Máy bơm nhiệt địa nhiệt tự làm để sưởi ấm gia đình: thiết bị, thiết kế, tự lắp ráp

Ưu điểm của máy bơm nhiệt

Những ưu điểm của hệ thống sưởi với máy bơm nhiệt bao gồm:

1. Hiệu quả kinh tế. Với chi phí 1 kW năng lượng điện, bạn có thể nhận được 3-4 kW nhiệt. Đây là các chỉ số trung bình, bởi vì. hệ số chuyển đổi nhiệt phụ thuộc vào loại thiết bị và tính năng thiết kế.
2. An toàn môi trường.Trong quá trình vận hành hệ thống lắp đặt nhiệt, các sản phẩm cháy hoặc các chất độc hại tiềm ẩn khác không được xâm nhập vào môi trường. Các thiết bị là ozone an toàn. Việc sử dụng nó cho phép bạn lấy nhiệt mà không gây hại cho môi trường.
3. Tính linh hoạt của ứng dụng. Khi lắp đặt hệ thống sưởi được cung cấp bởi các nguồn năng lượng truyền thống, chủ nhân của ngôi nhà trở nên phụ thuộc vào các nhà độc quyền. Các tấm pin mặt trời và tuabin gió không phải lúc nào cũng tiết kiệm chi phí. Nhưng máy bơm nhiệt có thể được lắp đặt ở bất cứ đâu. Điều chính là chọn đúng loại hệ thống.
4. Đa chức năng. Vào mùa lạnh, các thiết bị sưởi ấm ngôi nhà, và vào mùa hè nóng bức, chúng có thể hoạt động ở chế độ điều hòa không khí. Thiết bị được sử dụng trong hệ thống nước nóng, được kết nối với các đường viền của hệ thống sưởi dưới sàn.
5. An toàn vận hành. Máy bơm nhiệt không cần nhiên liệu, không thải ra chất độc hại trong quá trình hoạt động và nhiệt độ tối đa của thiết bị không vượt quá 90 độ. Những hệ thống sưởi ấm này không nguy hiểm hơn tủ lạnh.

Không có thiết bị lý tưởng. Máy bơm nhiệt đáng tin cậy, bền và an toàn, nhưng chi phí của chúng phụ thuộc trực tiếp vào nguồn điện.

Thiết bị chất lượng cao cho hệ thống cấp nước nóng và sưởi ấm chính thức của ngôi nhà 80 mét vuông. sẽ có giá khoảng 8000-10000 euro. Các sản phẩm tự chế có công suất thấp, chúng có thể được sử dụng để sưởi ấm các phòng riêng lẻ hoặc các phòng tiện ích.

Hiệu quả của việc lắp đặt phụ thuộc vào sự mất nhiệt của ngôi nhà. Chỉ nên lắp đặt thiết bị trong những tòa nhà có mức độ cách nhiệt cao và tỷ lệ thất thoát nhiệt không cao hơn 100 W / m2.

Thiết bị đáng tin cậy và hiếm khi bị hỏng

Nếu đó là máy tự chế, thì điều quan trọng là phải chọn một máy nén chất lượng cao, tốt nhất - từ tủ lạnh hoặc máy điều hòa không khí của một thương hiệu đáng tin cậy.

Sơ đồ thực hiện quá trình gia nhiệt thủy nhiệt

Cho đến nay, được sử dụng rộng rãi nhất là ba phương án cơ bản khác nhau để bố trí hệ thống sưởi dưới lòng đất. Để đảm bảo hiệu quả sưởi ấm tối đa cho một ngôi nhà, tổng diện tích của mạch điện ngầm bên ngoài phải gấp 2,5 lần diện tích sưởi ấm của một tòa nhà dân cư.

Các loại gia nhiệt địa nhiệt sau đây được sử dụng trong hệ thống sưởi tự động:

1. Tùy chọn dưới nước.
2. Đánh dấu ngang.
3. Xây dựng tốt.

Trong mỗi trường hợp, việc lựa chọn loại lò sưởi địa nhiệt này hay không sẽ phụ thuộc vào diện tích ngôi nhà, khả năng tài chính của gia chủ và đặc điểm của khu vực đó. Tùy chọn dưới nước có thể được sử dụng trong trường hợp có các vùng nước sâu gần đó không đóng băng đến đáy vào mùa đông.

Có một số kiểu đặt hệ thống sưởi như vậy

Dấu trang ngang

Phương án sưởi ấm bằng thủy nhiệt này liên quan đến việc thực hiện một hố móng gần nhà, độ sâu của hố móng này sẽ sâu hơn 2 mét so với điểm đóng băng của đất. Theo đó, để sưởi ấm nhà riêng có diện tích 100 mét vuông sẽ phải đào hố sâu hơn 3 mét, tổng diện tích 250 mét vuông.

Nếu diện tích có sẵn của địa điểm cho phép làm một hố như vậy, thì việc đặt nằm ngang sẽ là lựa chọn tốt nhất để sưởi ấm địa nhiệt cho một ngôi nhà riêng. Bên trong hố, một hệ thống ống được đặt qua đó chất làm mát không đóng băng lưu thông. Mạch sưởi bên ngoài được dẫn vào nhà và kết nối với bộ trao đổi nhiệt.

Trong số những ưu điểm của sơ đồ này đối với việc thực hiện hệ thống sưởi bằng địa nhiệt, thông thường là chỉ ra hiệu quả của nó, dễ dàng sắp xếp và giảm chi phí lắp đặt mạch điện bên ngoài. Đồng thời, cần tính đến các yêu cầu bắt buộc để tính toán chính xác thể tích của hố móng, điều này không phải trường hợp nào cũng có thể đặt được trên một khu đất nhỏ.

Hệ thống sưởi nhà bằng địa nhiệt:

Tùy chọn dưới nước

Các chủ sở hữu nhà riêng sống gần hồ và sông thường chọn phương án sưởi ấm bằng thủy nhiệt bằng phương án dưới nước. Chỉ cần nghĩ đến vị trí của đường bao bên ngoài, được đặt ở độ sâu hơn 4 mét, có thể loại trừ khả năng đóng băng của hồ hoặc sông xuống đáy. Phần dưới mặt đất và trên mặt đất của mạch điện, đi trực tiếp từ bờ hồ đến ngôi nhà riêng được sưởi ấm, nhất thiết phải được cách nhiệt và các đường ống được đặt dưới lòng đất ở độ sâu dưới điểm đóng băng của đất.

Việc sử dụng tùy chọn dưới nước giúp đơn giản hóa việc bố trí hệ thống sưởi của một ngôi nhà riêng, vì không phải thực hiện các công việc đào đắp phức tạp và tốn kém. Mạch bên ngoài sẽ được làm nóng bằng nhiệt của nước, sau đó nước làm mát được làm nóng sẽ được cung cấp cho hệ thống, đảm bảo khả năng hoạt động của thiết bị.

Thi công giếng thủy nhiệt

Việc thực hiện các giếng địa nhiệt để tổ chức sưởi ấm tự trị là lựa chọn tốt nhất, có thể giảm đáng kể chi phí của chủ nhà. Giếng được khoan ở độ sâu 30-50 mét, làm tăng hiệu quả sưởi ấm, vì ở độ sâu lớn, nhiệt độ của trái đất sẽ cao hơn ở bề mặt.

Khoan giếng là một trong những phương pháp hiệu quả nhất để lắp đặt hệ thống sưởi như vậy.

Ngày nay, nhiều chủ nhà, trang bị một hệ thống sưởi địa nhiệt tự trị cho một ngôi nhà riêng, chọn phương án khoan giếng, điều này giúp đơn giản hóa rất nhiều việc đặt mạch. Trong trường hợp này, hiệu quả tối đa của thiết bị được sử dụng được đảm bảo, cho phép bạn sử dụng tất cả các khả năng của các công nghệ hiện đại như vậy ngay cả khi có diện tích nhỏ.

Việc thực hiện sưởi ấm một ngôi nhà riêng với việc đặt một mạch bên ngoài trong các giếng sâu cho phép giảm tổng chi phí của việc bố trí sưởi ấm tự trị trong một ngôi nhà. Do nhiệt độ đốt nóng của chất làm mát trong mạch sâu cao nên có thể sử dụng các hệ thống sưởi có công suất nhỏ, giúp đơn giản hóa việc lắp đặt thiết bị, giảm giá thành, đồng thời mang lại sự thuận tiện tối đa cho việc sinh hoạt trong nhà riêng.

1 Cách thức hoạt động

Máy bơm nhiệt là một bộ thiết bị có nhiệm vụ thu nhiệt năng và cung cấp cho người tiêu dùng. Nguồn năng lượng nhiệt có thể là bất kỳ phương tiện hoặc vật thể nào có nhiệt độ trên 1 độ. Để hiểu rõ hơn về nguyên lý hoạt động của các thiết bị này, bạn nên làm quen với các tính năng chức năng của chúng:

• Thiết bị không tự sản sinh nhiệt năng.
• Máy bơm nhiệt cần điện để hoạt động.
• Nguyên lý hoạt động của thiết bị dựa trên chu trình Carnot, được sử dụng trong tất cả các đơn vị điện lạnh.

Gần đây, công nghệ chế tạo máy bơm nhiệt đã có nhiều cải tiến đáng kể.Các thiết bị hiện đại có thể lấy năng lượng nhiệt từ không khí với nhiệt độ lên đến -30 độ, cũng như nước và đất - lên đến 2 độ. Freon là chất lỏng làm việc trong chu trình Carnot. Chất khí này bắt đầu sôi ở nhiệt độ dưới 0. Môi chất lạnh tuần tự bay hơi và ngưng tụ ở hai buồng trao đổi nhiệt, đồng thời hấp thụ năng lượng từ môi trường. Sau đó, anh ta vận chuyển nó đến người tiêu dùng.

Sơ đồ của một máy bơm nhiệt tương tự như nguyên tắc hoạt động của một máy điều hòa không khí làm việc để sưởi ấm:

• Trong khi freon ở trạng thái lỏng, chất làm lạnh lưu thông qua các đường ống của bộ trao đổi nhiệt. Lấy nhiệt năng từ môi trường, freon sôi và bắt đầu bay hơi.
• Sau đó khí đi vào máy nén làm tăng áp suất đến giá trị mong muốn. Kết quả là nhiệt độ sôi của chất làm lạnh tăng lên và chất này ngưng tụ ở nhiệt độ cao hơn.
• Đi qua buồng trao đổi nhiệt bên trong, freon tỏa ra năng lượng tích lũy cho chất làm mát và lại chuyển sang trạng thái lỏng.
• Sau đó, khí đi vào bộ thu và van tiết lưu. Khi giảm áp suất của môi chất, chu trình làm việc được lặp lại.

Tự làm hệ thống sưởi địa nhiệt tại nhà

Bạn hoàn toàn có thể tự lắp đặt và vận hành hệ thống sưởi địa nhiệt. Tuy nhiên, khó khăn có thể phát sinh trong quá trình làm việc. Trước hết, điều này liên quan đến việc lắp đặt một mạch bên ngoài trong đất. Do đó, trong trường hợp không có các kỹ năng cần thiết, nên giao việc điều chỉnh hệ thống cho các chuyên gia sẽ tính toán thành thạo và lắp đặt toàn bộ hệ thống sưởi địa nhiệt.

Tính toán sơ bộ

Để sưởi ấm bằng địa nhiệt mang lại hiệu quả như kế hoạch, cần phải tính toán. Họ sẽ giúp bạn lựa chọn công suất của thiết bị bơm. Các số liệu gần đúng cho các tòa nhà có mức độ cách nhiệt khác nhau là khác nhau. Vì vậy, để làm nóng một mét vuông, bạn sẽ cần:

• không cách nhiệt - 120 W;

• với cách nhiệt thông thường - 80 W;

• với lớp cách nhiệt tiết kiệm năng lượng - 40 watt.

Để tính toán, bạn cũng sẽ cần những con số xác định sự mất nhiệt trong nhà. Ví dụ, nếu đối với một tòa nhà dân cư có diện tích 180 sq. công tơ có lớp cách nhiệt chất lượng cao, tổn thất nhiệt là 9 kw / ngày thì thiết bị phải cung cấp điện năng là 216 kwh (9 kw x 24 giờ). Có tính đến thực tế là tổn thất nhiệt có thể khác nhau tại các thời điểm khác nhau, mức dự phòng là 10-20% được thực hiện. Do đó, công suất máy bơm cuối cùng của hệ thống sưởi địa nhiệt phải là 10,8 kW.

Khi tính toán, điều quan trọng là phải tính đến một số điểm. Chúng bao gồm nhiệt độ của đất ở mức giếng

Ở miền trung nước Nga, nó giữ trong khoảng + 8 ... + 10 độ (ở độ sâu 15-20 mét). Với sự sắp xếp theo chiều ngang của mạch bên ngoài của hệ thống sưởi, công suất 50 kW trên một mét được tính đến. Các số liệu chính xác phụ thuộc vào điều kiện địa chất (độ ẩm, sự hiện diện của nước ngầm). Các loại đất khác nhau cho các chỉ số khác nhau:

• Đất khô - 25 W / m;

• Nền ướt - 45-55 W / m;

• Đá cứng - 85 W / m;

• Sự hiện diện của nước ngầm - 110 W / m.

Cách lắp đặt hệ thống sưởi

Hệ thống nước là một thứ hiếm hoi, hệ thống sưởi địa nhiệt xuyên qua mặt đất là nhu cầu nhiều nhất. Vì vậy, công đoạn đầu tiên của công việc gắn liền với việc khoan giếng hoặc đào hố.Các bãi giải lao được làm ở độ sâu từ 20 đến 100 mét, sử dụng thiết bị đặc biệt. Đáy hố phủ đầy cát. Hơn nữa, các ống nhựa được đặt trong các hốc hoặc rãnh đã hoàn thiện, có thể chịu được áp suất khoảng 6 bar. Các đường ống này sẽ hoạt động như các đầu dò.

Trong quá trình lắp đặt, đường ống của ba hoặc bốn đường ống được sử dụng, trong khi các phần cạnh được kết nối dưới dạng chữ “U”. Đường viền bên ngoài có thể được mua sẵn hoặc lắp ráp độc lập.

Khi phần khó nhất của công việc lắp đặt hệ thống sưởi địa nhiệt hoàn thành, họ bắt đầu kết nối máy bơm. Cách đấu dây bằng phương pháp này tương tự như đấu dây của hệ thống sưởi truyền thống.

Nguyên lý hoạt động của thiết bị

Đối với những người đã tiếp xúc với các vấn đề về sưởi ấm hiệu quả về chi phí, cái tên "máy bơm nhiệt" đã được biết đến nhiều. Đặc biệt là kết hợp với các thuật ngữ như “đất-nước”, “nước-nước”, “nước-không khí”, v.v. Như là bơm nhiệt với thiết bị Frenett thực tế không có điểm chung nào, có lẽ ngoại trừ cái tên và kết quả cuối cùng ở dạng nhiệt năng, cuối cùng được sử dụng để sưởi ấm.

Máy bơm nhiệt hoạt động theo nguyên lý Carnot rất phổ biến vừa là một cách hiệu quả về chi phí để tổ chức hệ thống sưởi vừa là một hệ thống thân thiện với môi trường. Hoạt động của một tổ hợp thiết bị như vậy gắn liền với việc tích lũy năng lượng tiềm năng thấp trong tài nguyên thiên nhiên (đất, nước, không khí) và chuyển hóa nó thành nhiệt năng có tiềm năng cao. Sáng chế của Eugene Frenette được sắp xếp và hoạt động theo một cách hoàn toàn khác.

thư viện hình ảnh
Ảnh từ
Hệ thống tạo nhiệt do E. Frenett phát triển không thể được quy cho loại máy bơm nhiệt một cách vô điều kiện.Theo thiết kế và tính năng công nghệ, đây là máy sưởi

Đơn vị không sử dụng các nguồn năng lượng địa lý hoặc năng lượng mặt trời trong công việc của mình. Chất làm mát dầu bên trong nó được làm nóng bởi lực ma sát tạo ra bởi các đĩa kim loại quay.

Cơ quan làm việc của bơm là một xylanh chứa đầy dầu, bên trong có trục quay. Đây là một thanh thép được trang bị các đĩa song song đặt cách nhau khoảng 6 cm.

Lực ly tâm đẩy chất làm mát được làm nóng vào cuộn dây kết nối với thiết bị. Dầu nóng ra khỏi thiết bị tại điểm kết nối trên cùng. Chất làm mát được làm mát được trả lại từ bên dưới

Vẻ bề ngoài Bơm nhiệt Frenette

Làm nóng thiết bị trong quá trình hoạt động

Các thành phần cấu trúc chính

Kích thước thực tế của một trong các mô hình

Nguyên lý hoạt động của thiết bị này dựa trên việc sử dụng nhiệt năng, nhiệt năng được giải phóng trong quá trình ma sát. Thiết kế dựa trên các bề mặt kim loại nằm không gần nhau mà ở một khoảng cách nào đó. Khoảng trống giữa chúng chứa đầy chất lỏng. Các bộ phận của thiết bị quay tương đối với nhau với sự trợ giúp của động cơ điện, chất lỏng bên trong vỏ và tiếp xúc với các bộ phận quay được làm nóng.

Nhiệt thu được có thể được sử dụng để làm nóng chất làm mát. Một số nguồn khuyến nghị sử dụng chất lỏng này trực tiếp cho hệ thống sưởi ấm. Thông thường, một bộ tản nhiệt thông thường được gắn vào một máy bơm Frenett tự chế. Là một chất lỏng làm nóng, các chuyên gia đặc biệt khuyên bạn nên sử dụng dầu chứ không phải nước.

Trong quá trình hoạt động của máy bơm, chất làm mát này có xu hướng nóng lên rất mạnh.Nước trong điều kiện như vậy chỉ có thể sôi. Hơi nước nóng trong một không gian hạn chế tạo ra áp suất dư thừa và điều này thường dẫn đến vỡ đường ống hoặc vỏ. Sẽ an toàn hơn nhiều nếu sử dụng dầu trong tình huống như vậy, vì nhiệt độ sôi của nó cao hơn nhiều.

Để chế tạo một máy bơm nhiệt Frenette, bạn sẽ cần một động cơ, một bộ tản nhiệt, một số đường ống, một van bướm bằng thép, đĩa thép, một thanh kim loại hoặc nhựa, một xi lanh kim loại và một bộ đai ốc (+)

Có ý kiến ​​cho rằng hiệu suất của một máy phát nhiệt như vậy vượt quá 100% và thậm chí có thể là 1000%. Theo quan điểm của vật lý và toán học, đây không phải là một nhận định hoàn toàn đúng. Hiệu quả phản ánh tổn thất năng lượng không phải để sưởi ấm, mà là hoạt động thực tế của thiết bị. Thay vào đó, những tuyên bố phi thường về hiệu suất cực kỳ cao của máy bơm Frenette phản ánh hiệu quả của nó, điều này thực sự ấn tượng.

Chi phí điện năng cho hoạt động của thiết bị là không đáng kể, nhưng nhiệt lượng nhận được là rất đáng chú ý. Ví dụ, làm nóng chất làm mát đến cùng nhiệt độ với sự trợ giúp của bộ phận làm nóng sẽ cần một lượng điện lớn hơn nhiều, có thể gấp mười lần. Một lò sưởi gia đình với mức tiêu thụ điện như vậy thậm chí sẽ không nóng lên.

Tại sao không phải tất cả các khu dân cư và khu công nghiệp đều được trang bị các thiết bị như vậy? Các lý do có thể khác nhau. Tuy nhiên, nước là một chất làm mát đơn giản và tiện lợi hơn dầu. Nó không nóng lên đến nhiệt độ cao như vậy, và dễ dàng làm sạch hậu quả của rò rỉ nước hơn là làm sạch dầu tràn.

Một lý do khác có thể là vào thời điểm máy bơm Frenette được phát minh, một hệ thống sưởi ấm tập trung đã tồn tại và hoạt động thành công.Việc tháo dỡ nó để thay thế bằng máy phát nhiệt sẽ quá tốn kém và mang lại nhiều bất tiện, vì vậy không ai thậm chí còn cân nhắc nghiêm túc đến phương án này. Như người ta nói, điều tốt nhất là kẻ thù của điều tốt đẹp.

Nguyên lý hoạt động của máy bơm nhiệt

Nguyên tắc hoạt động của thiết bị sưởi ấm trong nhà dựa trên việc một chất (chất làm lạnh) có thể tỏa ra nhiệt năng hoặc mang đi trong quá trình thay đổi trạng thái. Ý tưởng này là cơ sở cho hoạt động của tủ lạnh (vì điều này, thành sau của thiết bị nóng).

Bộ đệm nhiệt dùng để sưởi ấm có chức năng như sau:

1. Tác nhân đi vào được làm lạnh 5 độ trong phần bay hơi dựa trên năng lượng từ chất mang nhiệt.
2. Tác nhân được làm mát đi vào máy nén, do kết quả của quá trình làm việc, nén và làm nóng nó.
3. Khí nóng đã đi vào ngăn trao đổi nhiệt, nơi nó tỏa nhiệt riêng cho hệ thống sưởi.
4. Môi chất lạnh ngưng tụ được đưa trở lại khi bắt đầu chu trình.

Thiết bị

Một máy bơm nhiệt để sưởi ấm một ngôi nhà bao gồm một số yếu tố đường viền chính:

• một mạch có chất làm mát chuyển năng lượng từ nguồn nhiệt;
• một mạch có freon, bay hơi định kỳ, lấy nhiệt năng từ mạch thứ nhất, và lại lắng với chất ngưng tụ, truyền nhiệt cho mạch thứ ba;
• một đoạn mạch mà chất lỏng lưu thông, là chất mang nhiệt để đốt nóng.

Hoạt động của một máy bơm nhiệt để sưởi ấm một ngôi nhà là có lợi về mặt tài chính.Lý do là thiết bị không đòi hỏi công suất cao (theo đó, lượng điện tiêu thụ không hơn thiết bị gia dụng tiêu chuẩn) nhưng lại tỏa nhiệt gấp 4 lần so với lượng điện tiêu thụ.

Cũng không cần thiết phải tạo một đường dây riêng để kết nối máy bơm.

Ưu và nhược điểm

Trước khi quyết định có sử dụng máy bơm nhiệt hay không, bạn nên tìm hiểu kỹ những ưu và nhược điểm trong hoạt động của nó. Những ưu điểm chính của máy bơm nhiệt bao gồm:

• tiêu thụ điện thấp để sưởi ấm ngôi nhà;
• không cần kiểm tra và bảo dưỡng thường xuyên, điều này làm cho chi phí vận hành một máy bơm nhiệt để sưởi ấm là tối thiểu;
• được phép lắp đặt ở bất kỳ khu vực nào. Máy bơm có thể hoạt động với các nguồn năng lượng nhiệt như không khí, đất và nước. Do đó, có thể lắp đặt nó ở hầu hết mọi nơi mà nó được lên kế hoạch xây dựng một ngôi nhà. Và trong điều kiện cách xa nhà gas, thiết bị là phương pháp sưởi ấm phù hợp nhất. Ngay cả khi không có điện, hoạt động của máy nén có thể được đảm bảo bằng bộ truyền động dựa trên xăng hoặc dầu diesel;
• sưởi ấm của ngôi nhà được thực hiện tự động. Không bắt buộc phải thêm nhiên liệu hoặc thực hiện các thao tác khác, chẳng hạn như trong trường hợp thiết bị nồi hơi;
• không bị ô nhiễm môi trường bởi các khí và chất độc hại. Tất cả các chất làm lạnh được sử dụng hoàn toàn an toàn và thân thiện với môi trường;
• an toàn cháy nổ. Cư dân của ngôi nhà sẽ không bao giờ gặp nguy cơ cháy nổ hoặc hư hỏng do máy bơm nhiệt quá nóng;
• khả năng hoạt động ngay cả trong điều kiện mùa đông lạnh giá (lên đến -15 độ);
• một máy bơm nhiệt chất lượng cao để sưởi ấm một ngôi nhà có thể kéo dài đến 50 năm. Máy nén chỉ cần được thay thế 20 năm một lần.

Xem ưu và nhược điểm của video

Giống như bất kỳ thiết bị nào, máy bơm nhiệt có những nhược điểm nhất định:

1. Nếu nhiệt độ môi trường giảm xuống dưới 15 độ, máy bơm sẽ không thể hoạt động. Trong trường hợp này, bạn sẽ cần phải lắp đặt nguồn nhiệt thứ hai. Ở nhiệt độ rất thấp, lò hơi, máy phát điện hoặc lò sưởi điện được bật;
2. Giá thành thiết bị cao. Nó sẽ tiêu tốn khoảng 350.000-700.000 rúp, và số tiền tương tự sẽ phải được chi cho việc tạo một trạm địa nhiệt và lắp đặt thiết bị. Công việc lắp đặt bổ sung không chỉ bắt buộc đối với máy bơm nhiệt sử dụng không khí làm nguồn nhiệt;
3. Tốt nhất là lắp đặt máy bơm nhiệt kết hợp với hệ thống sưởi dưới sàn hoặc quạt đối lưu, tuy nhiên các tòa nhà cũ hơn sẽ yêu cầu tái phát triển và thậm chí có thể tân trang lại, điều này sẽ phát sinh thêm thời gian và chi phí. Nếu một ngôi nhà tư nhân đang được xây dựng từ đầu, không có vấn đề như vậy;
4. Trong quá trình hoạt động của máy bơm nhiệt, nhiệt độ của đất nằm xung quanh đường ống có chất mang nhiệt giảm xuống. Điều này gây ra cái chết của một số vi sinh vật tham gia vào hoạt động của môi trường. Do đó, một số thiệt hại đối với môi trường vẫn bị gây ra, nhưng nó ít hơn đáng kể so với thiệt hại do sản xuất khí đốt hoặc dầu mỏ.

Lợi ích của hệ thống sưởi địa nhiệt

Hệ thống sưởi địa nhiệt có một số ưu điểm:

• Nhiệt năng giải phóng lớn hơn nhiều lần so với mức tiêu thụ điện năng mà máy bơm yêu cầu.
• An toàn với môi trường hơn hẳn các hệ thống sưởi khác, vì hệ thống sưởi địa nhiệt không tạo ra bất kỳ khí thải độc hại nào.
• Để hệ thống địa nhiệt hoạt động, không cần nhiên liệu hoặc hóa chất bổ sung. Vì vậy, nó là an toàn cho chủ sở hữu và cho môi trường.
• Trong hoạt động của hệ thống sưởi như vậy không có nguy cơ nổ hoặc cháy.
• Nếu hệ thống sưởi được lắp đặt đúng cách, nó sẽ tồn tại ít nhất 30 năm mà không cần hỗ trợ kỹ thuật.

Xây dựng hệ thống địa nhiệt

Xây dựng hệ thống địa nhiệt

Ngay từ cái tên, rõ ràng bản chất của loại sưởi ấm này là sử dụng năng lượng của trái đất. Theo nguyên lý hoạt động, từ xa nó giống như máy điều hòa không khí hoặc tủ lạnh.

Phần tử chính là một máy bơm nhiệt được kết nối với hai mạch.

1. Mạch bên trong có nghĩa là hệ thống sưởi ấm quen thuộc với chúng ta, nó bao gồm các bộ tản nhiệt và đường ống dẫn.
2. Bên ngoài - đây là một bộ trao đổi nhiệt rất nhiều chiều được lắp đặt dưới lòng đất hoặc trong bể chứa. Trong đó, chất làm mát (và có thể là nước thường hoặc chất chống đông), sau khi lấy nhiệt độ môi trường, được cung cấp cho máy bơm nhiệt, từ đó nhiệt tích tụ sẽ đi vào mạch bên trong. Đây là cách các lò sưởi trong nhà nóng lên.

Yếu tố chính của hệ thống chính xác là máy bơm nhiệt - một thiết bị không chiếm nhiều diện tích hơn bếp ga. Hiệu suất của máy bơm nhiệt khá cao: với mỗi kilowatt năng lượng được sử dụng, nó tạo ra tới năm kilowatt nhiệt.

Sơ đồ hoạt động của bơm nhiệt

Tất nhiên, sưởi ấm bằng địa nhiệt cho đến nay là tốn nhiều thời gian và chi phí nhất. Phần lớn số tiền sẽ phải được chi cho việc đào đắp và các thiết bị liên quan, bao gồm cả một máy bơm nhiệt. Và nhiều người đang tự hỏi liệu có thể tiết kiệm chi phí này và xây dựng một máy bơm nhiệt tự sản xuất tại nhà hay không. Để tìm hiểu, bạn cần hiểu rõ các loại và tính năng của thiết bị.

Chúng tôi tự lắp đặt hệ thống sưởi địa nhiệt

Ngay lập tức, chúng tôi lưu ý một tính năng như vậy: những người quyết định trang bị hệ thống sưởi bằng hơi ấm của trái đất sẽ cần phải đầu tư một lần rất lớn vào việc này. Tất nhiên, theo thời gian, chi phí này sẽ được đền đáp, vì chúng tôi không xây nhà ở cho mình trong một hoặc hai năm. Ngoài ra, giá khí đốt và giá điện tăng lên hàng năm, và với một hệ thống địa nhiệt, bạn không biết những đợt tăng giá đó là gì.

Tuy nhiên, trong hệ thống này, hầu hết nó sẽ được ẩn dưới lòng đất. Sưởi ấm bằng năng lượng trái đất là sự hiện diện của giếng và thiết bị trao đổi nhiệt. Trong nhà, bạn chỉ cần đặt một thiết bị sẽ tạo ra nhiệt - thông thường nó không chiếm nhiều diện tích.

Cách thức hoạt động của máy bơm nhiệt

Trên một thiết bị như vậy, người dùng sẽ có thể kiểm soát nhiệt độ và cung cấp năng lượng nhiệt. Bản thân việc lắp đặt hệ thống sưởi ấm trong nhà ở được thực hiện như bình thường - với sự phân nhánh của đường ống và bộ tản nhiệt. Nếu bạn có một ngôi nhà riêng, hoặc bản thân tòa nhà nhỏ, thì trong trường hợp này, máy phát điện của hệ thống được hiển thị trong một phòng riêng biệt hoặc trong tầng hầm.

Nguyên lý hoạt động của máy bơm nhiệt

Cần lưu ý rằng hầu hết mọi phương tiện đều có nhiệt năng. Tại sao không sử dụng nhiệt có sẵn để sưởi ấm ngôi nhà của bạn? Một máy bơm nhiệt sẽ giúp làm điều này.

Nguyên lý hoạt động của máy bơm nhiệt như sau: nhiệt được truyền đến chất làm mát từ một nguồn năng lượng có thế năng thấp. Trong thực tế, mọi thứ diễn ra như sau.

Ví dụ, chất làm mát đi qua các đường ống được chôn dưới đất. Sau đó, chất làm mát đi vào bộ trao đổi nhiệt, tại đây nhiệt năng thu được sẽ được chuyển đến mạch thứ hai. Chất làm lạnh, nằm ở mạch bên ngoài, nóng lên và biến thành khí. Sau đó, chất làm lạnh dạng khí đi vào máy nén, nơi nó được nén. Điều này làm cho chất làm lạnh nóng hơn nữa. Khí nóng đi đến bình ngưng, và ở đó nhiệt truyền sang chất làm mát, chất này đã tự làm nóng ngôi nhà.

Sưởi ấm địa nhiệt tại nhà: cách thức hoạt động

Hệ thống lạnh được bố trí theo cùng một nguyên tắc. Điều này có nghĩa là các đơn vị làm lạnh có thể được sử dụng để làm mát không khí trong nhà.

Các loại máy bơm nhiệt

Có một số loại máy bơm nhiệt. Nhưng thông thường nhất, các thiết bị được phân loại theo bản chất của chất làm mát trên mạch bên ngoài.

Các thiết bị có thể lấy năng lượng từ

• nước,
• đất,
• hàng không.

Năng lượng thu được trong ngôi nhà có thể được sử dụng để sưởi ấm không gian, làm nóng nước. Do đó, có một số loại máy bơm nhiệt.

Máy bơm nhiệt: mặt đất - nước

Lựa chọn tốt nhất để sưởi ấm thay thế là lấy năng lượng nhiệt từ mặt đất. Vì vậy, đã ở độ sâu sáu mét, trái đất có nhiệt độ ổn định và không thay đổi. Một chất lỏng đặc biệt được sử dụng làm chất mang nhiệt trong các đường ống. Đường viền bên ngoài của hệ thống được làm bằng ống nhựa. Các đường ống trong lòng đất có thể được đặt theo chiều dọc hoặc chiều ngang.Nếu các đường ống được đặt theo chiều ngang, thì một khu vực rộng lớn phải được phân bổ. Trường hợp đường ống được lắp đặt theo chiều ngang, không thể sử dụng đất vào mục đích nông nghiệp. Bạn chỉ có thể sắp xếp bãi cỏ hoặc trồng cây hàng năm.

Để bố trí các đường ống thẳng đứng trong lòng đất, cần phải làm một số giếng sâu đến 150 mét. Đây sẽ là một máy bơm địa nhiệt hiệu quả, vì nhiệt độ cao ở độ sâu lớn gần trái đất. Các đầu dò sâu được sử dụng để truyền nhiệt.

Loại máy bơm nước sang nước

Ngoài ra, nhiệt lượng có thể được lấy từ nước nằm sâu dưới lòng đất. Có thể sử dụng ao nuôi, nước ngầm hoặc nước thải.

Cần lưu ý rằng không có sự khác biệt cơ bản giữa hai hệ thống. Chi phí nhỏ nhất được yêu cầu khi một hệ thống thu nhiệt từ bể chứa được tạo ra. Các đường ống phải được đổ đầy chất làm mát và ngâm trong nước. Cần có một thiết kế phức tạp hơn để tạo ra một hệ thống tạo nhiệt từ nước ngầm.

Máy bơm nước

Có thể thu nhiệt từ không khí, nhưng ở những vùng có mùa đông rất lạnh, hệ thống như vậy không hiệu quả. Đồng thời, việc cài đặt hệ thống rất đơn giản. Bạn chỉ cần chọn và cài đặt thiết bị mong muốn.

Nói thêm một chút về nguyên lý hoạt động của máy bơm địa nhiệt

Để sưởi ấm, nó rất thuận lợi để sử dụng máy bơm nhiệt. Những ngôi nhà có diện tích hơn 400 mét vuông thanh toán chi phí của hệ thống rất nhanh chóng. Nhưng nếu ngôi nhà của bạn không lớn lắm, thì bạn có thể tự làm một hệ thống sưởi ấm bằng tay của mình.

Đầu tiên bạn cần mua một máy nén. Một thiết bị được trang bị cho một máy điều hòa không khí thông thường là phù hợp. Chúng tôi gắn nó trên tường. Bạn có thể tự tạo tụ điện cho riêng mình. Nó là cần thiết để làm cho một cuộn dây từ ống đồng. Nó được đặt trong một hộp nhựa.Thiết bị bay hơi cũng được gắn trên tường. Việc hàn, đổ lại bằng freon và các công việc tương tự chỉ nên được thực hiện bởi một người chuyên nghiệp. Những hành động không cẩn thận sẽ không dẫn đến một kết quả tốt. Hơn nữa, bạn có thể bị thương.

Trước khi đưa máy bơm nhiệt vào hoạt động, cần kiểm tra tình trạng điện khí của ngôi nhà. Công suất của đồng hồ phải được đánh giá là 40 ampe.

Máy bơm nhiệt địa nhiệt tự chế

Lưu ý rằng máy bơm nhiệt do chính mình tạo ra không phải lúc nào cũng đáp ứng được mong đợi. Lý do cho điều này là thiếu các tính toán nhiệt chính xác. Hệ thống kém hiệu quả và chi phí bảo trì đang tăng lên

Vì vậy, điều quan trọng là phải thực hiện tất cả các tính toán một cách chính xác.

Các tùy chọn để bố trí hệ thống sưởi địa nhiệt

Phương pháp sắp xếp đường bao bên ngoài

Để năng lượng của trái đất làm nóng ngôi nhà được sử dụng nhiều nhất có thể, bạn cần chọn mạch điện phù hợp với mạch ngoài. Trên thực tế, bất kỳ phương tiện nào cũng có thể là nguồn nhiệt năng - dưới đất, nước hoặc không khí.

Nhưng điều quan trọng là phải tính đến sự thay đổi theo mùa của điều kiện thời tiết, như đã thảo luận ở trên.

Hiện nay, có hai loại hệ thống phổ biến được sử dụng hiệu quả để sưởi ấm một ngôi nhà do sức nóng của trái đất - theo phương ngang và phương thẳng đứng. Yếu tố lựa chọn quan trọng chính là diện tích khu đất. Việc bố trí các đường ống để sưởi ấm ngôi nhà bằng năng lượng của đất phụ thuộc vào điều này.

Ngoài ra, các yếu tố sau được tính đến:

• Thành phần đất. Ở những vùng đất đá, nhiều mùn khó làm trục đứng để đặt đường cao tốc;
• mức độ đóng băng của đất. Anh ta sẽ xác định độ sâu tối ưu của các đường ống;
• Vị trí của nước ngầm. Chúng càng cao thì càng tốt cho việc sưởi ấm bằng địa nhiệt.Trong trường hợp này, nhiệt độ sẽ tăng lên theo độ sâu, đây là điều kiện tối ưu để sưởi ấm từ năng lượng của trái đất.

Bạn cũng cần biết về khả năng chuyển ngược năng lượng vào mùa hè. Khi đó hệ thống sưởi của ngôi nhà riêng từ mặt đất sẽ không hoạt động, và nhiệt thừa sẽ truyền từ nhà vào đất. Tất cả các hệ thống lạnh đều hoạt động trên cùng một nguyên lý. Nhưng đối với điều này, bạn cần phải cài đặt thiết bị bổ sung.

Sơ đồ sưởi ấm địa nhiệt ngang

Sắp xếp theo chiều ngang của ống bên ngoài

Cách phổ biến nhất để lắp đặt đường cao tốc ngoài trời. Nó thuận tiện cho việc lắp đặt dễ dàng và khả năng thay thế tương đối nhanh chóng các đoạn đường ống bị lỗi.

Để lắp đặt theo sơ đồ này, một hệ thống thu gom được sử dụng. Đối với điều này, một số đường viền được thực hiện, nằm cách nhau tối thiểu 0,3 m. Chúng được kết nối bằng cách sử dụng một bộ thu, cung cấp thêm chất làm mát cho máy bơm nhiệt. Điều này sẽ đảm bảo cung cấp tối đa năng lượng để sưởi ấm từ sức nóng của trái đất.

Tuy nhiên, có một số điều quan trọng cần ghi nhớ:

• Diện tích sân rộng rãi. Đối với nhà khoảng 150 m² thì tối thiểu phải là 300 m²;
• Các đường ống phải được cố định ở độ sâu dưới mức đóng băng của đất;
• Với khả năng di chuyển của đất trong các trận lũ mùa xuân, khả năng dịch chuyển của các đường cao tốc sẽ tăng lên.

Ưu điểm xác định của việc sưởi ấm từ sức nóng của trái đất của kiểu nằm ngang là khả năng tự sắp xếp. Trong hầu hết các trường hợp, điều này sẽ không yêu cầu sự tham gia của thiết bị đặc biệt.

Sơ đồ dọc của hệ thống sưởi địa nhiệt

Hệ thống địa nhiệt dọc

Đây là một cách tốn nhiều thời gian hơn để tổ chức sưởi ấm một ngôi nhà riêng từ mặt đất.Các đường ống được đặt thẳng đứng, trong các giếng đặc biệt

Điều quan trọng cần biết là một sơ đồ như vậy hiệu quả hơn nhiều so với một sơ đồ dọc.

Ưu điểm chính của nó là tăng mức độ làm nóng nước ở mạch ngoài. Những thứ kia. Các đường ống nằm càng sâu, lượng nhiệt trái đất để sưởi ấm ngôi nhà sẽ vào hệ thống càng nhiều. Một yếu tố nữa là diện tích đất nhỏ. Trong một số trường hợp, việc bố trí mạch địa nhiệt bên ngoài được thực hiện ngay cả trước khi xây dựng ngôi nhà ở vùng lân cận của nền móng.

Những khó khăn nào có thể gặp phải trong việc thu nhận năng lượng đất để sưởi ấm một ngôi nhà theo sơ đồ này?

• Định lượng đến chất lượng. Đối với sự sắp xếp theo chiều dọc, chiều dài của các đường cao tốc cao hơn nhiều. Nó được bù đắp bởi nhiệt độ đất cao hơn. Để làm được điều này, bạn cần phải làm các giếng sâu đến 50 m, đây là công việc tốn nhiều công sức;
• Thành phần đất. Đối với đất đá cần sử dụng máy khoan chuyên dụng. Trong đất mùn, để ngăn giếng bị sụt lở, người ta lắp một lớp vỏ bảo vệ bằng bê tông cốt thép hoặc bằng nhựa có thành dày;
• Trong trường hợp trục trặc hoặc mất độ kín, quá trình sửa chữa trở nên phức tạp hơn. Trong trường hợp này, các hỏng hóc lâu dài trong hoạt động sưởi ấm ngôi nhà đối với nhiệt năng của trái đất là có thể xảy ra.

Nhưng bất chấp chi phí ban đầu cao và sự phức tạp của việc lắp đặt, việc bố trí theo chiều dọc của các đường cao tốc là tối ưu. Các chuyên gia khuyên chỉ nên sử dụng một sơ đồ cài đặt như vậy.