用于家庭供暖的自己动手做地热热泵：设备、设计、自组装

热泵的优点

带有热泵的供暖系统的优点包括：

1. 经济效率。以 1 kW 的电能为代价，您可以获得 3-4 kW 的热量。这些是平均指标，因为。热转换系数取决于设备类型和设计特点。
2. 环境安全。在热力装置运行期间，燃烧产物或其他潜在危险物质不会进入环境。该设备是臭氧安全的。它的使用使您可以在不损害环境的情况下获得热量。
3. 应用的多样性。在安装由传统能源驱动的供暖系统时，房主变得依赖垄断者。太阳能电池板和风力涡轮机并不总是具有成本效益。但是热泵可以安装在任何地方。最重要的是选择正确的系统类型。
4. 多功能性。在寒冷的季节，这些装置可以为房子供暖，而在夏季炎热的时候，它们可以在空调模式下工作。该设备用于热水系统，连接到地暖的轮廓。
5. 操作安全。热泵不需要燃料，运行过程中不排放有毒物质，设备单元最高温度不超过90度。这些加热系统并不比冰箱更危险。

没有理想的设备。热泵可靠、耐用且安全，但其成本直接取决于功率。

为 80 平方米的房屋提供全面供暖和热水供应的优质设备。将花费大约 8000-10000 欧元。自制产品是低功耗的，它们可以用来加热个人房间或杂物间。

安装效率取决于房屋的热损失。仅将设备安装在提供高绝缘水平且热损失指标不高于 100 W / m2 的建筑物中才有意义。

设备可靠，很少发生故障

如果是自制的，那么选择高质量的压缩机很重要，最重要的是 - 从经过验证的品牌的冰箱或空调中选择

水热采暖实施方案

迄今为止，使用最广泛的是三种完全不同的地下供暖方案。为确保房屋供暖的最大效率，外部地下电路的总面积应为住宅建筑供暖面积的 2.5 倍。

以下类型的地热供暖用于自主供暖：

1. 水下选项。
2. 水平书签。
3. 施工良好。

在每种情况下，选择一种或另一种地热供暖方式将取决于房屋的面积、房主的经济能力以及该地区的特点。水下选项可用于附近有深水体且在冬季不会冻结到底部的情况。

有几种类型的铺设这种加热

水平书签

这种水热加热选项涉及在房屋附近建造一个基坑，其深度将比土壤的冰点深 2 米。因此，要为面积为100平方米的私人住宅供暖，就需要挖一个深度超过3米，总面积为250平方米的坑。

如果场地的可用面积允许制作这样的坑，那么水平铺设将是私人住宅地热供暖的最佳选择。在坑内，铺设了一个管道系统，非冷冻冷却剂通过该管道系统循环。外部加热回路被引入房屋并连接到热交换器。

该方案实施地热供暖的优点中，习惯上将其效率、易于布置和降低安装外部电路的成本单独列出。同时，有必要考虑到正确计算坑体积的强制性要求，这并不总是可以放置在一小块土地上。

地热家庭取暖：

水下选项

居住在湖泊和河流附近的私人房屋的业主经常选择使用水下选项的水热供暖选项。只需要考虑外轮廓的位置，它放置在4米多的深度，排除了湖泊或河流冻结到底部的可能性。电路的地下和地上部分，直接从湖岸到加热的私人住宅，必须是绝缘的，管道铺设在地下，深度低于土壤的冰点。

使用水下选项可以简化私人住宅供暖系统的布置，因为不需要进行昂贵和复杂的土方工程。外部回路将被水的热量加热，然后将加热的冷却剂供应到系统中，确保设备的可操作性。

热液井的执行

为组织自主供暖而实施地热井是最佳选择，可以显着降低房主的成本。该井被钻到 30-50 米的深度，这提高了加热效率，因为在很深的地方，地球的温度将高于地表本身。

钻井是安装这种加热装置的最有效方法之一。

如今，许多为私人住宅配备自主地热供暖系统的房主选择了打井选项，这大大简化了电路的铺设。在这种情况下，可以确保所用设备的最大效率，即使在小区域内，您也可以使用这些现代技术的所有可能性。

通过在深井中铺设外部电路来为私人住宅供暖，可以将房屋内自动供暖的总成本降低 20-30%。由于深回路冷却液的加热温度高，可以使用小容量的加热装置，简化了设备的安装，降低了成本，同时为私人住宅提供了最大的便利。

1 它是如何工作的

热泵是一组设备，其任务是收集热能并将其传递给消费者。热能的来源可以是温度在1度以上的任何介质或物体。为了更好地了解这些设备的工作原理，您应该熟悉它们的功能特性：

• 该装置本身不产生热能。
• 热泵需要电力才能运行。
• 该设备的工作原理基于卡诺循环，该循环用于所有制冷装​​置。

最近，制造热泵的技术有了显着提高。现代单位能够从温度高达 -30 度的空气以及水和土壤中获取热能 - 高达 2 度。氟利昂是卡诺循环中的工作流体。这种气态物质在低于零的温度下开始沸腾。制冷剂在两个热交换室中依次蒸发和冷凝，同时从环境中吸收能量。然后他将其运送给消费者。

热泵的方案类似于空调工作制热的工作原理：

• 当氟利昂处于液态时，制冷剂通过热交换器的管道循环。从环境中获取热能，氟利昂沸腾并开始蒸发。
• 然后气体进入压缩机，将压力增加到所需值。结果，制冷剂的沸点升高，物质在更高的温度下冷凝。
• 通过内部热交换室，氟利昂将累积的能量释放给冷却剂，并再次进入液态。
• 之后，气体进入接收器和节流阀。当物质压力降低时，重复工作循环。

在家自己动手地热供暖

完全可以自行安装并投入运行地热供暖。但是，在工作过程中可能会遇到困难。首先，这涉及在地面上安装外部电路。因此，在缺乏必要技能的情况下，建议将系统的调整委托给专业人士进行计算并安装整个地热供暖系统。

初步计算

为了使地热供暖能够达到计划的效果，需要进行计算。他们将帮助您选择抽水设备的功率。不同保温等级的建筑物的近似数字是不同的。因此，要加热一平方米，您将需要：

• 没有隔热 - 120 W;

• 传统隔热 - 80 W;

• 具有节能绝缘 - 40 瓦。

对于计算，您还需要确定房屋热量损失的数字。例如，如果对于面积为 180 平方米的住宅楼。具有高质量隔热的仪表，热损失为 9 千瓦/天，则设备必须提供 216 千瓦时（9 千瓦 x 24 小时）的功率。考虑到不同时间热损失可能不同的事实，允许 10-20% 的余量。因此，地热供暖系统的最终泵输出应为 10.8 kW。

计算时，重要的是要考虑一些要点。这些包括井水平的土壤温度

在俄罗斯中部，它保持在 + 8 ... + 10 度以内（深度为 15-20 米）。采用水平布置的加热系统外电路，每米的功率为 50 kW。确切的数字取决于地质条件（湿度、地下水的存在）。不同的土壤给出不同的指标：

• 干土 - 25 W / m;

• 湿基板 - 45-55 W / m;

• 硬石 - 85 W / m;

• 地下水的存在 - 110 W / m。

采暖系统是如何安装的

供水系统很少见，最需要的是通过地面的地热供暖。因此，第一阶段的工作与钻井或挖坑有关。使用特殊设备将凹槽加工到 20 到 100 米的深度。坑底覆盖着沙子。此外，塑料管道铺设在完成的凹槽或沟槽中，能够承受约 6 bar 的压力。这些管道将充当探针。

安装时采用三、四线管材，边段采用字母“U”形连接。外轮廓可以购买现成的或独立组装的。

当安装地热供暖系统的工作中最困难的部分完成时，他们开始连接泵。这种方法的接线类似于传统加热系统的接线。

设备的工作原理

凡是接触到采暖性价比问题的人，“热泵”这个名字是家喻户晓的。尤其是与“陆-水”、“水-水”、“水-空气”等术语结合使用。这样的 带 Frenett 装置的热泵 几乎没有任何共同点，除了名称和最终结果可能以热能的形式出现，最终用于加热。

根据卡诺原理运行的热泵作为一种具有成本效益的组织供暖方式和环保系统都非常受欢迎。如此复杂的设备的运行与自然资源（地球、水、空气）中所含低势能的积累以及将其转化为具有高潜力的热能有关。 Eugene Frenette 的发明以完全不同的方式排列和运作。

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E. Frenett 开发的热生成系统不能无条件地归于热泵类。根据设计和技术特点，这是一个加热器

该单位在其工作中不使用地质或太阳能资源。它内部的油冷却剂被旋转金属盘产生的摩擦力加热。

泵的工作体是一个充油的气缸，旋转轴位于其中。这是一根钢棒，配有相距约 6 厘米的平行圆盘。

离心力将加热的冷却剂推入连接到设备的线圈中。加热的油在顶部连接点流出仪器。冷却后的冷却液从下方返回

外貌 弗雷内特热泵

在操作期间预热设备

主要结构件

其中一个模型的实际尺寸

该装置的工作原理是利用摩擦过程中释放的热能。该设计基于彼此不靠近但有一定距离的金属表面。它们之间的空间充满了液体。该装置的部件在电动机的帮助下相对于彼此旋转，外壳内并与旋转元件接触的液体被加热。

产生的热量可用于加热冷却剂。一些消息来源建议将这种流体直接用于加热系统。大多数情况下，传统的散热器连接到自制的 Frenett 泵上。作为加热流体，专家强烈建议使用油而不是水。

在泵运行期间，这种冷却剂会变得非常强烈。在这种情况下，水可以简单地沸腾。密闭空间中的热蒸汽会产生过压，这通常会导致管道或套管破裂。在这种情况下使用油要安全得多，因为它的沸点要高得多。

要制作 Frenette 热泵，您需要一个发动机、一个散热器、几根管道、一个钢制蝶阀、钢制圆盘、一根金属或塑料杆、一个金属气缸和一个螺母套件 (+)

有一种观点认为，这种热发生器的效率超过100%，甚至可以达到1000%。从物理和数学的角度来看，这并不是一个完全正确的说法。效率反映的能量损失不是用在加热上，而是用在设备的实际运行上。相反，关于 Frenette 泵令人难以置信的高效率的惊人声明反映了它的效率，这确实令人印象深刻。

设备运行的电力成本可以忽略不计，但由此产生的热量非常明显。例如，在加热元件的帮助下将冷却剂加热到相同的温度将需要更多的电量，可能是十倍以上。如此耗电的家用取暖器甚至不会加热。

为什么不是所有的住宅和工业场所都配备了这种设备？原因可能不同。尽管如此，水还是比油更简单、更方便的冷却剂。它不会加热到这么高的温度，而且清理漏水的后果比清理溢出的油更容易。

另一个原因可能是，当 Frenette 泵被发明时，集中供暖系统已经存在并成功运行。将其拆解换成热发生器，成本太高，带来很多不便，所以甚至没有人认真考虑过这个方案。正如他们所说，最好的人是好的敌人。

热泵的工作原理

房屋供暖装置的工作原理是基于物质（制冷剂）在改变状态的过程中可以释放或带走热能的事实。这个想法是冰箱功能的基础（因此，电器的后壁很热）。

用于加热的热泵功能如下：

1. 基于来自热载体的能量，进入的药剂在蒸发段被冷却 5 度。
2. 冷却后的介质进入压缩机，压缩机通过做功对其进行压缩和加热。
3. 已经很热的气体进入热交换室，在那里它把自己的热量散发给加热系统。
4. 冷凝的制冷剂返回到循环的开始。

设备

用于加热房屋的热泵由几个主要轮廓元素组成：

• 带有冷却剂的回路，可从热源中转移能量；
• 带有氟利昂的回路，它周期性地蒸发，从第一个回路吸收热能，然后再次凝结冷凝液，将热量传递给第三个回路；
• 液体循环的回路，它是加热的热载体。

为房屋供暖的热泵的运行在经济上是有利的。原因是该设备不需要高功率（因此，耗电量不超过标准家用电器的电量），但它产生的热量是消耗电量的4倍。

也不需要创建单独的接线来连接泵。

优点和缺点

在决定是否使用热泵之前，您应该熟悉其操作的优缺点。热泵的主要优点包括：

• 供暖房屋的耗电量低；
• 无需定期检查和维护，使运行热泵供暖的成本降至最低；
• 允许安装在任何区域。该泵可以与空气、土壤和水等热能源一起工作。因此，几乎可以将其安装在计划建造房屋的任何地方。在远离燃气总管的条件下，该设备是最合适的加热方法。即使没有电，使用以汽油或柴油为基础的驱动也可以保证压缩机的运行；
• 房子的供暖是自动进行的。不需要添加燃料或进行其他操作，例如在锅炉设备的情况下；
• 没有有害气体和物质对环境的污染。使用的所有制冷剂都是完全安全和环保的；
• 消防安全。房屋住户永远不会因热泵过热而发生爆炸或损坏的危险；
• 即使在寒冷的冬季条件下（最高 -15 度）也可以运行；
• 用于为房屋供暖的优质热泵可以使用长达 50 年。压缩机每 20 年只需更换一次。

观看视频利弊

与任何设备一样，热泵也有某些缺点：

1. 如果环境温度低于 15 度，泵将无法工作。在这种情况下，您将需要安装第二个热源。在非常低的温度下，打开锅炉、发电机或电加热器；
2. 设备成本高。它将花费大约 350,000-700,000 卢布，并且必须花费相同的金额来建造地热站和安装设备。不仅是使用空气作为热源的热泵，还需要额外的安装工作；
3. 最好将热泵与地暖或风扇对流器结合安装，但旧建筑需要重新开发，甚至可能需要大修，这将产生额外的时间和成本。如果是从零开始建造私人住宅，则没有这样的问题；
4. 在热泵运行期间，位于带有热载体的管道周围的土壤温度降低。这会导致一些参与环境功能的微生物死亡。因此，仍然对环境造成了一些破坏，但它明显小于天然气或石油生产造成的破坏。

地热供暖系统的好处

地热供暖系统有几个优点：

• 热能的释放是泵所需电力消耗的数倍。
• 环境安全性高于其他供暖系统，因为地热供暖系统不会产生任何有害排放物。
• 为了使地热系统发挥作用，不需要燃料或额外的化学品。因此，它对业主和环境都是安全的。
• 在这种加热的操作中没有爆炸或火灾的危险。
• 如果供暖系统安装正确，在没有技术支持的情况下至少可以使用 30 年。

地热系统建设

地热系统建设

即使从名称上也可以清楚地看出，这种加热的本质是利用地球的能量。根据操作原理，它远程类似于空调或冰箱。

主要元件是连接到两个回路的热泵。

1. 内部电路就是我们熟悉的供暖系统，它由散热器和管道组成。
2. 外部 - 这是安装在地下或水库中的尺寸非常大的热交换器。在其中，冷却剂（可以是白开水或防冻剂）在达到环境温度后被提供给热泵，从那里积累的热量进入内部回路。这就是房子里的加热器加热的方式。

该系统的主要元素正是热泵 - 一种占用空间不超过燃气灶的设备。热泵的性能相当高：每使用一千瓦的能量，它就会产生高达五千瓦的热量。

热泵运行图

当然，地热供暖是迄今为止最耗时和最昂贵的。大部分资金将用于土方工程和相关设备，包括热泵。许多人想知道是否有可能节省下来并建造一个自制的热泵。要找出答案，您需要了解设备的类型和功能。

我们自己安装地热供暖

马上，我们注意到这样一个特点：那些决定用地球的热量来供暖的人将需要在这一次投入大量资金。当然，随着时间的推移，这笔费用会得到回报，因为我们不会在一两年内为自己建造住房。此外，天然气和电力价格每年都在上涨，而使用地热系统，你不知道这些价格上涨是什么。

但是，在这个系统中，大部分都会隐藏在地下。用地能加热是井和热交换器的存在。在家里，您只需要放置一个会产生热量的设备 - 通常它不会占用太多空间。

热泵的工作原理

在这样的设备上，用户将能够控制温度并提供热能。加热系统本身在外壳中的安装照常进行 - 管道和散热器的分支。如果您有私人住宅，或者建筑物本身很小，那么在这种情况下，系统的发电机会显示在单独的房间或地下室中。

热泵的工作原理

应该注意的是，几乎任何介质都有热能。为什么不使用可用的热量来加热你的家呢？热泵将对此有所帮助。

热泵的工作原理如下：热量从低电位能源传递到冷却剂。在实践中，一切都发生如下。

冷却剂通过例如埋在地下的管道。然后冷却剂进入热交换器，收集到的热能被转移到第二个回路。位于外部回路中的制冷剂加热并变成气体。之后，气态制冷剂进入压缩机，在那里被压缩。这会导致制冷剂进一步升温。热气进入冷凝器，在那里热量传递给冷却剂，冷却剂已经加热了房子本身。

家庭地热供暖：它是如何工作的

制冷系统的布置原理相同。这意味着制冷装置可用于冷却室内空气。

热泵的类型

有几种类型的热泵。但大多数情况下，设备是根据外部回路上冷却剂的性质进行分类的。

设备可以从

• 水，
• 土壤，
• 空气。

房子里产生的能量可以用于空间供暖，用于加热水。因此，有几种类型的热泵。

热泵：地下水

替代加热的最佳选择是从地下获取热能。所以，已经在六米深的地方，地球有一个恒定不变的温度。一种特殊的液体用作管道中的热载体。系统的外轮廓由塑料管制成。地下管道可以垂直或水平放置。如果管道水平放置，则必须分配大面积。在管道水平安装的情况下，不可能将土地用于农业目的。你只能安排草坪或一年生植物。

为了在地下垂直布置管道，需要打几个深达 150 米的井。这将是一个高效的地热泵，因为在地球附近很深的地方温度很高。深探头用于传热。

水泵类型

此外，可以从位于地下深处的水中获取热量。可以使用池塘、地下水或废水。

应该注意的是，这两个系统之间没有根本区别。当创建用于从储层获取热量的系统时，需要最小的成本。管道必须充满冷却剂并浸入水中。需要更复杂的设计来创建一个从地下水产生热量的系统。

气泵

可以从空气中收集热量，但在冬季非常寒冷的地区，这样的系统是无效的。同时，系统的安装也非常简单。您只需要选择并安装所需的设备。

多一点关于地热泵的工作原理

对于加热来说，使用热泵是非常有利的。面积超过400平方米的房子很快就可以收回系统成本。但是如果你的房子不是很大，那么你可以自己动手做一个供暖系统。

首先你需要买一个压缩机。配备传统空调的设备是合适的。我们将它安装在墙上。您可以制作自己的电容器。有必要用铜管制作线圈。它被放置在一个塑料盒中。蒸发器也是壁挂式的。只能由专业人员进行焊接、重新填充氟利昂和类似工作。无能的行动不会带来好的结果。此外，您可能会受伤。

在热泵投入运行之前，有必要检查房屋的电气化状况。仪表的额定功率应为 40 安培。

自制地热热泵

请注意，自己创造的热泵并不总是能达到预期。其原因是缺乏正确的热计算。系统动力不足，维护成本不断上升

因此，准确地进行所有计算非常重要。

安排地热供暖的选项

外轮廓的排列方法

为了尽可能多地利用地球的能量来加热房屋，您需要为外部电路选择合适的电路。事实上，任何介质都可以成为热能的来源——地下、水或空气。

但重要的是要考虑天气条件的季节性变化，如上所述。

目前，由于地球的热量，两种类型的系统很常见，它们可以有效地用于加热房屋 - 水平和垂直。关键的选择因素是土地的面积。用地球的能量为房屋供暖的管道的布局取决于此。

除此之外，还考虑以下因素：

• 土壤成分。在多石、肥沃的地区，铺设公路的竖井很难制作；
• 土壤冻结水平。他将确定管道的最佳深度；
• 地下水的位置。它们越高，地热供暖就越好。在这种情况下，温度会随着深度的增加而升高，这是利用地球能量加热的最佳条件。

您还需要了解夏季反向能量转移的可能性。然后，私人住宅的地下供暖将不起作用，多余的热量将从住宅传递到土壤中。所有制冷系统的工作原理相同。但为此，您需要安装额外的设备。

卧式地热供暖方案

外管水平布置

安装室外高速公路的最常见方式。它便于安装，并且能够相对快速地更换管道的故障部分。

为了根据该方案进行安装，使用了收集器系统。为此，制作了几个轮廓，彼此之间的最小距离为 0.3 m。它们使用收集器连接，收集器将冷却剂进一步提供给热泵。这将确保从地球的热量中获得最大的供暖能量。

但是，有一些重要的事情要记住：

• 大院子面积。 150平方米左右的房子，至少要300平方米；
• 管道必须固定在土壤冰点以下的深度；
• 随着春季洪水期间土壤的可能移动，高速公路移位的可能性增加。

水平式地热加热的决定性优势是可以自行布置。在大多数情况下，这不需要特殊设备的参与。

地热供暖竖向图

垂直地热系统

这是从地面组织私人住宅供暖的一种更耗时的方式。管道垂直位于特殊井中

重要的是要知道这样的方案比垂直方案更有效。

它的主要优点是增加了外部回路中的水加热程度。那些。管道的位置越深，用于加热房屋的地热进入系统的量就越多。另一个因素是土地面积小。在某些情况下，外部地热供暖回路的布置甚至在房屋建造之前就在地基附近进行。

根据该方案，在获取地能供暖房屋时会遇到哪些困难？

• 定量到质量。对于垂直布置，高速公路的长度要长得多。它由较高的土壤温度补偿。为此，您需要打井深达 50 m，这是一项费力的工作；
• 土壤成分。对于石质土壤，需要使用专用钻孔机。在壤土中，为防止井脱落，安装了由钢筋混凝土或厚壁塑料制成的保护套；
• 如果发生故障或密封性丢失，维修过程会变得更加复杂。在这种情况下，利用地球的热能为房屋供暖的操作可能会出现长期故障。

但是，尽管初始成本高且安装复杂，但高速公路的垂直布置是最佳的。专家建议使用这样的安装方案。