Воздушный грунтовый коллектор | Энергоэффективный дом

На сегодняшний день существует много разных видов вентиляции, которые применяются для принудительной циркуляции воздуха дома. Однако такой вид, как грунтовой теплообменник, может быть обустроен своими руками. Он отлично подходит для использования в частном доме.

Содержание

Принцип работы грунтового воздушного теплообменника

Температура грунта на глубине около двух метров всегда одинакова – примерно +10 градусов; и это значение верно для любого региона СНГ (плюс – минус два градуса). Грунтовый теплообменник позволит «забирать» эту энергию и летом охлаждать ей воздух, экономя на кондиционировании, а зимой – подогревать и беречь тепло, вырабатываемое отопительными приборами.

Воздушный теплообменник может подогревать/охлаждать воздух на 5 градусов, а может и на 20 – это зависит от разницы температур грунта и воздуха.   

Чем больше разница температур грунта и воздуха, тем эффективнее работает устройство.

Поэтому круглый год использовать это устройство нельзя. Летом, в самую жару, теплообменник может снизить температуру с +30 до +20 градусов, зимой прогреть от -20 до 0 градусов. Но осенью и весной, когда грунт и воздух примерно одной температуры, устройство скорее вредит, чем помогает: например, в помещении, где было +12, благодаря работе теплообменника станет +8. Поэтому, делая грунтовый теплообменник своими руками, нужно продумать, как отключать его на время межсезонья.

Обычно грунтовый теплообменник используют вместе с рекуператором.

Как сделать грунтовый теплообменник

Схема принудительной приточно-вытяжной вентиляции с грунтовым теплообменником в частном доме

Схема принудительной приточно-вытяжной вентиляции с грунтовым теплообменником в частном доме

Для устройства грунтового теплообменника на участке в траншею укладывают трубу диаметром около 200 — 250 мм. Оптимальная скорость движения воздуха в трубе около 3 м/сек. Увеличивать диаметр труб не выгодно — эффективность теплопередачи растет слабо, а стоимость труб возрастает значительно.

Трубу грунтового теплообменника размещают вокруг дома на глубине не менее глубины промерзания. Для дома с заглубленным ленточным фундаментом трубу теплообменника выгодно разместить вблизи фундамента.

Трубу грунтового теплообменника размещают вокруг дома на глубине не менее глубины промерзания. Для дома с заглубленным ленточным фундаментом трубу теплообменника выгодно разместить вблизи фундамента.

Для прокладки обычно используют канализационные трубы из ПВХ. Для обеспечения лучшей передачи тепла, следует выбирать трубы с меньшей толщиной стенки. Специально для устройства грунтовых теплообменников выпускают трубы из полипропилена, которые более теплопроводны, чем из ПВХ. Кроме того, такие трубы изнутри имеют покрытие, которое препятствует развитию микроорганизмов. 

Оптимальная длина трубы грунтового теплообменника 35 — 50 м. Для дома с мелкозаглубленным фундаментом трубу теплообменника размещают на расстояние не менее 1м от фундамента.

Оптимальная длина трубы грунтового теплообменника 35 — 50 м. Для дома с мелкозаглубленным фундаментом трубу теплообменника размещают на расстояние не менее 1м от фундамента.

Длина трубы 35 — 50 метров. Чем длиннее труба, тем эффективнее теплообмен, но выше аэродинамическое сопротивление. Трасса трубы не обязательно прямолинейная — допускаются повороты.

Параллельная укладка труб уменьшает аэродинамическое сопротивление грунтового теплообменника

Параллельная укладка труб уменьшает аэродинамическое сопротивление грунтового теплообменника

Трубы в траншее укладывают с уклоном 2% в ту или иную сторону. Этот уклон необходим для стока конденсата, который может появляться в трубе летом при охлаждении теплого воздуха улицы.

Воздухозаборник с фильтром

Воздухозаборник с фильтром

На   нижней отметке трубы теплообменника устраивают сток конденсата в канализацию или в дренажный колодец, или просто в грунт — в песчаную подушку при низком уровне грунтовых вод.

Конец трубы теплообменника, на который устанавливается воздухозаборник, на участке выводят выше уровня снегового покрова. Не рекомендуется делать забор воздуха непосредственно у земли, ниже 1,5 метра от поверхности участка.Радиоактивный почвенный газ радон тяжелее воздуха и его наибольшая концентрация наблюдается как раз у поверхности земли.

Воздухозаборник, устанавливаемый на трубу, оснащают защитной металлической сеткой и фильтром. Конструкция воздухозаборника должна препятствовать проникновению в трубу осадков, птиц, грызунов, листьев, насекомых.

Другой конец трубы заводят в подвал дома, если он есть, или пропускают под фундаментом и выводят в техническое помещение на первом этаже, где установлен блок приточной вениляции.

На участке воздухозаборник приточной вентиляции в частном доме размещают на расстоянии не ближе 10 м. от источников запахов и других мест загрязнения воздуха.

Геотермальная вентиляция загородного дома

Значение вентиляции трудно переоценить. Мы не будем повторять то, что описано многократно и сосредоточимся на собственной задаче — охладить и освежить воздух в доме. Традиционные системы вентиляции могут быть достаточно дорогими при устройстве за счёт стоимости узлов и агрегатов, а также стоимости квалифицированных работ по монтажу.

В процессе эксплуатации они расходуют значительное количество электроэнергии, особенно для охлаждения воздушной массы, выделяют много тепла и создают шум. Система, описанная в этой статье, проста в монтаже, энергоэффективна, не требует специальных навыков и понятна на интуитивном уровне. Сразу стоит отметить, что за счёт простоты она обладает ограниченными функциями, однако предусматривает модернизацию на любом участке в любой удобный момент.

В нашем случае термин «рекуперация» — синоним слова «теплообмен», поэтому понятия «рекуператор» и «теплообменник» взаимозаменяемы. На физическом уровне процесс заключается в охлаждении/нагревании воздуха, в изменении его температуры за счёт расхода тепловой энергии, а затем смешивания. Как и почему это происходит, мы рассмотрим далее.

Принцип действия природного кондиционера

Привычные большинству из нас системы воздухообмена основаны на заборе свежих потоков напрямую из атмосферы и выброса отработанных туда же. Самые продвинутые системы включают в себя модуль рекуперации, в котором входящий воздух прогревается исходящим. Но что получится, если немного усложнить приточную вентиляцию, увеличив её протяжённость и разместив «лишний» фрагмент под землёй?

Грунт прогревается и промерзает лишь на сравнительно небольшой глубине. Для большинства регионов отметка в 1,5 метра является максимальной. Ниже неё располагаются слои со стабильной температурой, которая зимой держится на уровне 5–7 °C, а летом не прогревается выше 8–10 °C.

Это свойство грунта успешно используется при строительстве погребов. И при создании системы природного кондиционирования.

Весь секрет в том, что если поток воздуха пропустить сквозь этот слой почвы, то разница их температур будет стремиться к нулю. Проще говоря: зимой морозный воздух прогревается, а горячий летний — охлаждается. И эффективность такой системы полностью зависит только от её протяжённости и грамотной проектировки канала.

Затраты и перспективы окупаемости

Расходы на оборудование и его монтаж в процессе сооружения геотермального отопления зависят от мощности агрегата и от производителя.

Производителя каждый выбирает, руководствуясь собственными соображениями и сведениями о репутации и надежности того или иного бренда. А вот мощность зависит от площади помещения, которое предстоит обслуживать.


В этом рисунке кратко отражена вся суть выгоды, получаемой от применения геотермальной отопительной системы. Именно такое соотношение входящей и исходящей энергии позволяет система сначала быстро окупиться, а потом и экономить средства своего владельца (+)

Если брать в расчет именно мощность, то стоимость тепловых насосов колеблется в следующих диапазонах:

  • на 4-5 кВт – 3000-7000 условных единиц;
  • на 5-10 кВт – 4000-8000 условных единиц;
  • на 10-15 кВт – 5000-10000 условных единиц.

Если к этой сумме мы прибавим затраты, которые нужны на выполнение монтажных работ (20-40%), то мы получим сумму, которая для многих покажется абсолютно нереальной.

Но все эти затраты окупятся за вполне приемлемые сроки. В дальнейшем же вам придется оплачивать лишь незначительные расходы на электричество, необходимое для работы насоса. И это всё!

Как сделать геотермальное отопление дома своими руками
Из-за недостаточной для обогрева жилых строений эффективности геотермальных систем их используют в качестве дополнения к основным отопительным сетям или сооружают комплексно с двумя и более теплообменниками

Как показывает практика, геотермальное отопление особенно выгодно для домов, общая отапливаемая площадь которых составляет 150 кв. м. За пять-восемь лет все затраты на обустройство систем отопления в этих домах полностью окупаются.

Если геотермальное отопление не особо востребовано среди собственников частных домов, то эффективность гелеосистем уже оценили жители южных регионов. Технология сооружения солнечного отопления достаточна проста, а ее экономичность и практичность подтверждена многолетним опытом использования западными странами и нашими соотечественниками.

Дополнительная информация об альтернативных источниках энергии представлена в этой статье.

Устройство геотермальной вентиляции

Упрощенно можно сказать, что геотермальная схема представляет собой обычную систему канальной приточно-вытяжной вентиляции с размещенными под землей (ниже точки промерзания почвы) воздуховодами.

Внимание! Не используйте колена 90°, это затруднит проход воздуха и создаст шумы. Комбинируйте колена 45° (по примеру канализации).

Вентиляционная приточная система забирает воздух извне и по подземным воздуховодам транспортирует его до точки выброса внутри помещения.

Вытяжная часть вентиляционной установки может утилизировать воздух прямо на улицу или же аналогично приточной вентиляции – по подземному воздуховоду.

В этом случае подземный воздуховодный теплообменник делается двухконтурным. По внутреннему контуру удаляется отработанный воздух из помещения, а по внешнему подается свежий приточный. Таким образом, двухконтурный воздуховод выполняет еще и функцию рекуператора.

Пример расчёта расхода материалов для устройства внутренних каналов дома

Возьмём в качестве примера одноэтажный дом с расчётной вентилируемой площадью 60 м2, который будет иметь примерно 100 м2 общей площади и ориентировочные размеры 8х12 м:

  1. Труба 250 мм: 2 х 12 + 3 + 20% = 32 м.
  2. Труба 150 мм: 3 х 12 + 20% = 43 м.
  3. Крепёж: 32 + 43 / 0,7 = 107 шт.
  4. Колена, ревизии, муфты — принять за 1 шт на 3 м: 32 + 43 / 3 = 55/3 = 20 шт.
  5. Решётки: 8 шт. (по 2 на каждую комнату).
  6. Выключатели: 4 шт.
  7. Пена, герметик.
Наименование Ед. изм. Кол-во Цена Итого, руб.
Труба 250 мм пог. м 32 200 6400
Труба 150 мм пог. м 43 150 6450
Колена, ревизии, муфты шт. 20 40 800
Крепёж шт. 100 30 3000
Решётки декор шт. 4 100 400
Выключатели 2-кл. шт. 4 120 500
Утеплитель упак. 1 1000 1000
Пена, герметик, прочее 1000
Итого материал 19550
Работа 5000
Итого материал и работа 24550

Основные типы грунтовых воздушных теплообменников

Грунтовые теплообменники для вентиляции делятся на три основных группы: гравийные (бесканальные),  трубные (канальные) и безмембранные.
В бесканальных устройствах воздух проходит через подземный слой грунта. В трубных – через подземные трубы. Безмембранные теплообменники – это комбинация трубных и гравийных: в них на ровный слой гравия укладывается ровный слой полимерных плит.

При любой схеме основной канал подводящего типа соединяется с вентиляцией, и предусматривается механизм, позволяющий переключаться с режима использования теплообменника на режим использования прямого притока воздуха с улицы.

В частных домах обычно используют трубные теплообменники – они более эффективны. При этом способе в траншею укладывают трубопровод диаметром 200-2500 мм и длиной 15-50 метров: чем длиннее трубопровод, тем эффективнее будет его работа, но тем выше и аэродинамическое сопротивление. Изгибы и повороты в трубопроводе допускаются, они на эффективность работы не влияют.

Отлично, если участок большой, и есть возможность уложить одну трубу, но допускается и параллельная укладка труб, и веерная.

Обычно для того, чтобы устроить грунтовый теплообменник для вентиляции своими руками, берут полипропиленовые трубы. Трубы с большой поверхностью и меньшей толщиной стенок обладают лучшей теплопроводностью, поэтому выбор часто падает на гофрированный материал. Для стока конденсата, который появится летом, во время охлаждения горячего воздуха, трубы укладывают с уклоном в 2 градуса. Начало трубопровода на участке должно быть установлено выше обычного уровня снега и оснащено воздухозаборником с фильтром.

Рассмотрим такой теплообменник на примере устройства, сделанный пользователем нашего портала с ником Prayfor, который живет в Ровно, в одноэтажном доме площадью 160 квадратных метров. Конечно, это вспомогательная система отопления «для комфорта и экономии», основное отопление дома – электричество и газ.

Грунтовый теплооменник смонтирован из канализационных труб диаметром 160 метров. Общая длина 60 метров, плюс еще 12 метров под домом.

Трубы тепообменника уложены в отдельные траншеи на глубине от 1 до 2 метров, они веером сходятся в одну точку. В этой точке сделан дренаж, а от нее под домом идет одна двенадцатиметровая труба, которая ведет к рекуператору.

Для каждой трубы сделан свой воздухозаборник, они спрятаны в деревянные короба.

Рекуператор висит на стене котельной, а разводка воздуховодов – на неотапливаемом чердаке трубами 160 с переходом в 125 на выходе. Все они утеплены, укрыты слоем минваты (40 см), и накрыты доской толщиной 40 мм.

thumb_585.jpg

Prayfor

Сделано 6 точек подачи (4 в комнатах и 2 в гостиной) и 3 точки забора (2 в санузлах и 1 в простирочной).

Общие черты с привычными «приточкой» и «вытяжкой»

Когда речь заходит о конструктивных особенностях находящейся внутри дома системы вентиляции, то их попросту нет. Все расчёты норм циркуляции воздуха проводятся в соответствии с санитарными стандартами. А разводка рукавов приточки и вытяжки может реализоваться любым удобным способом. Но есть несколько важных моментов.

  1. Приточку лучше делать принудительную, поскольку дальнейшее увеличение протяжённости приточных каналов может затруднять естественный приток воздуха.
  2. Вытяжка обязательно выводится на уровень конька крыши, тогда можно обойтись и без её дополнения вентиляторами или привязки к розе ветров.
  3. Вход приточной шахты и выход вытяжной желательно располагать с разных сторон здания.

Схемы расположения вентиляционных рукавов подбираются в соответствии с особенностями планировки дома и потребностями его владельцев.

Гравийный грунтовый теплообменник без труб

Гравийный теплообменник имеет размеры 3,5 — 4 м. в длину, 2,5 — 3 м в ширину и не менее 0,8 м. толщина засыпки.

Гравийный теплообменник имеет размеры 3,5 — 4 м. в длину, 2,5 — 3 м в ширину и не менее 0,8 м. толщина засыпки.

Существует вариант устройства грунтового теплообменника без применения труб. Вместо труб в траншею на горизонтальном участке насыпают слой щебня или гравия крупной фракции толщиной не менее 800 мм.

Гравийный теплообменник . . . .

Эксплуатация грунтового теплообменника . . . .

Уважаемый Читатель !

Подпишитесь на канал, не забывайте ставить лайки и делиться с друзьями.

Нажимая на Палец вверх, Вы сообщаете Дзену, что подобные материалы Вам интересны и настраиваете персональную ленту Дзен на показ большего количества статей на эту тему.

Геотермальная система ГЕО ВЕНТС

Система состоит из:

  • приточно-вытяжной установки ВУТ, которая имеет свой рекуператор. Установка догревает воздух до необходимой температуры и подает воздух в помещение, используя при этом тепло от удаляемого воздуха (в холодный период года).
  • грунтового теплообменника
  • воздуховоды
  • воздухораспределительные устройства — решетки, анемостаты, диффузоры

Преимущества системы ГЕО ВЕНТС:

  • Предварительный подогрев наружного воздуха в зимний период, охлаждение и осушение наружного воздуха в лет- ний период, что снижает эксплуатационные затраты;
  • Вентиляционная установка с рекуператором ВУТ, обеспечивает передачу тепла от вытяжного воздуха приточному, в комплексе с применением в вентиляционных установках высокоэффективных энергосберегающих ЕС моторов произ- водства компании ЕВМ, позволяет значительно увеличить энергоэффективность системы;
  • Высокая инерционность системы. При резких колебаниях температуры наружного воздуха температура на глубине свыше 1,5 м остается постоянной, как и температура приточного воздуха на входе в систему воздухообмена.

Пример размещения системы в зданиях с подвальным этажом

Размещение геотермальной вентиляционной системы в доме с подвальным этажом предполагает монтаж основных элементов системы: устройства сбора и отвода конденсата, обводного клапана, переходников и приточно-вытяжной установки с рекуперацией тепла в подвальном помещении.

Принципиальная система монтажа системы ГЕО ВЕНТС в зданиях с подвальным этажем

Воздуховод грунтового теплообменника заходит в здание через отверстие в стене ниже уровня грунта. Приточно-вытяжная установка ВУТ расположена в подвале.

Пример размещения системы в зданиях без подвального этажа

При размещении элементов геотермальной вентиляционной системы в доме без подвального этажа необходимо обеспечить наличие инспекционного колодца, в котором размещается специальное устройство для сбора и отвода конденсата образующегося в трубе ГТО. Приточно-вытяжная установка и элементы системы располагаются в отведенном для нее месте в помещении.

Принципиальная система монтажа системы ГЕО ВЕНТС в зданиях без подвального этажа

Воздуховод грунтового теплообменника заходит в здание через отверстие в фундаментной плите.

Рекомендуется дополнить систему ревизионным колодцем на улице. Для отводи конденсата необходимо обеспечить уклон трубы на менее 2о. Приточно-вытяжную установку ВУТ можно расположить на чердаке здания.

Недостатки грунтового воздушного теплообменника

Наш пользователь говорит, что воздух, который попадет в дом из теплообменника, не отличается от воздуха из форточки – он такой же чистый, единственное – в нем нет уличной прохлады. Ни у кого в семье нет ощущения, что в помещение попадает воздух из грунта. Субъективно он пока что видит в этой конструкции одни плюсы.

Но воздушный грунтовый теплообменник – не самая одобряемая конструкция на FORUMHOUSE.

Минусы конструкции:

  1. Она может быть опасна для здоровья.
  2. В трубах образуется конденсат, который необходимо удалять.
  3. Для прокачки воздуха по десяткам метров труб нужна довольно мощная вентиляционная установка.
thumb_585.jpg

GaserКонсультант раздела «Вентиляция» FORUMHOUSE

Если дренаж негерметичный, то вы, очевидно, дышите «воздухом из грунта».  У меня это как-то не очень состыкуется со здоровьем. Ладно, если район не радоноопасный, а если да?

Внутри стенок грунтового воздушного контура создана идеальная среда для размножения различных микроорганизмов, многие из которых могут представлять опасность для здоровья людей.

thumb_585.jpg

Николай 1Участник FORUMHOUSE

Лично я опасаюсь гонять воздух по длинным магистралям, тем более под землей. Воздух придется обязательно фильтровать от пыли и возможных бактерий.

Настоятельно не рекомендуется делать грунтовые воздушные теплообменники в радонопасных районах.  Радон – это газ, выделяемый из толщи земли.  При высоких концентрациях он с большой вероятностью приводит к  раку легких.  

Радоноопасные районы России:

  • Алтайский край;
  • Кавказские минеральные воды;
  • Карелия;
  • Кольский полуостров;
  • Ленинградская область;
  • Урал.

Дом Prayfor стоит на плите – так геологи называют горизонтальное залегающие в грунте горные породы, поэтому наш пользователь считает, что радона ему бояться нечего. А бактерии он уничтожает, проводя ежегодную дезинфекцию труб специальной воздушной пушкой.

Трубы заполнили паром с дезинфицирующим средством,  закрыли все выходы и оставили так на несколько часов. В доме все точки подачи и забора воздуха закрыли, чтобы воздух пошел через всю систему прямо на улицу. Через несколько часов по системе прогнали чистый воздух, который вытеснил из нее остатки дезинфицирующего пара.

Геотермальная вентиляция летом

Жарким летом приточная вентиляция призвана обеспечивать помещение свежим, чистым и в меру прохладным воздухом. Поскольку летом температура наружного воздуха достигает +30 и более градусов Цельсия, его приходится дополнительно охлаждать, то есть кондиционировать. Для кондиционирования приточных воздушных масс используют различные системы, в том числе и встроенные в воздуховоды вентиляции канальные охладители.

Геотермальная вентиляция позволяет отказаться от специальных кондиционирующих устройств, а приточный воздух охлаждается за счет теплообменных процессов с почвой, проходя путь от точки забора до точки выброса по подземным воздуховодам.

Влияние на окружающую среду

В контексте современного уменьшения объемов ископаемого топлива, роста цен на электроэнергию, загрязнения воздуха и глобального потепления, правильно разработанные подземные охлаждающие трубы предлагают устойчивую альтернативу для сокращения или полного удаления потребности в традиционных системах кондиционирования воздуха на основе компрессоров, в частности – в нетропическом климате. Они также обеспечивают дополнительную выгоду в виде контролируемого, отфильтрованного и смягченного потока свежего воздуха, который особенно ценен в небольших, герметичных и эффективных строениях.

Смотрите также

  • Вентиляция санузла в деревянном доме
  • Руководство по проектированию вентиляции угольных шахт
  • Проектирование систем вентиляции и кондиционирования воздуха
  • Что такое ккб вентиляция
  • Статическое давление в системе вентиляции
  • Вентиляция на балконе своими руками
  • Клапан вентиляции картерных газов акцент тагаз
  • Очистка системы вентиляции
  • Пластиковые трубы для вентиляции размеры
  • Вентиляция в предбаннике
  • Как правильно сделать в курятнике вентиляцию

Имеет право на отдых

Наиболее эффективная работа грунтового теплообменника обеспечивается при его эксплуатации с перерывами на восстановление. Если бы тепло поступало без перерыва, то температура почвы постепенно уравнялась бы с температурой воздуха и эффективность теплообменника упала бы до нуля.

Каждый перерыв должен продолжаться в течение нескольких часов. Для этого лучше всего использовать время, когда все уходят из дома.

П. Лясковски

«Муратор»

Рейтинг
( 1 оценка, среднее 5 из 5 )
Загрузка ...