succes worden gebruikt als airconditioners en met hun hulp de lucht in woongebouwen koelen

Het koelmiddel dat in het externe circuit werkt, wordt in de verdamper verwarmd, omgezet in gas en naar de compressor gestuurd. Daar trekt het onder invloed van hoge druk samen en wordt het nog heter.

Het hete gas komt in het condensatieapparaat terecht en brengt thermische energie over naar het werkende koelmiddel van het interne systeem dat verantwoordelijk is voor het verwarmen van het huis. Aan het einde van het proces keert het koelmiddel, nadat het zijn warmte heeft verloren, in vloeibare toestand terug naar het startpunt.

Wat zijn de soorten geothermische installaties?

Geothermische warmtepompen verschillen van elkaar in het type koelmiddel op de interne en externe contouren van de constructie. De energie van het apparaat wordt verkregen uit bodem, water (grondwater of een open natuurlijk reservoir) of lucht.

Binnen de woongebouwen wordt de thermische bron gebruikt voor het verwarmen van kamers, het verwarmen van water en airconditioning.Afhankelijk van de combinatie van elementen en functies die worden gebruikt, worden systemen ingedeeld in typen: ‘land-water’, ‘water-water’ en ‘lucht-water’.

Optie 1. Montage met behulp van aarde-watertechnologie

Een aarde-waterpomp is een van de meest effectieve alternatieve verwarmingsopties voor woongebouwen. Het principe van de werking ervan komt neer op de selectie van thermische energie uit de grond met behulp van sondes of collectoren en de overdracht ervan naar het waterverwarmingssysteem in huis.

Grond-water geothermische warmtepompen zijn hightech geavanceerde apparaten. Ze zijn uitzonderlijk betrouwbaar en vertonen een hoog efficiëntieniveau. Ze vereisen geen constante tussenkomst van eigenaren in hun werk, maar vereisen professionele service

Een speciale installatie helpt bij de implementatie van de technologie, bestaande uit een geothermische warmtewisselaar die zich onder de diepte van het daadwerkelijke bevriezen van de bodem bevindt, en direct een warmtepomp die als een koelkast functioneert, alleen dan in omgekeerde richting (omgekeerde Carnot-cyclus).

Hoe het apparaat werkt

De “grondwater”-installatie, die woongebouwen verwarmt met behulp van hernieuwbare warmte die door de bodem wordt geproduceerd, werkt volgens het volgende algoritme:

1. De werkvloeistof (pekel of antivries), die langs het geothermische circuit beweegt, neemt de temperatuur van de grond op en wordt via een pomp overgebracht naar een warmtewisselaar - verdamper. Daar geeft het de verzamelde warmte af aan freon, en keert zelf, nadat het 2-5°C kouder is geworden, terug naar zijn startpunt.
2. Freon verrijkt met thermische energie verdampt en komt, nadat het een gasvormige toestand heeft aangenomen, de compressoreenheid binnen. Daar stijgt de gastemperatuur door compressie en condensatie.
3. Thermische energie wordt overgebracht naar het koelmiddel in het verwarmingssysteem van het huis en de freon neemt opnieuw vloeibare vorm aan. De druk daalt nadat het door de expansieklep van het systeem is gegaan en het koelmiddel keert terug naar de verdamper om nog een deel van de hulpbron te winnen.

Als gevolg van deze procedure is het volume thermische energie dat uit de bodem wordt gehaald en wordt overgedragen naar het verwarmingssysteem van een woongebouw meer dan vier keer groter dan de hoeveelheid elektriciteit die wordt verbruikt om de juiste werking van de compressoreenheid en de circulatiepomp te garanderen. en besturingseenheid.

Een glycolmengsel met een goede viscositeitsindex, water met alcohol of een zoutoplossing: dit zijn de niet-vriesvloeistoffen die in het grondwatersysteem worden gebruikt. Ze zijn milieuvriendelijk, ontvangen efficiënt warmte en transporteren deze naar het gemaal

Een extra bonus is dat het systeem in de tegenovergestelde richting kan werken, dat wil zeggen voor koeling. Het is waar dat het efficiëntieverlies 20% bedraagt, maar dit wordt als gerechtvaardigd beschouwd gezien de hoge verwarmingscapaciteit van de apparatuur.

Mogelijkheden voor het plaatsen van grondwatersystemen

Om de externe contouren van het grondwatersysteem te creëren, worden zeer sterke polymeerbuizen met goede prestatiekenmerken gebruikt. Ze worden horizontaal geplaatst en op de bodem van de put gelegd op een manier die doet denken aan de opstelling van communicatie voor "warme vloer" -complexen.

De grond-water warmtepomp is betrouwbaar, efficiënt en stil in gebruik, maar de installatie ervan kost veel geld en neemt veel tijd in beslag (minimaal 1 maand voor bouw-, installatie- en afstelwerkzaamheden).Met dit punt moet rekening worden gehouden voordat u een verwarmingssysteem van dit type kiest.

Bij de installatie wordt een oppervlakte van 25-50 vierkante meter gebruikt. m voor elke afzonderlijke kilowatt geïnstalleerd pompvermogen. De diepte van de put wordt onder de vrieslijn gekozen en de exacte afmetingen en steek van de pijplegging worden bepaald door aanvullende berekeningen.

Voor eigenaren van grote grondbezit die voor het verwarmen van hun woning gekozen hebben voor een grond-water geothermische warmtepomp is het aan te raden om horizontale collectoren te plaatsen. Voor eigenaren van kleine percelen is de installatie van dieptesondes geschikter, omdat ze ver in de grond gaan en het bruikbare gebied in de buurt van het huis niet "opeten"

De gebieden waar de communicatie van geotremale grondwatersystemen is geregeld, worden niet langer gebruikt voor landbouwbehoeften. Ze kunnen worden gebruikt om een ​​prachtig grasgazon of een bloembed met bloeiende eenjarige planten te creëren.

Verticale installatie is veel problematischer en brengt het gebruik van professionele apparatuur met zich mee. Op de locatie wordt met behulp van een booreiland een put geboord tot een diepte van 20 tot 150 m, een speciale geothermische sonde wordt erin neergelaten en aangesloten op een pomp die werkvloeistof aan het verwarmingssysteem van het huis levert.

Een verticale sonde voor een grond-water-geothermisch systeem bestaat uit een kop met daarop aangesloten leidingen. Het wordt ondergedompeld in een put met een diepte van 18 m of meer. Het exacte aantal putten en sondes, de vereiste afzinkdiepte en de werkelijke diameter van de pijpleiding worden voor elk specifiek geval afzonderlijk berekend, op basis van informatie verkregen als resultaat van geologisch onderzoek uitgevoerd door specialisten ter plaatse.

Peilbuizen die uit geboorde putten steken, komen de verzamelput binnen. Van daaruit naar de warmtepomp zijn er 2 hoofdleidingen (toevoer en retour van grondstoffen), voorzien van een isolerende coating. De diameter van de leiding is afhankelijk van het totale volume van het systeem en de ruimte die verwarmd moet worden. Soms bereiken de parameters 160 mm.

Volgens ruwe berekeningen zal voor het verwarmen van een woongebouw met een oppervlakte van ongeveer 100 m2 ongeveer 7,5 kW/u aan energie nodig zijn. In dit geval zullen verticale sondes om een ​​aardwaterverwarmingssysteem te creëren 110-115 meter in de grond moeten worden neergelaten, of zal 250 m2 van het aangrenzende gebied moeten worden ingenomen voor horizontale communicatie (+)

Vanwege het feit dat op diepte de bodemtemperatuur altijd hoger en stabieler is onder invloed van de aardkern, wordt de verticale methode van het leggen van het verwarmingssysteem als het meest effectief beschouwd. Het beschikt over een hoog rendement en functioneert jarenlang betrouwbaar, zonder storingen of defecten.

Optie 2. Kenmerken van water-water-warmtepompen

Een water-naar-water-geothermisch systeem maakt bij zijn werking gebruik van de thermische energie van een waterbron. Dit is mogelijk omdat op grote diepte de temperatuur van het water, maar ook van de bodem, vrij hoog blijft en het hele jaar door stabiele constante waarden handhaaft.

Om een ​​water-watersysteem op te zetten en thermische energie met een laag potentieel te verkrijgen, kunt u gebruik maken van open reservoirs (meren, rivieren), putten, boorgaten en zelfs afvalwater uit technologische cycli van industriële productie (omgekeerde watervoorziening)

Er is geen fundamenteel structureel verschil tussen de grond-water- en water-water-warmtepompen. Maar de minste financiële en arbeidskosten zijn vereist voor een complex gebouwd op een open reservoir.Voor de installatie zijn geen grootschalige boorwerkzaamheden nodig.

Het leidingmateriaal met de koelvloeistof wordt eenvoudigweg voorzien van een gewicht, ondergedompeld in water en via verbindingsleidingen aangesloten op het verwarmingssysteem van het huis.

Deze optie is echter alleen mogelijk als het perceel nauw aan het water grenst en alle communicatiedelen van het systeem onder controle staan ​​van de eigenaren. Als er geen toegang is tot open water, wordt gebruik gemaakt van het grondwaterpotentieel.

Het is waar dat dit serieuze graafwerkzaamheden en de constructie van complexe constructies met zich meebrengt, bijvoorbeeld een extra put die is ontworpen om water af te voeren dat door de warmtewisselaareenheid stroomt.

Bij het installeren van een water-water-warmtepomp worden niet één, maar twee putten geïnstalleerd. Werkwater wordt door één geleid en, na door een warmtewisselaar te zijn gegaan, omgeleid naar de tweede, die zich in de bewegingsrichting van de grondstromen bevindt. Bij plaatsing dient er rekening mee te worden gehouden dat de ontvangende put zich minimaal 6 meter van de uitgangsput moet bevinden en stroomafwaarts moet liggen.

Gebruikelijk water-water installaties geïnstalleerd waar het niet mogelijk is om centrale communicatie aan te sluiten of andere soorten koelvloeistoffen te gebruiken.

Experts zeggen dat dit soort alternatieve verwarming uiterst effectief is in moderne gebouwen met minimaal warmteverlies.

Bij het met uw eigen handen maken en installeren van geothermische water-naar-water-verwarmingssystemen is het erg belangrijk om materialen te gebruiken met een hoge mate van weerstand tegen corrosie, bevriezing en andere agressieve uitingen van de externe omgeving. Dan gaat de apparatuur lang mee en veroorzaakt geen problemen voor de eigenaar

Als het huis goed geïsoleerd is, beschermd is tegen tocht, vocht en het binnendringen van ijzige lucht, of gebouwd is met behulp van moderne thermische isolatietechnologieën, worden de kosten van het verwarmingssysteem aanzienlijk verlaagd vanwege de mogelijkheid om pompapparatuur met een veel lager vermogen aan te schaffen.

Optie #3. Opstelling van lucht-watersystemen

De lucht-water-warmtepomp maakt gebruik van de meest toegankelijke, onbeperkte en hernieuwbare natuurlijke energiebron: lucht. De apparatuur werkt via ventilatoren en verdampers gecombineerd in één complex.

Het is het meest effectief bij temperaturen tot -15°C. Bij agressievere prestaties verliest hij een aanzienlijk deel van het vermogen.

Een lucht-water-warmtepomp kost aanzienlijk minder dan water-water- en grond-water-modellen. De module is geschikt voor regio's met relatief warme winters. In koude noordelijke streken, waar de vorst hoger is dan -20...25°C, wordt de installatie van luchtapparatuur als onpraktisch beschouwd

De unit is uiterst handig omdat de eigenaren van een privéwoning niet over speciale apparatuur hoeven te beschikken voor installatie en complexe installatiewerkzaamheden.

Vereist geen uitgraving van land, het boren van putten en andere arbeidsintensieve activiteiten. Eenvoudig te installeren en neemt niet veel ruimte in beslag. Het kan correct functioneren als het op het dak van een woonruimte wordt geplaatst.

U kunt een geothermische lucht-waterpomp installeren op een locatie direct naast woongebouwen. Het werkt stil en heeft een moderne, aantrekkelijke uitstraling die de algehele inrichting van de ruimte niet aantast

De belangrijkste voordelen van de apparatuur zijn de vrijwel stille werking en de mogelijkheid om de warmte die vrijkomt uit de verwarmde kamer te hergebruiken in de vorm van afvoerlucht, water, gas, rook, enz.

De eigenaren voeren het onderhoud van het systeem zelf uit:

• schone ventilatorbladen en beschermende roosters op de verdampingseenheid tegen stof, klein vuil en bladeren;
• smeer de compressor speciale samenstelling gespecificeerd in de instructies van de fabrikant;
• ververs de olie in krachtbronnen (ventilator, compressor) met een bepaalde frequentie;
• controleer de integriteit van de voedingskabel stroomvoorziening en koperen leidingen waardoor het koelmiddel door het systeem circuleert.

Naast deze acties raden fabrikanten van pompapparatuur klanten ten zeerste aan om de toestand van thermische sensoren te controleren die de werking van de besturingseenheid weerspiegelen.

Ze moeten worden afgeveegd, waarbij stof en olievlekken zorgvuldig van het oppervlak worden verwijderd. Dit verlengt de "levensduur" vanlucht-lucht systemen en zal het bedieningsproces eenvoudiger en comfortabeler maken.

Hoe maak je een eenheid met je eigen handen?

Ongeacht welke bronoptie (aarde, water of lucht) wordt gekozen voor verwarming, er is een pomp nodig om het systeem correct te laten functioneren.

Dit apparaat bestaat uit de volgende elementen:

• compressoreenheid (tussenelement van het complex);
• verdamper, waarbij energie met een laag potentieel wordt overgedragen naar de koelvloeistof;
• gasklep, waardoor het koudemiddel zijn weg terug vindt naar de verdamper;
• condensator, waarbij freon thermische energie vrijgeeft en wordt afgekoeld tot de oorspronkelijke temperatuur.

Je kunt een compleet systeem bij de fabrikant kopen, maar dit kost een behoorlijk bedrag.Als er geen gratis geld bij de hand is, is het de moeite waard om met uw eigen handen een warmtepomp te maken van de onderdelen die u tot uw beschikking heeft en, indien nodig, de ontbrekende reserveonderdelen aan te schaffen.

Wanneer u van plan bent een geothermisch verwarmingssysteem in een privéwoning te installeren, moet u er eerst voor zorgen dat het warmteverlies wordt verminderd. Om dit te doen, moeten de wanden worden geïsoleerd met speciaal materiaal, moeten de deuren en raamkozijnen worden voorzien van schuimkussens en moeten de vloer en het plafond worden beschermd met schuimpanelen. Dan blijft de maximale hoeveelheid warmte die door de pomp vrijkomt in de kamer.

Wanneer de beslissing wordt genomen om uw eigen warmtepomp te maken, moet u zeker de staat van de elektrische bedrading en de elektriciteitsmeter in huis controleren.

Als deze elementen versleten en oud zijn, is het noodzakelijk om alle gebieden te inspecteren, mogelijke fouten te identificeren en deze te elimineren voordat u met de werkzaamheden begint. Dan werkt het systeem direct na het opstarten feilloos en hindert het de eigenaren niet met kortsluiting, brand in de bedrading of uitgeslagen stekkers.

Methode #1. Montage vanuit de koelkast

Om de warmtepomp met uw eigen handen te monteren, verwijdert u de spoel aan de achterkant van de oude koelkast. Dit onderdeel wordt gebruikt als condensator en wordt in een zeer duurzame container geplaatst die bestand is tegen agressieve temperaturen. Er is een goed werkende compressor aan bevestigd en als verdamper wordt een eenvoudig plastic vat gebruikt.

Als een heel oude koelkast wordt gebruikt om een ​​pomp te maken, is het beter om de freon daarin te vervangen door een nieuwe. U kunt dit niet alleen doen, dus u zult een specialist met speciale apparatuur moeten uitnodigen. Het zal de werkvloeistof snel vervangen en het systeem zal in de gewenste modus werken

De voorbereide elementen worden met elkaar verbonden en vervolgens wordt de gecreëerde eenheid via polymeerbuizen met het verwarmingssysteem verbonden en begint de werking van de apparatuur.

Stapsgewijze instructies voor het monteren van een warmtepomp uit een koelkast worden beschreven in Dit artikel.

Methode #2. Warmtepomp van airconditioner

Om een ​​warmtepomp te maken, wordt de airconditioner aangepast en worden enkele hoofdcomponenten opnieuw ontworpen. Eerst worden de buiten- en binnenunits verwisseld.

De verdamper, die verantwoordelijk is voor het overbrengen van laagwaardige warmte, is niet extra geïnstalleerd, omdat deze zich in het interne blok van de unit bevindt en de condensor die thermische energie overdraagt, zich in het externe blok bevindt. Zowel lucht als water zijn geschikt als koelmiddelen.

Als deze installatieoptie niet handig is, wordt de condensor geïnstalleerd in een aparte tank die is ontworpen voor een correcte warmte-uitwisseling tussen de verwarmingsbron en het koelmiddel.

Het systeem zelf is uitgerust met een vierwegklep. Voor dit werk wordt meestal een specialist uitgenodigd met professionele vaardigheden en ervaring in het organiseren van dit soort evenementen.

Moderne splitsystemen zijn niet effectief bij lage temperaturen, dus professionals raden af ​​om ze zelf te gebruiken om warmtepompen te maken

Bij de derde optie wordt de airconditioner volledig gedemonteerd in zijn componenten, en vervolgens wordt er een pomp uit samengesteld volgens het traditionele, algemeen aanvaarde schema: verdamper, compressor, condensor. Het voltooide apparaat is verbonden met de apparatuur die het huis verwarmt en is in gebruik genomen.

De site bevat een reeks artikelen over het met uw eigen handen maken van warmtepompen, we raden u aan om te lezen:

1. Hoe u met uw eigen handen een warmtepomp kunt maken om een ​​huis te verwarmen: werkingsprincipe en montageschema's
2. Hoe u een lucht-water-warmtepomp maakt: apparaatdiagrammen en zelfmontage

Tips voor het kiezen van een systeem

De installatie van grond-waterapparatuur is duurder dan alle andere opties, omdat er diepe uitgravingen nodig zijn wanneer de apparatuur verticaal wordt geplaatst, of een groot vrij gebied wanneer de communicatie horizontaal wordt gelegd.

Deze parameters beperken het gebruik van het systeem en verminderen de aantrekkelijkheid ervan aanzienlijk.

Het installeren van een water-naar-waterpomp heeft ook enkele beperkingen. Als er een toegankelijk water in de buurt is, kunt u het systeem daarin plaatsen. Het gebrek aan open water zal het boren van putten en drainageputten met zich meebrengen, wat ook niet goedkoop is.

Een lucht-waterpomp levert geen installatieproblemen op en kan zelfs in appartementsgebouwen correct werken, maar in strenge winters met lage temperaturen neemt de efficiëntie ervan af en is er een parallelle energiebron nodig om deze te ondersteunen.

Echter, opstelling van geothermische verwarming Als gevolg hiervan betaalt het zijn kosten terug en begint het een gratis hulpbron te produceren, waardoor eigenaren in de meest handige, aangename en comfortabele omstandigheden kunnen leven, zonder veel geld uit te geven aan nutsvoorzieningen.

Conclusies en nuttige video over het onderwerp

De video laat duidelijk zien hoe een verwarmingssysteem op basis van lucht-water geothermische verwarmingsapparatuur wordt geïnstalleerd in een groot huis gemaakt van een gassilicaatblok. Er worden enkele interessante nuances met betrekking tot de installatie van apparatuur onthuld en echte cijfers voor de energierekeningen voor de maand worden bekendgemaakt.

Hoe land-waterapparatuur werkt.Een gedetailleerde beschrijving van een specialist in de installatie van geothermische thermische ketels, aanbevelingen en nuttige tips voor thuisvakmensen van een professional in zijn vakgebied.

Een echte gebruiker van de apparatuur deelt zijn indrukken van de geothermische warmtepomp.

Een professionele monteur vertelt hoe je thuis een warmtepomp kunt maken met behulp van een krachtige compressor en buisvormige warmtewisselaaronderdelen. Gedetailleerde instructies in stapsgewijze modus.

Een geothermische pomp voor het verwarmen van een particulier huishouden is een succesvolle manier om comfortabele leefomstandigheden te creëren, zelfs daar waar gecentraliseerde communicatiesystemen en meer conventionele energiebronnen niet beschikbaar zijn.

De systeemkeuze hangt af van de territoriale locatie van het onroerend goed en de financiële mogelijkheden van de eigenaren.

Heb jij ervaring met het maken van een geothermische warmtepomp? Deel alstublieft informatie met onze lezers en stel uw montageoptie voor. In het onderstaande formulier kunt u opmerkingen achterlaten en foto's van uw zelfgemaakte producten toevoegen.