Geotermiline soojuspump oma kätega kodu kütmiseks: seade, projekteerimine, iseseisev kokkupanek

Eramu kütte ja sooja veevarustuse saab korraldada mitmel viisil, näiteks ühendudes kesksesse gaasivarustusvõrku või viies küttesüsteemid üle elektrienergiat tarbima. Kas Te olete nõus?

Aga võite ise kokku panna geotermilise soojuspumba ja kasutada tõhusalt maasoojust mugavate elutingimuste loomiseks. Kahtlemata on see üsna töömahukas protsess, kuid neile, kes on tehnikast vähegi aru saanud, pole see suurt raskust.

Meie artiklis käsitleme geotermiliste seadmete tööpõhimõtteid ja liike. Me räägime, kuidas ise käepärastest materjalidest soojuspump ehitada. Lisaks leiate artiklist ekspertide nõuandeid geoseadmete valiku kohta. Ning paigutatud videod avaldavad geotermiliste pumpade paigaldamise saladused ja tööpõhimõtted.

Kuidas töötab soojusgeoseade?

Geotermilise soojuspumba töö algoritm põhineb soojuse ülekandel madala potentsiaaliga soojusenergia allikast soojuskandjale. Maa mängib siin suvel radiaatori rolli ja on talvehooajal aktiivne soojusallikas.

Mulla temperatuuride erinevus aitab suurendada süsteemi üldist efektiivsust ja vähendab tegelikke käituskulusid.

Geotermilise soojuspumba toime põhineb sellisel nähtusel nagu soojusinerts. Maa temperatuur 6 meetri ja sügavamal on peaaegu täpselt vastavuses piirkonna aasta keskmise õhutemperatuuriga ja muutub kogu kalendriaasta jooksul väga vähe.

Praktikas siseneb pinnasesse paigutatud torustikku töötav soojuskandja ja soojeneb seal mõne kraadi võrra. Seejärel liigub segu soojusvahetusseadmesse (või aurustisse) ja kannab kogunenud soojusenergia üle sisemisele süsteemikontuurile.

Geotermiliste seadmete tööpõhimõte sarnaneb külmutussüsteemide tööga. Seetõttu kasutatakse teatud tüüpi soojuspumpasid suvel edukalt konditsioneeridena, et jahutada eluruumide õhku.

Väliskontuuris töötav külmutusaine soojeneb aurustis, muutub gaasiks ja suundub kompressorisse. Seal surutakse see kõrge rõhu mõjul kokku ja muutub veelgi kuumemaks.

Kuum gaas liigub kondensatsiooniseadmesse ja annab soojusenergia sisemise süsteemi töökeskkonnale, mis vastutab kodu kütmise eest. Protsessi lõpus naaseb soojust kaotanud külmutusaine vedelas olekus alguspunkti.

Millised on geotermilised seadmed?

Geotermilised soojuspumbad erinevad üksteisest konstruktsiooni sisemise ja välise kontuuri soojuskandja tüübi poolest. Seadmed saavad energiat pinnasest, veest (põhjavesi või avatud looduslik veekogu) või õhust.

Eluruumides kasutatakse soojusressurssi ruumide kütmiseks, vee soojendamiseks ja õhu konditsioneerimiseks. Kasutatavate elementide ja funktsioonide kombinatsiooni põhjal liigitatakse süsteemid tüüpidesse: 'maa-vesi', 'vesi-vesi' ja 'õhk-vesi'.

Variant #1. Kokkupanek maa-vee tehnoloogial

Maa-vesi soojuspump on üks tõhusamaid alternatiivküttevõimalusi eluruumidele. Selle tööpõhimõte seisneb sondide või kollektorite abil pinnasest soojusenergia kogumises ja selle edastamises kodu vee küttesüsteemi.

Geotermilised 'maa-vesi' soojuspumbad on kõrgtehnoloogilised progressiivsed seadmed. Neid iseloomustab erakordne töökindlus ja nad näitavad kõrget kasutegurit. Nad ei vaja omanike pidevat sekkumist, kuid vajavad professionaalset hooldust.

Tehnoloogiat aitab realiseerida spetsiaalne seade, mis koosneb geotermilisest soojusvahetist, mis paikneb allpool tegelikku pinnase külmumissügavust, ja vahetult soojuspumbast, mis töötab nagu külmik, ainult vastupidi (vastupidine Carnot' tsükkel).

Kuidas seade töötab

Maa-vesi seade, mis kütab eluruume taastuvast soojusest, mida toodab pinnas, töötab järgmise algoritmi järgi:

1. Töövedelik (soolvesi või antifriis), mis liigub mööda geotermilist kontuuri, võtab pinnase temperatuuri ja kantakse pumba abil soojusvahetisse – aurustisse. Seal annab ta kogutud soojuse freoonile, muutudes ise 2–5 °C külmemaks, ning naaseb alguspunkti.
2. Soojusenergiaga rikastatud freoon aurustub ja gaasilises olekus suundub kompressorseadmesse. Seal tõuseb gaasi temperatuur kokkusurumise tõttu ja tekib kondensaat.
3. Soojusenergia edastatakse soojuskandjale kodu küttesüsteemis ja freoon võtab uuesti vedela kuju. Selle rõhk langeb pärast süsteemi paisuklappi läbimist ja külmutusagens naaseb aurustisse, et koguda järgmine portsjon ressurssi.

Selle protseduuri tulemusel ületab pinnasest võetud ja elamu küttesüsteemi üle kantud soojusenergia maht enam kui 4 korda elektrienergia hulka, mis kulutati kompressorseadme, tsirkulatsioonipumba ja juhtploki korrektse töö tagamiseks.

Glükoolisegu hea viskoossusnäitajaga, vesi alkoholiga või soolalahus – just selliseid mittekülmuvaid vedelikke kasutatakse süsteemis «maa-vesi». Need on keskkonnasõbralikud, võtavad tõhusalt soojust vastu ja transpordivad selle pumbajaama.

Lisaboonuseks võib nimetada ka seda, et süsteemil on võimalus töötada vastupidises suunas, st jahutamiseks. Tõsi, efektiivsuse kaotus ulatub 20%-ni, kuid seda peetakse õigustatuks, arvestades seadmete kõrget küttevõimet.

Maa-vesi süsteemide paigutuse variandid

Maa-vesi süsteemi väliskontuuri loomiseks kasutatakse suure tugevusega polümeertorusid, millel on head tööomadused. Need paigaldatakse horisontaalselt, asetades need süvendi põhja viisil, mis meenutab soojapõranda süsteemide kommunikatsioonide rajamist.

Maa-vesi soojuspump on töökindel, tõhus ja vaikne, kuid selle paigaldamine maksab korraliku summa ja võtab palju aega (vähemalt 1 kuu ehituse, paigalduse ja reguleerimistööde jaoks). Seda asjaolu tuleb kindlasti arvestada, enne kui otsustate sellist tüüpi küttesüsteemi kasuks.

Paigaldamisel kasutatakse pinda arvestusega 25–50 ruutmeetrit iga paigaldatava pumba eraldi kilovati kohta. Süvendi sügavus valitakse külmumispiirist allapoole ning torude täpsed mõõtmed ja paigaldussamm määratakse täiendava arvutusega.

Suurte maaomandite omanikel, kes on valinud oma kodu kütmiseks maa-vesi tüüpi geotermilise soojuspumba, on otstarbekas paigaldada horisontaalsed kollektorid. Väikeste kruntide omanikele sobib paremini sügavate sondide paigaldus, kuna need ulatuvad sügavale pinnasesse ega «söö» ära kasulikku pinda maja lähedal.

Territooriume, kuhu on rajatud maa-vesi geotermiliste süsteemide kommunikatsioonid, põllumajanduslikel eesmärkidel enam ei kasutata. Nendele saab rajada ilusa muru või lillepeenra õitsevate üheaastaste taimedega.

Vertikaalne paigaldus on palju problemaatilisem ja toob kaasa professionaalse tehnika kasutamise. Krundil puuritakse puurimisseadmega 20–150 m sügavune puurauk, millesse lastakse spetsiaalne geotermiline sond ja ühendatakse see pumbaga, mis suunab töövedeliku koduküttesüsteemi.

Geotermilise maa-vee süsteemi vertikaalsond kujutab endast ühendatud torudega otsa. See lastakse puurauku, mille sügavus on 18 m või rohkem. Täpne kaevude ja sondide arv, nõutava sukeldumise sügavus ja tegelik torustiku läbimõõt arvutatakse iga üksikjuhtumi jaoks eraldi, lähtudes teabest, mis on saadud spetsialistide poolt krundil läbi viidud geoloogilise uuringu tulemusena.

Puuraukudest väljuvad sondtorud suubuvad kollektorikaevu. Sealt kulgeb soojuspumbani 2 magistraalliini (toide ja tagasivool), mis on varustatud soojustuskihiga. Magistraali läbimõõt sõltub süsteemi ja köetava ruumi üldmahust. Mõnikord ulatuvad parameetrid 160 mm-ni.

Ligikaudsete arvutuste kohaselt kulub umbes 100 m² suuruse elamu kütmiseks umbes 7,5 kWh energiat. Vertikaalsed sondid maa-vee küttesüsteemi loomiseks tuleb sel juhul maasse lasta 110–115 meetri sügavusele või hõivata horisontaalsete kommunikatsioonide jaoks 250 m² kõrvalmaad (+).

Tänu sellele, et sügavusel on pinnase temperatuur alati kõrgem ja stabiilsem tänu maatuuma mõjule, on vertikaalne paigaldusviis tunnistatud maksimaalselt tõhusaks. See demonstreerib kõrget kasutegurit ja töötab usaldusväärselt aastaid, ilma tõrgete ja riketeta.

Variant #2. Vee-vee soojuspumpade eripärad

Geotermiline vee-vee süsteem kasutab töös veeressursi soojusenergiat. See on võimalik, kuna suurel sügavusel jääb vee temperatuur, nagu ka pinnasel, üsna kõrgeks ja säilitab aastaringselt stabiilsed pidevad näitajad.

Vee-vee süsteemi rajamiseks ja madala potentsiaaliga soojusenergia saamiseks võib kasutada avatud veekogusid (järved, jõed), kaeve, puurauke ja isegi tööstusliku tootmise tehnoloogiliste tsüklite reovett (tagasivoolu veega varustamine).

Põhimõttelist konstruktsioonierinevust maa-vee ja vee-vee soojuspumba vahel ei ole. Kuid kõige väiksemaid rahalisi ja tööjõukulusid nõuab avatud veekogul põhinev kompleks. Paigaldamiseks pole vaja ulatuslikke puurimistöid.

Soojuskandjaga torumaterjal varustatakse lihtsalt raskusega, sukeldatakse vette ja ühendatakse ühenduskommunikatsioonide kaudu koduküttesüsteemiga.

Selline variant on võimalik vaid juhul, kui maatükk asub vahetult vee ääres ja kõik süsteemi sideosad on omanike kontrolli all. Kui ligipääs avatud veekogule puudub, kasutatakse põhjavee potentsiaali.

Tõsi, see toob kaasa ulatuslikud maatööd ja keerukate konstruktsioonide ehitamise, näiteks lisakaevu, mis on ette nähtud soojusvahetussõlme läbinud vee ärajuhtimiseks.

Vesi-vesi soojuspumba paigaldamisel rajatakse mitte üks, vaid kaks kaevu. Ühe kaudu võetakse töövesi ja pärast soojusvahetit suunatakse see teise, mis asub põhjavee voolu suunas. Paigutamisel tuleb arvestada, et vastuvõttev kaev peab asuma andvast kaevust vähemalt 6 meetri kaugusel ja tingimata allavoolu.

Tavaliselt paigaldatakse vesi-vesi tüüpi seadmed sinna, kus pole võimalik ühendada tsentraalseid kommunaalteenuseid või kasutada muid soojuskandjaid.

Eksperdid kinnitavad, et seda tüüpi alternatiivküte on eriti tõhus kaasaegsetes hoonetes, millel on minimaalne soojuskadu.

Vesi-vesi geotermiliste küttesüsteemide ise valmistamisel ja paigaldamisel on väga oluline kasutada materjale, millel on kõrge korrosiooni-, külmumis- ja muude agressiivsete keskkonnamõjude vastupidavus. Siis töötab seade kaua ega tekita omanikule probleeme.

Kui maja on hästi isoleeritud, kaitstud tuuletõmbe, niiskuse ja külmaõhu sissetungi eest või ehitatud kaasaegseid soojusisolatsioonitehnoloogiaid kasutades, väheneb küttesüsteemi maksumus oluliselt, kuna avaneb võimalus osta palju väiksema võimsusega pumbaseadmeid.

Variant #3. Õhk-vee süsteemide korraldamine

Õhk-vesi soojuspump kasutab tööks kõige kättesaadavamat, piiramatut ja taastuvat looduslikku energiaressurssi – õhku. Seade töötab ventilaatorite ja aurustite abil, mis on ühendatud ühtseks kompleksiks.

Suurimat efektiivsust näitab temperatuuril kuni -15°C. Madalamate temperatuuride korral kaotab olulise osa võimsusest.

Õhk-vesi soojuspump on tunduvalt odavam kui vesi-vesi ja maa-vesi mudelid. Moodul sobib suhteliselt soojade talvedega piirkondadesse. Külmades põhjapiirkondades, kus pakane ületab -20…25°C, peetakse õhuseadmete paigaldamist ebaotstarbekaks.

Seade on eriti mugav, sest see ei nõua eramaja omanikelt eritehnika olemasolu paigaldamise ja keerukate paigaldustööde teostamiseks.

See ei vaja pinnase väljakaevamist, puuraukude tegemist ega muid töömahukaid tegevusi. Paigaldatakse kergesti ja ei võta palju ruumi. See võib korrektselt töötada, asudes eluruumi katusel.

Geotermaalne õhk-vesi soojuspump on paigaldatav krundil vahetult eluhoonete kõrvale. See töötab vaikselt ja omab kaasaegset atraktiivset välimust, mis ei riku territooriumi üldist kujundust.

Seadme peamiste plusside hulka kuulub peaaegu vaikne töö ja võimalus taaskasutada soojust, mis väljub köetavast ruumist väljatõmbeõhu, vee, gaasi, suitsu jms vormis.

Süsteemi hooldust teostavad omanikud ise:

• puhastavad ventilaatorilabasid ja aurustusseadme kaitsevõresid tolmust, väikesest prahist ja lehtedest;
• määrivad kompressorit spetsiaalse koostisega, mille tootja on juhendis märkinud;
• vahetavad õli jõusõlmedes (ventilaator, kompressor) kindla perioodilisusega;
• kontrollivad toitekaabli ja vasktorustiku terviklikkust, mille kaudu külmaaine süsteemis ringleb.

Lisaks nendele toimingutele soovitavad pumbaseadmete tootjad tungivalt klientidel kontrollida soojusandurite seisukorda, mis peegeldavad juhtploki tööd.

Neid tuleb pühkida, eemaldades ettevaatlikult pinnalt tolmu ja õliplekke. See pikendab «eluiga» süsteemi õhk-õhk ja muudab kasutusprotsessi lihtsamaks ja mugavamaks.

Kuidas teha seade oma kätega?

Sõltumata sellest, milline ressursivariant (maa, vesi või õhk) on kütmiseks valitud, on süsteemi korrektseks toimimiseks vaja pumpa.

See seade koosneb järgmistest elementidest:

• kompressoriseade (kompleksi vaheelement);
• aurusti, mis annab madalapotentsiaalse energia soojuskandjale;
• drosselklapp, mille kaudu külmaaine leiab tagasitee aurustisse;
• kondensaator, kus freoon annab soojusenergia ja jahutub algse temperatuurini.

Tervikliku süsteemi saab osta tootjalt, kuid see nõuab arvestatavat summat. Kui vabu rahasid käepärast pole, tasub teha soojuspump ise käsutuses olevatest detailidest ja vajadusel juurde osta puuduvad varuosad.

Planeerides geotermilise küttesüsteemi paigaldamist eramajja, tuleb esmalt hoolitseda soojuskadude vähendamise eest. Selleks tuleb seinad isoleerida spetsiaalse materjaliga, uste ja aknaraamide külge paigaldada vahtkummist tihendid ning lagi ja põrand kaitsta vahtpolüstüroolpaneelidega. Nii jääb pumba eraldatud soojus maksimaalselt ruumidesse.

Kui otsus ise soojuspumba valmistamiseks on tehtud, tuleb kindlasti kontrollida kodus oleva elektrijuhtmestiku ja elektriarvesti seisukorda.

Kui need elemendid on kulunud ja vanad, tuleb üle vaadata kõik lõigud, leida võimalikud rikked ja need enne tööde algust kõrvaldada. Siis hakkab süsteem kohe pärast käivitamist laitmatult tööle ega tee omanikele muret lühiste, juhtmestiku süttimise ja kaitsmete väljalöömisega.

Meetod #1. Kokkupanek külmkapist

Soojuspumba ise kokkupanemiseks eemaldatakse vanast külmkapist taga asuv spiraal. Seda detaili kasutatakse kondensaatorina ja paigutatakse tugevasse anumasse, mis on vastupidav agressiivsetele temperatuuridele. Selle külge kinnitatakse korralikult töötav kompressor ning aurustina kasutatakse lihtsat plastikust tünni.

Kui pumba valmistamiseks kasutatakse väga vana külmikut, on parem asendada selles olev freoon uuega. Ise seda teha ei õnnestu, seetõttu tuleb kutsuda spetsiaalse varustusega meister. Ta vahetab kiiresti töövedeliku ja süsteem hakkab tööle vajalikul režiimil.

Ettevalmistatud elemendid ühendatakse omavahel, seejärel ühendatakse loodud seade polümeertorude abil küttesüsteemiga ja hakatakse seadet kasutama.

Samm-sammult juhend soojuspumba kokkupanekuks külmikust on kirjeldatud selles artiklis.

Meetod #2. Soojuspump konditsioneerist

Soojuspumba tegemiseks modifitseeritakse kliimaseadet ja tehakse mõnede põhikomponentide ümberpaigutus. Esmalt vahetatakse välis- ja siseplokid omavahel.

Aurustit, mis vastutab madalpotentsiaalse soojuse edastamise eest, eraldi ei paigaldata, kuna see asub seadme siseplokis ja soojusenergiat edastav kondensaator asub välisplokis. Soojuskandjana sobivad nii õhk kui vesi.

Kui see paigaldusvariant pole mugav, paigaldatakse kondensaator eraldi mahutisse, mis on ette nähtud korrektseks soojusvahetuseks kütteallika ja soojuskandja vahel.

Süsteem ise varustatakse neljateeklapiga. Selleks tööks kutsutakse tavaliselt spetsialist, kellel on professionaalsed oskused ja kogemus selliste tegevuste läbiviimiseks.

Kaasaegsed split-süsteemid on madalate temperatuuride korral väheefektiivsed, seetõttu ei soovita spetsialistid neid kasutada soojuspumpade isetegemiseks.

Kolmandas variandis võetakse konditsioneer täielikult komponentideks lahti, seejärel monteeritakse neist pump traditsioonilise üldtunnustatud skeemi järgi: aurusti, kompressor, kondensaator. Valmis seade ühendatakse maja kütva seadmega ja hakatakse kasutama.

Veebisaidil on seeria artikleid soojuspumpade ise valmistamise kohta, soovitame tutvuda:

1. Kuidas valmistada soojuspump maja kütmiseks oma kätega: tööpõhimõte ja koosteskeemid
2. Kuidas valmistada õhk-vesi soojuspump: seadme skeemid ja iseseisev kokkupanek

Nõuanded süsteemi valimiseks

Maa-vesi tüüpi seadmete paigaldus on kallim kui kõik muud variandid, kuna see nõuab sügavamaid mullatöid vertikaalse paigutuse korral või suurt vaba krundipinda horisontaalse kommunikatsioonide paigalduse puhul.

Need parameetrid piiravad süsteemi kasutamist ja vähendavad oluliselt selle atraktiivsust.

Vesi-vesi pumba paigaldusel on samuti mõned piirangud. Kui läheduses on juurdepääsetav veekogu, saab süsteemi sellesse paigutada. Avaveekogude puudumine toob kaasa kaevu- ja drenaažikaevude puurimise, mis pole samuti odav.

Õhk-vesi pump ei valmista paigaldusega probleeme ja võib korrektselt töötada isegi mitmekorruselistes majades, kuid karmidel talvedel madalate temperatuuride korral langeb selle efektiivsus ja selle toetamiseks on vaja paralleelset energiaallikat.

Samas, geotermilise kütte rajamise kulud tasuvad end lõpuks ära ja hakkavad tootma tasuta ressurssi, võimaldades omanikel elada võimalikult mugavates, meeldivates ja mõnusates tingimustes, kulutamata samal ajal suuri summasid kommunaalteenustele.

Järeldused ja kasulik video teemal

Videoklipis on selgelt näidatud, kuidas suures gaasisilikaatplokist majas on rajatud küttesüsteem, mis põhineb geotermilisel soojusseadmel «õhk-vesi». On avalikustatud mõned huvitavad nüansid seadmete paigalduse kohta ning nimetatud reaalsed arvud igakuiste kommunaalmaksete kohta.

Kuidas töötab seade «maa-vesi». Üksikasjalik kirjeldus geotermiliste soojuskatelde paigaldajalt, soovitused ja kasulikud nõuanded kodumeistritele oma ala professionaalilt.

Oma muljeid geotermilisest soojuspumbast jagab seadme reaalne kasutaja.

Professionaalne lukksepp räägib, kuidas kodus valmistada soojuspump võimsa kompressori ja torujate soojustusvahetusdetailide baasil. Üksikasjalik samm-sammult juhend.

Geotermilised soojuspumbad eramaja kütmiseks on õnnestunud viis mugavate elutingimuste loomiseks isegi seal, kus puuduvad tsentraliseeritud kommunikatsioonisüsteemid ja tavapärasemad energiaallikad.

Süsteemi valik sõltub kinnisvara asukohast ja omanike rahalistest võimalustest.

Kas teil on kogemusi geotermilise soojuspumba valmistamisel? Palun jagage teavet meie lugejatega, pakkuge oma kokkupaneku variant. Kommenteerida ja lisada oma isetehtud asjade fotosid saab allpool asuvas vormis.