用於家庭供暖的自己動手做地熱熱泵：設備、設計、自組裝

熱泵的優點

帶有熱泵的供暖系統的優點包括：

1. 經濟效率。以 1 kW 的電能為代價，您可以獲得 3-4 kW 的熱量。這些是平均指標，因為。熱轉換係數取決於設備類型和設計特點。
2. 環境安全。在熱力裝置運行期間，燃燒產物或其他潛在危險物質不會進入環境。該設備是臭氧安全的。它的使用可以讓您在不損害環境的情況下獲得熱量。
3. 應用的多樣性。在安裝由傳統能源驅動的供暖系統時，房主變得依賴壟斷者。太陽能電池板和風力渦輪機並不總是具有成本效益。但是熱泵可以安裝在任何地方。最重要的是選擇正確的系統類型。
4. 多功能性。在寒冷的季節，這些裝置可以為房子供暖，而在夏季炎熱的時候，它們可以在空調模式下工作。該設備用於熱水系統，連接到地暖的輪廓。
5. 操作安全。熱泵不需要燃料，運行過程中不排放有毒物質，設備單元最高溫度不超過90度。這些加熱系統並不比冰箱更危險。

沒有理想的設備。熱泵可靠、耐用且安全，但其成本直接取決於功率。

為 80 平方米的房屋提供全面的供暖和熱水供應的優質設備。將花費大約 8000-10000 歐元。自製產品是低功耗的，它們可以用來加熱個人房間或雜物間。

安裝效率取決於房屋的熱損失。僅將設備安裝在提供高絕緣水平且熱損失指標不高於 100 W / m2 的建築物中才有意義。

設備可靠，很少發生故障

如果是自製的，那麼選擇高質量的壓縮機很重要，最重要的是 - 從經過驗證的品牌的冰箱或空調中選擇

水熱采暖實施方案

迄今為止，使用最廣泛的是三種完全不同的地下供暖方案。為確保房屋供暖的最大效率，外部地下電路的總面積應為住宅建築供暖面積的 2.5 倍。

以下類型的地熱供暖用於自主供暖：

1. 水下選項。
2. 水平書籤。
3. 施工良好。

在每種情況下，選擇一種或另一種地熱供暖方式將取決於房屋的面積、房主的經濟能力以及該地區的特點。水下選項可用於附近有深水體且在冬季不會凍結到底部的情況。

有幾種類型的鋪設這種加熱

水平書籤

這種水熱加熱選項涉及在房屋附近建造一個基坑，其深度將比土壤的冰點深 2 米。因此，要為面積為100平方米的私人住宅供暖，就需要挖一個深度超過3米，總面積為250平方米的坑。

如果場地的可用面積允許製作這樣的坑，那麼水平鋪設將是私人住宅地熱供暖的最佳選擇。在坑內，鋪設了一個管道系統，非冷凍冷卻劑通過該管道系統循環。外部加熱迴路被引入房屋並連接到熱交換器。

該方案實施地熱供暖的優點中，習慣上將其效率、易於佈置和降低安裝外部電路的成本單獨列出。同時，有必要考慮到正確計算坑體積的強制性要求，這並不總是可以放置在一小塊土地上。

地熱家庭取暖：

水下選項

居住在湖泊和河流附近的私人房屋的業主經常選擇使用水下選項的水熱供暖選項。只需要考慮外輪廓的位置，它放置在4米多的深度，排除了湖泊或河流凍結到底部的可能性。電路的地下和地上部分，直接從湖岸到加熱的私人住宅，必須是絕緣的，管道鋪設在地下，深度低於土壤的冰點。

使用水下選項可以簡化私人住宅供暖系統的佈置，因為不需要進行昂貴和復雜的土方工程。外部迴路將被水的熱量加熱，然後將加熱的冷卻劑供應到系統中，確保設備的可操作性。

熱液井的執行

為組織自主供暖而實施地熱井是最佳選擇，可以顯著降低房主的成本。該井被鑽到 30-50 米的深度，這提高了加熱效率，因為在很深的地方，地球的溫度將高於地表本身。

鑽井是安裝這種加熱裝置的最有效方法之一。

如今，許多為私人住宅配備自主地熱供暖系統的房主選擇了打井選項，這大大簡化了電路的鋪設。在這種情況下，可以確保所用設備的最大效率，即使在小區域內，您也可以使用這些現代技術的所有可能性。

通過在深井中鋪設外部電路來為私人住宅供暖，可以將房屋內自動供暖的總成本降低 20-30%。由於深迴路冷卻液的加熱溫度高，可以使用小容量的加熱裝置，簡化了設備的安裝，降低了成本，同時為私人住宅提供了最大的便利。

1 它是如何工作的

熱泵是一組設備，其任務是收集熱能並將其傳遞給消費者。熱能的來源可以是溫度在1度以上的任何介質或物體。為了更好地了解這些設備的工作原理，您應該熟悉它們的功能特性：

• 該裝置本身不產生熱能。
• 熱泵需要電力才能運行。
• 該設備的工作原理基於卡諾循環，該循環用於所有製冷裝置。

最近，製造熱泵的技術有了顯著提高。現代單位能夠從溫度高達 -30 度的空氣以及水和土壤中獲取熱能 - 高達 2 度。氟利昂是卡諾循環中的工作流體。這種氣態物質在低於零的溫度下開始沸騰。製冷劑在兩個熱交換室中依次蒸發和冷凝，同時從環境中吸收能量。然後他將其運送給消費者。

熱泵的方案類似於空調工作制熱的工作原理：

• 當氟利昂處於液態時，製冷劑通過熱交換器的管道循環。從環境中獲取熱能，氟利昂沸騰並開始蒸發。
• 然後氣體進入壓縮機，將壓力增加到所需值。結果，製冷劑的沸點升高，物質在更高的溫度下冷凝。
• 通過內部熱交換室，氟利昂將累積的能量釋放給冷卻劑，並再次進入液態。
• 之後，氣體進入接收器和節流閥。當物質壓力降低時，重複工作循環。

在家自己動手地熱供暖

完全可以自行安裝並投入運行地熱供暖。但是，在工作過程中可能會遇到困難。首先，這涉及在地面上安裝外部電路。因此，在缺乏必要技能的情況下，建議將系統的調整委託給專業人士進行計算並安裝整個地熱供暖系統。

初步計算

為了使地熱供暖能夠達到計劃的效果，需要進行計算。他們將幫助您選擇抽水設備的功率。不同保溫等級的建築物的近似數字是不同的。因此，要加熱一平方米，您將需要：

• 沒有隔熱 - 120 W;

• 傳統隔熱 - 80 W;

• 具有節能絕緣 - 40 瓦。

對於計算，您還需要確定房屋熱量損失的數字。例如，如果對於面積為 180 平方米的住宅樓。具有高質量隔熱的儀表，熱損失為 9 千瓦/天，則設備必須提供 216 千瓦時（9 千瓦 x 24 小時）的功率。考慮到不同時間熱損失可能不同的事實，允許 10-20% 的餘量。因此，地熱供暖系統的最終泵輸出應為 10.8 kW。

計算時，重要的是要考慮一些要點。這些包括井水平的土壤溫度

在俄羅斯中部，它保持在 + 8 ... + 10 度以內（深度為 15-20 米）。採用水平佈置的加熱系統外電路，每米的功率為 50 kW。確切的數字取決於地質條件（濕度、地下水的存在）。不同的土壤給出不同的指標：

• 乾土 - 25 W / m;

• 濕基板 - 45-55 W / m;

• 硬石 - 85 W / m;

• 地下水的存在 - 110 W / m。

采暖系統是如何安裝的

供水系統很少見，最需要的是通過地面的地熱供暖。因此，第一階段的工作與鑽井或挖坑有關。使用特殊設備將凹槽加工到 20 到 100 米的深度。坑底覆蓋著沙子。此外，塑料管道鋪設在完成的凹槽或溝槽中，能夠承受約 6 bar 的壓力。這些管道將充當探針。

安裝時採用三、四線管材，邊段採用字母“U”形連接。外輪廓可以購買現成的或獨立組裝的。

當安裝地熱供暖系統的工作中最困難的部分完成時，他們開始連接泵。這種方法的接線類似於傳統加熱系統的接線。

設備的工作原理

凡是接觸到采暖性價比問題的人，“熱泵”這個名字是家喻戶曉的。尤其是與“陸-水”、“水-水”、“水-空氣”等術語結合使用。這樣的 帶 Frenett 裝置的熱泵 幾乎沒有任何共同點，除了名稱和最終結果可能以熱能的形式出現，最終用於加熱。

根據卡諾原理運行的熱泵作為一種具有成本效益的組織供暖方式和環保系統都非常受歡迎。如此復雜的設備的運行與自然資源（地球、水、空氣）中所含低勢能的積累以及將其轉化為具有高潛力的熱能有關。 Eugene Frenette 的發明以完全不同的方式排列和運作。

圖片庫
照片來自
E. Frenett 開發的熱生成系統不能無條件地歸於熱泵類。根據設計和技術特點，這是一個加熱器

該單位在其工作中不使用地質或太陽能資源。它內部的油冷卻劑被旋轉金屬盤產生的摩擦力加熱。

泵的工作體是一個充油的氣缸，旋轉軸位於其中。這是一根鋼棒，配有相距約 6 厘米的平行圓盤。

離心力將加熱的冷卻劑推入連接到設備的線圈中。加熱的油在頂部連接點流出儀器。冷卻後的冷卻液從下方返回

外貌 弗雷內特熱泵

在操作期間預熱設備

主要結構件

其中一個模型的實際尺寸

該裝置的工作原理是利用摩擦過程中釋放的熱能。該設計基於彼此不靠近但有一定距離的金屬表面。它們之間的空間充滿了液體。該裝置的部件在電動機的幫助下相對於彼此旋轉，外殼內並與旋轉元件接觸的液體被加熱。

產生的熱量可用於加熱冷卻劑。一些消息來源建議將這種流體直接用於加熱系統。大多數情況下，傳統的散熱器連接到自製的 Frenett 泵上。作為加熱流體，專家強烈建議使用油而不是水。

在泵運行期間，這種冷卻劑會變得非常強烈。在這種情況下，水可以簡單地沸騰。密閉空間中的熱蒸汽會產生過壓，這通常會導致管道或套管破裂。在這種情況下使用油要安全得多，因為它的沸點要高得多。

要製作 Frenette 熱泵，您需要一個發動機、一個散熱器、幾根管道、一個鋼製蝶閥、鋼製圓盤、一根金屬或塑料桿、一個金屬氣缸和一個螺母套件 (+)

有一種觀點認為，這種熱發生器的效率超過100%，甚至可以達到1000%。從物理和數學的角度來看，這並不是一個完全正確的說法。效率反映的能量損失不是用在加熱上，而是用在設備的實際操作上。相反，關於 Frenette 泵令人難以置信的高效率的驚人聲明反映了它的效率，這確實令人印象深刻。

設備運行的電力成本可以忽略不計，但由此產生的熱量非常明顯。例如，在加熱元件的幫助下將冷卻劑加熱到相同的溫度將需要更多的電量，可能是十倍以上。如此耗電的家用取暖器甚至不會加熱。

為什麼不是所有的住宅和工業場所都配備了這種設備？原因可能不同。儘管如此，水還是比油更簡單、更方便的冷卻劑。它不會加熱到這麼高的溫度，而且清理漏水的後果比清理溢出的油更容易。

另一個原因可能是，當 Frenette 泵被發明時，集中供暖系統已經存在並成功運行。將其拆解換成熱發生器，成本太高，帶來很多不便，所以甚至沒有人認真考慮過這個方案。正如他們所說，最好的人是好的敵人。

熱泵的工作原理

房屋供暖裝置的工作原理是基於物質（製冷劑）在改變狀態的過程中可以釋放或帶走熱能的事實。這個想法是冰箱功能的基礎（因此，電器的後壁很熱）。

用於加熱的熱泵功能如下：

1. 基於來自熱載體的能量，進入的藥劑在蒸發段被冷卻 5 度。
2. 冷卻後的介質進入壓縮機，壓縮機通過做功對其進行壓縮和加熱。
3. 已經很熱的氣體進入熱交換室，在那裡它把自己的熱量散發給加熱系統。
4. 冷凝的製冷劑返回到循環的開始。

設備

用於加熱房屋的熱泵由幾個主要輪廓元素組成：

• 帶有冷卻劑的迴路，可從熱源中轉移能量；
• 帶有氟利昂的迴路，它週期性地蒸發，從第一個迴路吸收熱能，然後再次凝結冷凝液，將熱量傳遞給第三個迴路；
• 液體循環的迴路，它是加熱的熱載體。

為房屋供暖的熱泵的運行在經濟上是有利的。原因是該設備不需要高功率（因此，耗電量不超過標準家用電器的電量），但它產生的熱量是消耗電量的4倍。

也不需要創建單獨的接線來連接泵。

優點和缺點

在決定是否使用熱泵之前，您應該熟悉其操作的優缺點。熱泵的主要優點包括：

• 供暖房屋的耗電量低；
• 無需定期檢查和維護，使運行熱泵供暖的成本降至最低；
• 允許安裝在任何區域。該泵可以與空氣、土壤和水等熱能源一起工作。因此，幾乎可以將其安裝在計劃建造房屋的任何地方。在遠離燃氣總管的條件下，該設備是最合適的加熱方法。即使沒有電，使用以汽油或柴油為基礎的驅動也可以保證壓縮機的運行；
• 房子的供暖是自動進行的。不需要添加燃料或進行其他操作，例如在鍋爐設備的情況下；
• 沒有有害氣體和物質對環境的污染。使用的所有製冷劑都是完全安全和環保的；
• 消防安全。住宅的住戶永遠不會因為熱泵過熱而有爆炸或損壞的危險；
• 即使在寒冷的冬季條件下（最高 -15 度）也可以運行；
• 用於為房屋供暖的優質熱泵可以使用長達 ​​50 年。壓縮機每 20 年只需更換一次。

觀看視頻利弊

像任何設備一樣，熱泵也有某些缺點：

1. 如果環境溫度低於 15 度，泵將無法工作。在這種情況下，您將需要安裝第二個熱源。在非常低的溫度下，打開鍋爐、發電機或電加熱器；
2. 設備成本高。它將花費大約 350,000-700,000 盧布，並且必須花費相同的金額來建造地熱站和安裝設備。不僅以空氣為熱源的熱泵需要額外的安裝工作；
3. 最好將熱泵與地暖或風扇對流器結合安裝，但是舊建築需要重新開發，甚至可能需要大修，這將產生額外的時間和成本。如果是從零開始建造私人住宅，則沒有這樣的問題；
4. 在熱泵運行期間，位於帶有熱載體的管道周圍的土壤溫度降低。這會導致一些參與環境功能的微生物死亡。因此，仍然對環境造成了一些破壞，但它明顯小於天然氣或石油生產造成的破壞。

地熱供暖系統的好處

地熱供暖系統有幾個優點：

• 熱能的釋放是泵所需電力消耗的數倍。
• 環境安全性高於其他供暖系統，因為地熱供暖系統不會產生任何有害排放物。
• 為了使地熱系統發揮作用，不需要燃料或額外的化學品。因此，它對業主和環境都是安全的。
• 在這種加熱的操作中沒有爆炸或火災的危險。
• 如果供暖系統安裝正確，在沒有技術支持的情況下至少可以使用 30 年。

地熱系統建設

地熱系統建設

即使從名稱上也可以清楚地看出，這種加熱的本質是利用地球的能量。根據操作原理，它遠程類似於空調或冰箱。

主要元件是連接到兩個迴路的熱泵。

1. 內部電路就是我們熟悉的供暖系統，它由散熱器和管道組成。
2. 外部 - 這是安裝在地下或水庫中的尺寸非常大的熱交換器。在其中，冷卻劑（可以是白開水或防凍劑）在達到環境溫度後被提供給熱泵，從那裡積累的熱量進入內部迴路。這就是房子裡的加熱器加熱的方式。

該系統的主要元素正是熱泵 - 一種佔用空間不超過燃氣灶的設備。熱泵的性能相當高：每使用一千瓦的能量，它就會產生高達五千瓦的熱量。

熱泵運行圖

當然，地熱供暖是迄今為止最耗時和最昂貴的。大部分資金將用於土方工程和相關設備，包括熱泵。許多人想知道是否有可能節省下來並建造一個自製的熱泵。要找出答案，您需要了解設備的類型和功能。

我們自己安裝地熱供暖

馬上，我們注意到這樣一個特點：那些決定用地球的熱量來供暖的人將需要在這一次投入大量資金。當然，隨著時間的推移，這筆費用會得到回報，因為我們不會在一兩年內為自己建造住房。此外，天然氣和電力價格每年都在上漲，而使用地熱系統，你不知道這些價格上漲是什麼。

但是，在這個系統中，大部分都會隱藏在地下。用地能加熱是井和熱交換器的存在。在家裡，您只需要放置一個會產生熱量的設備 - 通常它不會佔用太多空間。

熱泵的工作原理

在這樣的設備上，用戶將能夠控制溫度並提供熱能。加熱系統本身在外殼中的安裝照常進行 - 管道和散熱器的分支。如果您有私人住宅，或者建築物本身很小，那麼在這種情況下，系統的發電機會顯示在單獨的房間或地下室中。

熱泵的工作原理

應該注意的是，幾乎任何介質都有熱能。為什麼不使用可用的熱量來加熱你的家？熱泵將對此有所幫助。

熱泵的工作原理如下：熱量從低電位能源傳遞到冷卻劑。在實踐中，一切都發生如下。

冷卻劑通過例如埋在地下的管道。然後冷卻劑進入熱交換器，收集到的熱能被轉移到第二個迴路。位於外部迴路中的製冷劑加熱並變成氣體。之後，氣態製冷劑進入壓縮機，在那裡被壓縮。這會導致製冷劑進一步升溫。熱氣進入冷凝器，在那裡熱量傳遞給冷卻劑，冷卻劑已經加熱了房子本身。

家庭地熱供暖：它是如何工作的

製冷系統的佈置原理相同。這意味著製冷裝置可用於冷卻室內空氣。

熱泵的類型

有幾種類型的熱泵。但大多數情況下，設備是根據外部迴路上冷卻劑的性質進行分類的。

設備可以從

• 水，
• 土壤，
• 空氣。

房子裡產生的能量可以用於空間供暖，用於加熱水。因此，有幾種類型的熱泵。

熱泵：地下水

替代加熱的最佳選擇是從地下獲取熱能。所以，已經在六米深的地方，地球有一個恆定不變的溫度。一種特殊的液體用作管道中的熱載體。系統的外輪廓由塑料管製成。地下管道可以垂直或水平放置。如果管道水平放置，則必須分配大面積。在管道水平安裝的情況下，不可能將土地用於農業目的。你只能安排草坪或一年生植物。

為了在地下垂直佈置管道，需要打幾個深達 150 米的井。這將是一個高效的地熱泵，因為在地球附近很深的地方溫度很高。深探頭用於傳熱。

水泵類型

此外，可以從位於地下深處的水中獲取熱量。可以使用池塘、地下水或廢水。

應該注意的是，這兩個系統之間沒有根本區別。當創建用於從儲層獲取熱量的系統時，需要最小的成本。管道必須充滿冷卻劑並浸入水中。需要更複雜的設計來創建一個從地下水產生熱量的系統。

氣泵

可以從空氣中收集熱量，但在冬季非常寒冷的地區，這樣的系統是無效的。同時，系統的安裝也非常簡單。您只需要選擇並安裝所需的設備。

多一點關於地熱泵的工作原理

對於加熱來說，使用熱泵是非常有利的。面積超過400平方米的房子很快就可以收回系統成本。但是如果你的房子不是很大，那麼你可以自己動手做一個供暖系統。

首先你需要買一個壓縮機。配備傳統空調的設備是合適的。我們將它安裝在牆上。您可以製作自己的電容器。有必要用銅管製作線圈。它被放置在一個塑料盒中。蒸發器也是壁掛式的。只能由專業人員進行焊接、重新填充氟利昂和類似工作。無能的行動不會帶來好的結果。此外，您可能會受傷。

在熱泵投入運行之前，有必要檢查房屋的電氣化狀況。儀表的額定功率應為 40 安培。

自製地熱熱泵

請注意，自己創造的熱泵並不總是能達到預期。其原因是缺乏正確的熱計算。系統動力不足，維護成本上升

因此，準確地進行所有計算非常重要。

安排地熱供暖的選項

外輪廓的排列方法

為了盡可能多地利用地球的能量來加熱房屋，您需要為外部電路選擇合適的電路。事實上，任何介質都可以是熱能的來源——地下、水或空氣。

但重要的是要考慮天氣條件的季節性變化，如上所述。

目前，由於地球的熱量，兩種類型的系統很常見，它們可以有效地用於加熱房屋 - 水平和垂直。關鍵的選擇因素是土地的面積。用地球的能量為房屋供暖的管道的佈局取決於此。

除此之外，還考慮以下因素：

• 土壤成分。在多石、肥沃的地區，鋪設公路的豎井很難製作；
• 土壤凍結水平。他將確定管道的最佳深度；
• 地下水的位置。它們越高，地熱供暖就越好。在這種情況下，溫度會隨著深度的增加而升高，這是利用地球能量加熱的最佳條件。

您還需要了解夏季反向能量轉移的可能性。然後，私人住宅的地下供暖將不起作用，多餘的熱量將從住宅傳遞到土壤中。所有製冷系統的工作原理相同。但為此，您需要安裝額外的設備。

臥式地熱供暖方案

外管水平佈置

安裝室外高速公路的最常見方式。它便於安裝，並且能夠相對快速地更換管道的故障部分。

為了根據該方案進行安裝，使用了收集器系統。為此，製作了幾個輪廓，彼此之間的最小距離為 0.3 m。它們使用收集器連接，收集器將冷卻劑進一步提供給熱泵。這將確保從地球的熱量中獲得最大的供暖能量。

但是，有一些重要的事情要記住：

• 大院子麵積。 150平方米左右的房子，至少要300平方米；
• 管道必須固定在土壤冰點以下的深度；
• 隨著春季洪水期間土壤可能的移動，高速公路移位的可能性增加。

水平式地熱加熱的決定性優勢是可以自行佈置。在大多數情況下，這不需要特殊設備的參與。

地熱供暖豎向圖

垂直地熱系統

這是從地面組織私人住宅供暖的一種更耗時的方式。管道垂直位於特殊井中

重要的是要知道這樣的方案比垂直方案更有效。

它的主要優點是增加了外部迴路中的水加熱程度。那些。管道的位置越深，用於加熱房屋的地熱熱量就會越多地進入系統。另一個因素是土地面積小。在某些情況下，外部地熱供暖迴路的佈置甚至在房屋建造之前就在地基附近進行。

根據該方案，在獲取地能供暖房屋時會遇到哪些困難？

• 定量到質量。對於垂直佈置，高速公路的長度要長得多。它由較高的土壤溫度補償。為此，您需要打井深達 50 m，這是一項費力的工作；
• 土壤成分。對於石質土壤，需要使用專用鑽孔機。在壤土中，為防止井脫落，安裝了由鋼筋混凝土或厚壁塑料製成的保護套；
• 如果發生故障或密封性丟失，維修過程會變得更加複雜。在這種情況下，利用地球的熱能為房屋供暖的操作可能會出現長期故障。

但是，儘管初始成本高且安裝複雜，但高速公路的垂直佈置是最佳的。專家建議使用這樣的安裝方案。