Bomba de calor geotérmica faça você mesmo para aquecer uma casa: dispositivo, projeto, automontagem

Você pode organizar o aquecimento e o fornecimento de água quente para uma casa particular de diferentes maneiras, por exemplo, conectando-se às comunicações de fornecimento de gás central ou mudando os sistemas de aquecimento para o consumo de eletricidade. Você concorda?

Ou você pode montar uma bomba de calor geotérmica com suas próprias mãos e usar efetivamente o calor da terra para criar condições de vida confortáveis. Claro, este é um processo bastante trabalhoso, mas para aqueles que são pelo menos um pouco versados ​​em tecnologia, não será difícil.

Em nosso artigo falaremos sobre os princípios de funcionamento e tipos de instalações geotérmicas. Diremos a você como construir você mesmo uma bomba de calor a partir de materiais improvisados. Além disso, no artigo você encontrará conselhos de especialistas sobre a escolha de geoagregados. E os vídeos postados revelarão os segredos de instalação e princípios de operação das bombas geotérmicas.

Como funciona uma unidade geotérmica?

O algoritmo de funcionamento de uma bomba de calor geotérmica baseia-se na transferência de calor de uma fonte com baixo potencial de energia térmica para o refrigerante. A terra aqui desempenha o papel de radiador no verão e é uma fonte ativa de calor no inverno.

A diferença nas temperaturas do solo ajuda a melhorar a eficiência geral do sistema e ajuda a reduzir os custos operacionais reais.

O funcionamento de uma bomba de calor geotérmica é baseado em um fenômeno denominado inércia térmica. A temperatura da Terra a uma profundidade de 6 metros e abaixo corresponde quase exatamente à temperatura média anual do ar na região e varia muito pouco ao longo do ano civil.

Na prática, o refrigerante atual entra em uma tubulação localizada no solo e é aquecido em vários graus. Em seguida, a composição entra em uma unidade de troca de calor (ou evaporador) e transfere a energia térmica acumulada para o circuito interno do sistema.

O princípio de funcionamento das instalações geotérmicas é semelhante ao funcionamento dos sistemas de refrigeração. É por isso que alguns tipos de bombas de calor são utilizadas com sucesso como condicionadores de ar no verão e com a ajuda delas resfriam o ar em instalações residenciais.

O refrigerante operando no circuito externo é aquecido no evaporador, convertido em gás e enviado ao compressor. Lá ele se contrai sob a influência da alta pressão e fica ainda mais quente.

O gás quente passa para o dispositivo de condensação e transfere energia térmica para o refrigerante de trabalho do sistema interno responsável pelo aquecimento da casa. Ao final do processo, o refrigerante, tendo perdido calor, retorna ao ponto inicial no estado líquido.

Quais são os tipos de instalações geotérmicas?

As bombas de calor geotérmicas diferem entre si no tipo de refrigerante nos contornos internos e externos da estrutura. A energia do dispositivo é obtida do solo, da água (lençol subterrâneo ou de um reservatório natural aberto) ou do ar.

No interior das instalações residenciais, o recurso térmico é utilizado para aquecimento de ambientes, aquecimento de água e ar condicionado.Dependendo da combinação de elementos e funções utilizadas, os sistemas são classificados em tipos: “terra-água”, “água-água” e “ar-água”.

Opção 1. Montagem usando tecnologia de água subterrânea

Uma bomba terra-água é uma das opções alternativas de aquecimento mais eficazes para instalações residenciais. O princípio do seu funcionamento resume-se à selecção da energia térmica do solo através de sondas ou colectores e à sua transferência para o sistema de aquecimento de água doméstico.

As bombas de calor geotérmicas terra-água são dispositivos avançados de alta tecnologia. Eles são excepcionalmente confiáveis ​​e demonstram um alto nível de eficiência. Não requerem intervenção constante dos proprietários no seu trabalho, mas requerem um serviço profissional

Uma instalação especial auxilia na implementação da tecnologia, composta por um trocador de calor geotérmico localizado abaixo da profundidade de congelamento real do solo, e diretamente uma bomba de calor que funciona como um refrigerador, apenas no sentido inverso (ciclo reverso de Carnot).

Como funciona o dispositivo

A instalação de “água subterrânea”, que aquece instalações residenciais a partir do calor renovável produzido pelo solo, funciona de acordo com o seguinte algoritmo:

1. O fluido de trabalho (salmoura ou anticongelante), movendo-se ao longo do circuito geotérmico, mede a temperatura do solo e é transferido através de uma bomba para um trocador de calor - evaporador. Lá ele libera o calor coletado para o freon e, tendo ficado 2-5°C mais frio, retorna ao seu ponto inicial.
2. Freon enriquecido com energia térmica evapora e, tendo assumido o estado gasoso, entra na unidade compressora. Lá, a temperatura do gás aumenta devido às formas de compressão e condensação.
3. A energia térmica é transferida para o refrigerante no sistema de aquecimento doméstico e o freon assume novamente a forma líquida. Sua pressão cai após passar pela válvula de expansão do sistema e o refrigerante retorna ao evaporador para ganhar outra porção do recurso.

Como resultado deste procedimento, o volume de energia térmica retirado do solo e transferido para o sistema de aquecimento de um edifício residencial é mais de 4 vezes maior que a quantidade de energia elétrica gasta para garantir o correto funcionamento da unidade compressora, bomba de circulação e unidade de controle.

Uma mistura de glicol com bom índice de viscosidade, água com álcool ou solução salina - estes são os líquidos anticongelantes utilizados no sistema de água terrestre. Eles são ecologicamente corretos, recebem calor de forma eficiente e o transportam para a estação de bombeamento

Um bônus adicional é que o sistema tem a capacidade de trabalhar na direção oposta, ou seja, para resfriamento. É verdade que a perda de eficiência chega a 20%, mas considera-se justificada, dada a elevada capacidade de aquecimento do equipamento.

Opções para colocação de sistemas de águas subterrâneas

Para criar o contorno externo do sistema de água subterrânea, são utilizados tubos de polímero de alta resistência e boas características de desempenho. Eles são colocados horizontalmente, colocados no fundo do poço de uma forma que lembra a disposição das comunicações para complexos de “piso quente”.

A bomba de calor solo-água é confiável, eficiente e silenciosa em operação, mas sua instalação custa muito dinheiro e leva muito tempo (pelo menos 1 mês para atividades de construção, instalação e ajuste).Este ponto deve ser levado em consideração antes de escolher um sistema de aquecimento deste tipo.

Na instalação, é utilizada uma área de 25 a 50 metros quadrados. m para cada quilowatt individual de potência da bomba instalada. A profundidade do poço é escolhida abaixo da linha de congelamento, e as dimensões exatas e o passo da colocação do tubo são determinados por cálculos adicionais.

Para os proprietários de grandes propriedades que optaram por uma bomba de calor geotérmica terra-água para aquecer a sua casa, é aconselhável a instalação de colectores horizontais. Para proprietários de pequenos lotes, a instalação de sondas de profundidade é mais adequada, pois penetram profundamente no solo e não “consomem” a área útil próxima à casa

Os territórios onde são organizadas as comunicações dos sistemas geotremais terrestres-água não são mais utilizados para necessidades agrícolas. Eles podem ser usados ​​​​para criar um lindo gramado ou um canteiro de flores com flores anuais.

A instalação vertical é muito mais problemática e envolve a utilização de equipamento profissional. No local, por meio de uma sonda de perfuração, é perfurado um poço com profundidade de 20 a 150 m, uma sonda geotérmica especial é baixada nele e conectada a uma bomba que fornece fluido de trabalho ao sistema de aquecimento doméstico.

Uma sonda vertical para um sistema geotérmico solo-água consiste em uma cabeça com tubos conectados. Está imerso em poço com profundidade igual ou superior a 18 m. O número exato de poços e sondas, a profundidade de imersão necessária e o diâmetro real do gasoduto são calculados separadamente para cada caso particular, com base nas informações obtidas como resultado da exploração geológica realizada por especialistas no local

Tubos de sondagem que se estendem de poços perfurados entram no poço coletor. Da mesma para a bomba de calor existem 2 linhas principais (alimentação e retorno de recursos), equipadas com um revestimento isolante. O diâmetro da linha depende do volume total do sistema e da sala que precisa ser aquecida. Às vezes os parâmetros chegam a 160 mm.

De acordo com cálculos aproximados, o aquecimento de um edifício residencial com uma área de cerca de 100 m2 necessitará de cerca de 7,5 kW/h de energia. Neste caso, as sondas verticais para criar um sistema de aquecimento de água subterrânea deverão ser abaixadas no solo 110-115 metros, ou 250 m2 da área adjacente deverão ser ocupados para comunicações horizontais (+)

Devido ao facto de em profundidade a temperatura do solo ser sempre mais elevada e mais estável devido à influência do núcleo terrestre, o método vertical de colocação do sistema de aquecimento é reconhecido como o mais eficaz. Demonstra um alto nível de eficiência e opera de forma confiável por muitos anos, sem falhas ou avarias.

Opção 2. Características das bombas de calor água-água

Um sistema geotérmico água-água utiliza a energia térmica de um recurso hídrico em sua operação. Isso é possível porque em grandes profundidades a temperatura da água, assim como do solo, permanece bastante elevada e mantém valores constantes e estáveis ​​durante todo o ano.

Para montar um sistema água-água e obter energia térmica de baixo potencial, pode-se utilizar reservatórios abertos (lagos, rios), poços, furos e até águas residuais provenientes de ciclos tecnológicos de produção industrial (abastecimento reverso de água).

Não existe nenhuma diferença estrutural fundamental entre as bombas de calor solo-água e água-água. Mas os menores custos financeiros e trabalhistas são necessários para um complexo construído em um reservatório aberto.Atividades de perfuração em grande escala não são necessárias para a instalação.

O material do tubo com o refrigerante é simplesmente equipado com um peso, imerso em água e conectado ao sistema de aquecimento doméstico por meio de comunicações de conexão.

No entanto, esta opção só é possível se o terreno estiver próximo da água e todas as partes de comunicação do sistema estiverem sob o controle dos proprietários. Se não houver acesso a águas abertas, o potencial das águas subterrâneas é utilizado.

É verdade que isto implica sérios trabalhos de escavação e construção de estruturas complexas, por exemplo, um poço adicional concebido para descarregar a água que passa pela unidade de troca de calor.

Ao instalar uma bomba de calor água-água, não são instalados um, mas dois poços. A água de trabalho é conduzida por um e, após passar por um trocador de calor, é redirecionada para o segundo, que está localizado no sentido de movimentação dos fluxos terrestres. Durante a colocação é necessário levar em consideração que o poço receptor deve estar localizado a pelo menos 6 metros do poço de saída e deve estar a jusante

Geralmente instalações água-água instalado onde não é possível conectar comunicações centrais ou usar outros tipos de refrigerantes.

Os especialistas afirmam que o aquecimento alternativo deste tipo é extremamente eficaz em edifícios modernos que apresentam perda mínima de calor.

Ao fabricar e instalar sistemas de aquecimento geotérmico água-água com as próprias mãos, é muito importante utilizar materiais com alto nível de resistência à corrosão, congelamento e outras manifestações agressivas do ambiente externo. Assim o equipamento durará muito tempo e não causará problemas ao proprietário

Se a casa estiver bem isolada, protegida de correntes de ar, umidade e penetração de ar gelado, ou construída com modernas tecnologias de isolamento térmico, o custo do sistema de aquecimento é significativamente reduzido devido à oportunidade de adquirir equipamentos de bombeamento de potência muito menor.

Opção nº 3. Arranjo de sistemas ar-água

A bomba de calor ar-água utiliza o recurso energético natural mais acessível, ilimitado e renovável - o ar. O equipamento opera através de ventiladores e evaporadores combinados em um único complexo.

É mais eficaz em temperaturas até -15°C. Com desempenho mais agressivo, perde parte significativa da potência.

Uma bomba de calor ar-água custa significativamente menos do que os modelos água-água e solo-água. O módulo é adequado para regiões com invernos relativamente quentes. Nas regiões frias do norte, onde as geadas excedem -20...25°C, a instalação de equipamento de ar é considerada impraticável

A unidade é extremamente conveniente porque não exige que os proprietários de uma residência particular tenham equipamentos especiais para instalação e trabalhos de instalação complexos.

Não requer escavação de terrenos, perfuração de poços e outras atividades de mão-de-obra intensiva. Fácil de instalar e não ocupa muito espaço. Ele pode funcionar corretamente quando colocado no telhado de uma área residencial.

Você pode instalar uma bomba geotérmica ar-água em um local próximo a edifícios residenciais. Funciona silenciosamente e tem uma aparência moderna e atraente que não prejudica o design geral da área

As principais vantagens do equipamento incluem o funcionamento quase silencioso e a possibilidade de reaproveitar o calor liberado da sala aquecida na forma de exaustão de ar, água, gás, fumaça, etc.

Os próprios proprietários realizam a manutenção do sistema:

• limpar as pás do ventilador e grades de proteção na unidade de evaporação contra poeira, pequenos detritos e folhas;
• lubrificar o compressor composição especial especificada nas instruções do fabricante;
• troque o óleo em unidades de potência (ventilador, compressor) com determinada frequência;
• verifique a integridade do cabo de alimentação fonte de alimentação e tubulação de cobre através da qual o refrigerante circula pelo sistema.

Além dessas ações, os fabricantes de equipamentos de bombeamento aconselham fortemente os clientes a monitorar o estado dos sensores térmicos que refletem o funcionamento da unidade de controle.

Devem ser limpos, removendo cuidadosamente poeira e manchas de óleo da superfície. Isto prolongará a "vida" desistemas ar-ar e tornará o processo operacional mais simples e confortável.

Como fazer uma unidade com as próprias mãos?

Independentemente da opção de recurso (terra, água ou ar) escolhida para aquecimento, será necessária uma bomba para o correto funcionamento do sistema.

Este dispositivo consiste nos seguintes elementos:

• unidade compressora (elemento intermediário do complexo);
• evaporador, transferindo energia de baixo potencial para o refrigerante;
• válvula de aceleração, através do qual o refrigerante retorna ao evaporador;
• capacitor, onde freon libera energia térmica e é resfriado à sua temperatura original.

Você pode comprar um sistema completo do fabricante, mas custará uma quantia decente.Quando não há dinheiro grátis em mãos, vale a pena fazer com as próprias mãos uma bomba de calor com as peças à sua disposição e, se necessário, adquirir as peças de reposição que faltam.

Ao planejar a instalação de um sistema de aquecimento geotérmico em uma casa particular, primeiro você precisa tomar cuidado para reduzir o nível de perda de calor. Para isso, as paredes devem ser isoladas com material especial, as portas e caixilhos das janelas devem ser equipadas com almofadas de espuma e o piso e o teto devem ser protegidos com painéis de espuma. Então a quantidade máxima de calor liberada pela bomba permanecerá dentro da sala.

Quando for tomada a decisão de fazer a sua própria bomba de calor, é necessário verificar definitivamente o estado da fiação elétrica e do medidor elétrico da casa.

Se estes elementos estiverem desgastados e antigos, é necessário inspecionar todas as áreas, identificar possíveis falhas e eliminá-las antes de iniciar os trabalhos. Assim, o sistema funcionará perfeitamente imediatamente após a inicialização e não incomodará os proprietários com curtos-circuitos, incêndios na fiação ou plugues quebrados.

Método 1. Montagem da geladeira

Para montar a bomba de calor com as próprias mãos, retire a bobina localizada na parte traseira do refrigerador antigo. Esta peça é utilizada como capacitor e é colocada em um recipiente de alta durabilidade e resistente a temperaturas agressivas. Um compressor funcionando corretamente é conectado a ele e um simples barril de plástico é usado como evaporador.

Se uma geladeira muito antiga for usada para criar uma bomba, é melhor substituir o freon por uma nova. Você não conseguirá fazer isso sozinho, então terá que convidar um especialista com equipamento especial. Ele substituirá rapidamente o fluido de trabalho e o sistema funcionará no modo desejado

Os elementos preparados são conectados entre si e, em seguida, a unidade criada é conectada ao sistema de aquecimento através de tubos de polímero e inicia-se o funcionamento do equipamento.

As instruções passo a passo para montar uma bomba de calor de um refrigerador são descritas em Este artigo.

Método #2. Bomba de calor do ar condicionado

Para fazer uma bomba de calor, o ar condicionado é modificado e alguns componentes principais são redesenhados. Primeiro, as unidades externas e internas são trocadas.

O evaporador, responsável pela transferência de calor de baixo teor, não é instalado adicionalmente, pois está localizado no bloco interno da unidade, e o condensador que transmite energia térmica está localizado no bloco externo. Tanto o ar quanto a água são adequados como refrigerantes.

Se esta opção de instalação não for conveniente, o condensador é instalado em um tanque separado projetado para a correta troca de calor entre o recurso de aquecimento e o refrigerante.

O próprio sistema está equipado com uma válvula de quatro vias. Para este trabalho costuma ser convidado um especialista com qualificação profissional e experiência na realização de eventos deste tipo.

Os sistemas split modernos são ineficazes em baixas temperaturas, por isso os profissionais não recomendam usá-los para fazer você mesmo bombas de calor

Na terceira opção, o ar condicionado é completamente desmontado em seus componentes e, a partir deles, uma bomba é montada de acordo com o esquema tradicional geralmente aceito: evaporador, compressor, condensador. O aparelho finalizado é conectado ao equipamento de aquecimento da casa e começa a ser utilizado.

O site traz uma série de artigos sobre como fazer bombas de calor com as próprias mãos, recomendamos que você leia:

1. Como fazer com as próprias mãos uma bomba de calor para aquecer uma casa: princípio de funcionamento e diagramas de montagem
2. Como fazer uma bomba de calor ar-água: diagramas de dispositivos e automontagem

Dicas para escolher um sistema

A instalação de equipamentos terra-água é mais cara do que todas as outras opções, pois requer escavação profunda quando o equipamento está localizado verticalmente ou uma grande área livre ao estabelecer comunicações horizontalmente.

Estes parâmetros limitam a utilização do sistema e reduzem significativamente a sua atratividade.

A instalação de uma bomba água-água também tem algumas limitações. Se houver um corpo de água acessível próximo, você poderá colocar o sistema nele. A falta de águas abertas implicará a perfuração de poços e poços de drenagem, o que também não é barato.

Uma bomba ar-água não apresenta problemas de instalação e pode funcionar corretamente mesmo em edifícios de apartamentos, mas em invernos rigorosos com baixas temperaturas, a sua eficiência diminui e é necessária uma fonte de energia paralela para apoiá-la.

No entanto, arranjo de aquecimento geotérmico Com isso, compensa seus custos e passa a produzir um recurso gratuito, permitindo aos proprietários viver nas condições mais convenientes, agradáveis ​​​​e confortáveis, sem gastar muito dinheiro com utilidades.

Conclusões e vídeo útil sobre o tema

O vídeo mostra claramente como um sistema de aquecimento baseado em equipamento de aquecimento geotérmico ar-água é instalado em uma grande casa feita de bloco de silicato de gás. São reveladas algumas nuances interessantes em relação à instalação dos equipamentos e divulgados os números reais das contas de serviços públicos do mês.

Como funciona o equipamento terrestre-água.Uma descrição detalhada de um especialista na instalação de caldeiras térmicas geotérmicas, recomendações e dicas úteis para artesãos domésticos de um profissional da sua área.

Um verdadeiro utilizador do equipamento partilha as suas impressões sobre a bomba de calor geotérmica.

Um mecânico profissional ensina como fazer uma bomba de calor em casa usando um compressor potente e peças tubulares de troca de calor. Instruções detalhadas no modo passo a passo.

Uma bomba geotérmica para aquecimento de uma residência privada é uma forma bem sucedida de criar condições de vida confortáveis, mesmo quando não estão disponíveis sistemas de comunicação centralizados e fontes mais convencionais de recursos energéticos.

A escolha do sistema depende da localização territorial do imóvel e da capacidade financeira dos proprietários.

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