Geotermikus hőszivattyú saját kezűleg otthona fűtésére: felépítése, tervezése, önálló összeállítása

Magánház fűtését és melegvíz-ellátását többféle módon meg lehet oldani, például a központi gázhálózatra való csatlakozással vagy a fűtőrendszerek villamosenergia-fogyasztásra történő átállításával. Egyetért?

De összeállíthatja saját kezűleg is a geotermikus hőszivattyút, és hatékonyan hasznosíthatja a föld hőjét a kényelmes életkörülmények megteremtéséhez. Kétségtelenül meglehetősen munkaigényes folyamat, de azok számára, akik egy kicsit is értenek a műszaki dolgokhoz, nem jelent nagy nehézséget.

Cikkünkben a geotermikus berendezések működési elveiről és típusairól lesz szó. Elmondjuk, hogyan építhető meg házilag hőszivattyú a rendelkezésre álló anyagokból. Emellett a cikkben szakértői tanácsokat találhat a geotermikus egységek kiválasztásához. A mellékelt videók pedig felfedik a geotermikus hőszivattyúk telepítésének titkait és működési elvüket.

Hogyan működik a geotermikus egység?

A geotermikus hőszivattyú működési algoritmusa azon alapul, hogy a hőt egy alacsony hőmérsékletű forrásból a hőhordozó közegbe viszi át. A föld itt nyáron hűtőtestként működik, télen pedig aktív hőforrássá válik.

A talaj hőmérsékletkülönbsége segít növelni a rendszer általános hatékonyságát, és hozzájárul az üzemeltetési költségek tényleges csökkenéséhez.

A geotermikus hőszivattyú működésének alapja a hőtehetetlenség jelensége. A föld hőmérséklete 6 méter mélységtől lefelé szinte pontosan megegyezik a régió éves átlaghőmérsékletével, és az egész naptári év során alig változik.

A gyakorlatban a földbe helyezett csővezetékbe áramló hőhordozó közeg néhány fokkal felmelegszik. Ezután a közeg a hőcserélő egységbe (elpárologtatóba) kerül, és átadja a felhalmozott hőenergiát a belső rendszer körének.

A geotermikus berendezések működési elve hasonlít a hűtőrendszerek működéséhez. Ezért van az, hogy bizonyos típusú hőszivattyúkat nyáron sikerrel alkalmaznak légkondicionálóként, és segítségükkel hűtik a lakóterek levegőjét.

A külső körben működő hűtőközeg az elpárologtatóban felmelegszik, gázzá alakul és a kompresszorba kerül. Ott nagy nyomás hatására összenyomódik és még forróbbá válik.

Az izzó gáz a kondenzációs berendezésbe jut, és hőenergiáját átadja a belső rendszer munkaközegének, amely a ház fűtéséért felel. A folyamat végén a hőjét vesztett hűtőközeg folyékony állapotban tér vissza a kiindulási pontra.

Milyen típusú geotermikus berendezések léteznek?

A geotermikus hőszivattyúk a szerkezet belső és külső köreinek hőhordozó típusában különböznek egymástól. A berendezések energiát a talajból, a vízből (talajvíz vagy nyílt természetes víztest) vagy a levegőből nyerik.

A lakótéren belül a hőforrást a helyiségek fűtésére, a víz melegítésére és a levegő kondicionálására használják. Az alkalmazott elemek és funkciók kombinációjától függően a rendszereket típusokba sorolják: „talaj-víz”, „víz-víz” és „levegő-víz”.

1. változat: Összeállítás a »föld-víz« technológiával

A „talaj-víz” szivattyú – az egyik leghatékonyabb alternatív fűtési lehetőség lakóhelyiségek számára. Működési elve a talaj hőenergiájának szondák vagy kollektorok segítségével történő kinyerésében és annak a házi vízfűtési rendszerbe való továbbításában rejlik.

A „talaj-víz” geotermikus hőszivattyúk – magas technológiájú, progresszív berendezések. Kivételes megbízhatósággal rendelkeznek és magas hatásfokot mutatnak. Nem igényelnek folyamatos beavatkozást a tulajdonosok részéről, de professzionális szervizszolgáltatásra szorulnak.

A technológiát egy speciális berendezés segíti megvalósítani, amely egy geotermikus hőcserélőből áll, amely a talaj tényleges fagyási mélysége alatt helyezkedik el, és magából a hőszivattyúból, amely úgy működik, mint egy hűtőszekrény, csak fordítva (Carnot-féle fordított ciklus).

Hogyan működik a berendezés?

A „talaj-víz” berendezés, amely a talaj által termelt megújuló hő segítségével fűti a lakóhelyiségeket, a következő algoritmus szerint működik:

1. A geotermikus körben mozgó munkafolyadék (sólé vagy fagyálló) felveszi a talaj hőmérsékletét, és a szivattyú segítségével a hőcserélőbe – az elpárologtatóba – jut. Ott leadja az összegyűjtött hőt a freonnak, és miután 2-5°C-kal hidegebbé vált, visszatér a kiindulási pontra.
2. A hőenergiával dúsított freon elpárolog, és gáznemű állapotot felvéve a kompresszorberendezésbe jut. Ott a gáz hőmérséklete a sűrítés hatására megemelkedik, és kondenzátum képződik.
3. A hőenergia átadódik a házi fűtési rendszer hőhordozójának, a freon pedig ismét folyékony formát ölt. Nyomása a rendszer tágulási szelepén való áthaladás után lecsökken, és a hűtőközeg visszatér az elpárologtatóba, hogy újabb adag erőforrást vegyen fel.

Ennek az eljárásnak az eredményeként a talajból kivett és a lakóépület fűtési rendszerébe juttatott hőenergia mennyisége több mint négyszerese a kompresszorberendezés, a cirkulációs szivattyú és a vezérlőegység megfelelő működéséhez felhasznált villamos energiának.

Jó viszkozitású glikolkeverék, víz alkohollal vagy sóoldat – ezeket a nem fagyó folyadékokat használják a „talaj-víz” rendszerben. Környezetbarátok, hatékonyan veszik fel a hőt, és a szivattyúállomáshoz szállítják azt.

További bónusznak nevezhető az is, hogy a rendszer képes fordított irányban, azaz hűtésre is működni. Igaz, a hatékonyságvesztés eléri a 20%-ot, de ez indokoltnak tekinthető a berendezés magas fűtőteljesítményéhez képest.

A „talaj-víz” rendszerek elhelyezési lehetőségei

A „talaj-víz” rendszer külső körének létrehozásához nagy szilárdságú, kiváló üzemi tulajdonságokkal rendelkező polimer csöveket használnak. Ezeket vízszintesen helyezik el, az árok fenekére fektetve, a „padlófűtés” rendszerek kommunikációjának kiépítéséhez hasonló módon.

A „talaj-víz” hőszivattyú megbízható, hatékony és csendes működésű, azonban a telepítése jelentős összegbe kerül és hosszú időt vesz igénybe (legalább 1 hónapot az építési-szerelési és beüzemelési munkálatokra). Ezt mindenképpen figyelembe kell venni, mielőtt az ilyen típusú fűtési rendszer mellett dönt.

Telepítéskor a területet a beépített szivattyú teljesítményének kilowattjánként 25-50 négyzetméterrel számolják. Az árok mélységét a fagyhatár alatt választják meg, a pontos méreteket és a csőfektetés távolságát további számítással határozzák meg.

Azoknak a nagyméretű földterülettel rendelkező tulajdonosoknak, akik a ház fűtésére „talaj-víz” típusú geotermikus hőszivattyút választottak, célszerű vízszintes kollektorokat telepíteni. A kis telkek tulajdonosainak inkább a mélyszondák beépítése felel meg, mivel ezek mélyen a talajba nyúlnak, és nem „eszik el” a ház körüli hasznos területet.

Azok a területek, ahol a geotermikus „talaj-víz” rendszerek kommunikációját kiépítették, mezőgazdasági célokra már nem használhatók. Rajtuk szép füves pázsit vagy egynyári virágokkal beültetett virágágyás alakítható ki.

A függőleges telepítés sokkal problémásabb, és professzionális gépek használatát vonja maga után. A telken fúróberendezéssel 20-150 m mélységű kutat fúrnak, abba egy speciális geotermikus szondát helyeznek, és csatlakoztatják a szivattyúhoz, amely a munkafolyadékot a házi fűtési rendszerbe juttatja.

A «föld-víz» geotermikus rendszer függőleges szondája egy fejrészből áll, amelyhez csövek csatlakoznak. Ezt 18 méter vagy annál nagyobb mélységű fúrásba merítik. A fúrások és szondák pontos számát, a szükséges merítési mélységet és a csővezeték tényleges átmérőjét minden egyes esetre külön számítják ki, a telephelyen szakemberek által végzett geológiai felmérésből nyert információk alapján.

A fúrt kutaktól induló szondacsövek a gyűjtőaknába vezetnek. Innen 2 fővezeték (táp- és visszatérő) halad a hőszivattyúhoz, szigetelő borítással ellátva. A fővezeték átmérője a rendszer teljes térfogatától és a fűtendő helyiségtől függ. Néha a paraméterek elérik a 160 mm-t.

Hozzávetőleges számítások szerint egy körülbelül 100 m2 alapterületű lakóház fűtéséhez mintegy 7,5 kWh energiára van szükség. Ebben az esetben a «föld-víz» fűtőrendszer kialakításához a függőleges szondákat 110-115 méter mélyégbe kell leengedni, vagy a vízszintes vezetékek számára 250 m2 területet kell biztosítani a telek területén (+).

Mivel a mélyben a talaj hőmérséklete a földmag hátásának köszönhetően mindig magasabb és stabilabb, a függőleges fűtőrendszer lerakási módját tartják a leghatékonyabbnak. Magas hatásfokkal működik, és éveken át megbízhatóan üzemel, meghibásodások és üzemzavarok nélkül.

2. változat: A »víz-víz« hőszivattyúk jellemzői

A «víz-víz» geotermikus rendszer a vízkészlet hőenergiáját hasznosítja. Ez azért lehetséges, mert nagy mélységben a víz hőmérséklete a talajéhoz hasonlóan elég magas, és egész éven át stabil, állandó értékeket mutat.

A «víz-víz» endszer kialakításához és alacsony potencálú hőenergia nyeréséhoz nyílt vízfelületek (tavak, folyók), kutak, fúrások, sőt ipari termelési technológiai ciklusok szennyvize (visszaforgatásos vízellátás) is felhasználható.

Elvileg nincs konstrukciós különbség a «talaj-víz» és a «víz-víz» hőszivattyú között. Azonban a legkisebb pénzügyi és munkaerő-ráfordítást a nyílt vízfelületen kialakított rendszer igényel. A sereléshez nincs szükség nagymértékű fúrási munkálatokra.

A hőhordozóval töltött csővezetékeket egyszerűen súllyal látják el, a vízbe merítik, és összekötő vezetékeken keresztül a ház fűtőrendszeréhez csatlakoztatják.

Azonban ez a megoldás csak akkor lehetséges, ha a telek közvetlenül a víz mellett van, és a rendszer összes kommunikációs része a tulajdonosok ellenőrzése alatt áll. Ha nincs hozzáférés nyílt vízfelszínhez, a talajvíz potenciálját használják.

Igaz, ez komoly földmunkákat és bonyolult szerkezetek építését vonja maga után, például egy további kútét, amely a hőcserélő egységen áthaladó víz elvezetésére szolgál.

Víz-víz hőszivattyú telepitésekor nem egy, hanem két kutat alakítanak ki. Az egyiken keresztül veszik fel a munkavizet, amely a hőcserélőn áthaladva a második kútba kerül, amely a talajvíz áramlásának irányában helyezkedik el. Az elhelyezésnél figyelembe kell venni, hogy a fogadó kútnak legalább 6 méter távolságra kell lenie a leadó kúttól, és feltétlenül az áramlás irányában lejebb kell elhelyezkednie.

Általában a víz-víz típusó berendezéseket ott szerelik fel, ahol nincs lehetőség a kőzponti hálózatra csatlakozni vagy más hőhordozókat használni.

A szakemberek állítják, hogy az ilyen típusú alternatív fütés rendkívül hatékony a modern épületekben, amelyek minimális hőveszteséggel rendelkezneek.

A víz-víz geotermikus fütési rendszerek saját kezüleg történő elkészitésekor és lerakásakor nagyon fontos korrózióálló, fagyálló és egyéb agresszív környezeti hatásoknak ellenálló anyagokat hasznáni. Akkor a berendezés hosszú ideig fog működni, és nem okoz semmilyen gondot a tulajdonosnak.

Ha a ház jól szigetelt, védett a huzattól, nedvességtől és a fagyos levegő behatolásától, vagy modern hőszigetelő technológiákkal épült, a fütési rendszer költsége jelentősen csökken, mivel lehetőség nyílik sokkal kisebb teljesítményű szivattyúberendezés beszerzésére.

3. változat: A »levegő-víz« rendszerek kiépítése

A levegő-víz hőszivattyú a leginkább hozzáférhető, korlátlan és megújuló természes energiaforrást, a levegőt használja a működéséhez. A berendezés ventilátorok és párlogtatők segítségével működik, amelyek egyetlen egységbe vannak összevonva.

A legnagyob hatékonyságot -15°C-ig terjedő hőmérsékleten mutatja. Ennél alacsonyabb hőmérsékleten jelentős teljesítményt veszít.

A levegő-víz hőszivattyú lényegesen olcsóbb, mint a víz-víz és a talaj-víz modellek. A modul alkalmás a viszonylag enyhe telű régiókra. A hideg északi területeken, ahol a fagy -20…25°C alá süllyed, a levegős berendezések telepitése nem tekinthető célszerűnek.

A berendezés rendkívül kényelmes, mivel nem igényli a családi ház tulajdonosától speciális gépek használatát a szereléshez és a bonyolult telepitési munkák elvégzéséhez.

Nincs szükség földkitermelésre, kútfúrásra és egyéb munkaigényes tevékenységekre. Könnyen szrelhető, és nem foglal sok helyet. Képes megfelelően működni, ha a lakóépület tetéjén helyezik el.

A levegő-víz geotermikus szivattyút közvetlenül a lakóépületek melletti telken lehet telepíteni. Csendesen működik, modern, vonzó kinézete van, amely nem rontja a terület általános kialakítását.

A berendezés fő előnyei közé tartozik a gyakorlatilag zajtalan működés és a fűtött helyiségből eltávozó hő újrafelhasználásának lehetősége, amely elszívott levegő, víz, gáz, füst stb. formájában távozik.

A rendszer karbantartását a tulajdonosok önállóan végzik:

• megtisztítják a ventilátorlapátokat és a párologtató berendezés védőrácsait a portól, apró szennyeződéstől és levelektől;
• megkenik a kompresszort a gyártó által az utasításban megadott speciális anyaggal;
• kicserélik az olajat a teljesítményegységekben (ventilátor, kompresszor) meghatározott időközönként;
• ellenőrzik a tápkábel és a rézcsővezeték épségét, amelyen a hűtőközeg kering a rendszerben.

Ezen intézkedések mellett a szivattyúberendezések gyártói nyomatékosan javasolják az ügyfeleknek, hogy ellenőrizzék a vezérlőegység működését tükröző hőérzékelők állapotát.

Ezeket le kell törölni, óvatosan eltávolítva a port és az olajfoltokat a felületről. Ez meghosszabbítja a levegő-levegő rendszer életét, és egyszerűbbé és kényelmesebbé teszi a használat folyamatát.

Hogyan készíthető el a berendezés saját kezűleg?

Függetlenül attól, hogy melyik erőforrás-változatot (föld, víz vagy levegő) választják a fűtéshez, a rendszer helyes működéséhez szivattyúra lesz szükség.

Ez a berendezés a következő elemekből áll:

• kompresszoregység (a komplexum közbenső eleme);
• párologtató, amely az alacsony potenciálú energiát adja át a hőhordozónak;
• fojtó szelep, amelyen keresztül a hűtőközeg visszatalál a párologtatóba;
• kondenzátor, ahol a freon leadja a hőenergiát és lehűl az eredeti hőmérsékletre.

Megvásárolhat egy teljes rendszert a gyártótól, de ez szép összegbe kerül. Ha nincs kéznél szabad pénz, érdemes saját kezűleg hőszivattyút készíteni a rendelkezésre álló alkatrészekből, és szükség esetén beszerezni a hiányzó alkatrészeket.

Ha egy családi házban geotermikus fűtőrendszer telepítését tervezi, először is gondoskodni kell a hőveszteségi szint csökkentéséről. Ehhez a falakat speciális anyaggal kell szigetelni, az ajtókat és ablakkereteket habszivacs tömítésekkel kell ellátni, a padlót és mennyezetet pedig polisztirolhab panelekkel kell védeni. Ilyenkor a szivattyú által termelt hő maximális mértékben a helyiségben marad.

Amikor megszületett a döntés a hőszivattyú saját kezű elkészítéséről, feltétlenül ellenőrizni kell a házban lévő elektromos vezetékek és a villanyóra állapotát.

Ha ezek az elemek elhasználódtak és öregek, át kell vizsgálni az összes területet, fel kell fedezni a lehetséges hibákat, és még a munka megkezdése előtt ki kell küszöbölni azokat. Akkor a rendszer közvetlenül az indítás után hibátlanul fog működni, és nem fogja zavarni a tulajdonosokat rövidzárlatokkal, vezetékek meggyulladásával és biztosítékok kiütésével.

1. módszer: Összeállítás hűtőszekrényből

A hőszivattyú saját kezű összeszereléséhez egy régi hűtőszekrény hátulján elhelyezett tekercset vesznek le. Ezt az alkatrészt kondenzátorként használják, és egy magas hőmérsékletnek ellenálló, nagy szilárdságú tartályba helyezik. Ráerősítik a jól működő kompresszort, és párologtatóként egy egyszerű műanyag hordót használnak.

Ha a szivattyú készítéséhez egy nagyon régi hűtőszekrényt használnak, jobb, ha a freont újra cserélik benne. Ezt egyedül nem lehet megtenni, ezért meg kell hívni egy szakembert speciális felszereléssel. Gyorsan kicseréli a munkaközeget, és a rendszer a kívánt üzemmódban fog működni.

Az előkészített elemeket összekapcsolják egymással, majd a létrehozott egységet polimer csövek segítségével csatlakoztatják a fűtési rendszerhez, és hozzákezdenek a berendezés üzemeltetéséhez.

A hűtőszekrényből történő hőszivattyú-összeszerelés lépésről lépésre történő útmutatóját ebben a cikkben írjuk le.

2. módszer: Hőszivattyú klímaberendezésből

A hőszivattyú elkészítéséhez a légkondicionálót módosítják, és egyes alapvető egységek átrendezését végzik el. Először a kültéri és beltéri egységet felcserélik.

Az alacsony potenciálú hő átviteléért felelős párologtatót nem telepítenek külön, mivel az az egység beltéri egységében található, a hőenergiát átadó kondenzátor pedig a kültéri egységben van. Hőhordozóként mind a levegő, mind a víz megfelelő.

Ha ez a szerelési változat nem kényelmes, a kondenzátort külön tartályba telepítik, amely a fűtési forrás és a hőhordozó közötti megfelelő hőcserére szolgál.

Magát a rendszert négyjáratú szeleppel látják el. Ehhez a munkához általában olyan szakembert hívnak, aki rendelkezik a szakmai készségekkel és tapasztalattal az ilyen jellegű tevékenységek elvégzésében.

A modern split-rendszerek alacsony hőmérsékleten kevéssé hatékonyak, ezért a szakemberek nem javasolják ezek használatát hőszivattyúk saját készítéséhez.

A harmadik változatban a légkondicionálót teljesen szétszerelik alkatrészeire, majd ezekből a hagyományos, általánosan elfogadott séma szerint (párologtató, kompresszor, kondenzátor) szerelik össze a szivattyút. A kész készüléket a házat fűtő berendezéshez csatlakoztatják, és megkezdik a használatát.

Az oldalon található egy cikksorozat a hőszivattyúk saját kezű készítéséről, javasoljuk, hogy ismerkedjen meg velük:

1. Hogyan készítsen hőszivattyút otthona fűtéséhez saját kezűleg: működési elv és összeszerelési rajzok
2. Hogyan készítsen levegő-víz hőszivattyút: felépítési rajzok és önálló összeszerelés

Tippek a rendszer kiválasztásához

A „föld-víz” típusú berendezés telepítése drágább, mint az összes többi változat, mert függőleges elhelyezés esetén mély földmunkákat, vízszintes vezetékfektetés esetén pedig nagy szabad területet igényel a telken.

Ezek a paraméterek korlátozzák a rendszer használatát, és jelentősen csökkentik annak vonzerejét.

A "víz-víz" szivattyú telepítésének is vannak bizonyos korlátai. Ha a közelben van egy elérhető víztározó, a rendszer elhelyezhető abban. Nyílt víz hiányában kutak és elvezető kutak fúrására lesz szükség, ami szintén nem olcsó.

A "levegő-víz" szivattyú telepítése nem okoz problémát, és akár többlakásos épületekben is megfelelően működhet, de kemény, alacsony hőmérsékletű teleken a hatékonysága csökken, és annak fenntartásához párhuzamos energiaforrásra van szükség.

Azonban a geotermikus fűtés kialakítása végül megtéríti a költségeit, és ingyenes erőforrást kezd termelni, lehetővé téve a tulajdonosok számára, hogy a lehető legkényelmesebb, legkellemesebb és legkomfortosabb körülmények között éljenek, anélkül hogy nagy összegeket költenének közüzemi díjakra.

Következtetések és hasznos vidéó a témából

A videóban szemléletesen bemutatják, hogyan alakítottak ki egy gázszilikát tömbből épült nagy házban egy "levegő-víz" geotermikus hőberendezésen alapuló fűtési rendszert. Feltárnak néhány érdekes részletet a berendezés telepítésével kapcsolatban, és elhangzanak a havi közüzemi díjak valós számai.

Hogyan működik a "talaj-víz" berendezés. Részletes leírás egy geotermikus hőszivattyúk telepítésével foglalkozó szakembertől, ajánlások és hasznos tanácsok otthoni barkácsolóknak egy szakembertől, aki a saját területén profi.

A berendezés egy valós felhasználója osztja meg tapasztalatait a geotermikus hőszivattyúról.

Egy profi szerelő elmeséli, hogyan lehet otthoni körülmények között hőszivattyút készíteni egy erős kompresszor és csöves hőcserélő alkatrészek alapján. Részletes, lépésről lépésre haladó útmutató.

A magánháztartás fűtésére szolgáló geotermikus szivattyú sikeres módja a kényelmes életkörülmények megteremtésének még ott is, ahol nem állnak rendelkezésre központi kommunikációs rendszerek és a megszokottabb energiaforrások.

A rendszer kiválasztása az ingatlan földrajzi elhelyezkedésétől és a tulajdonosok anyagi lehetőségeitől függ.

Van tapasztalata geotermikus hőszivattyú készítésében? Kérjük, ossza meg információit olvasóinkkal, ajánlja fel saját összeszerelési változatát. Megjegyzéseket és saját barkácsolási fotóit az alábbi űrlapon hagyhatja.