Вентиляция с грунтовым теплообменником – СамСтрой – строительство, дизайн, архитектура.

Грунтовый теплообменник – теплообменник подземного типа, способный улавливать тепло из грунта и/или рассеивать его там. Они используют практически неизменную подземную температуру планеты для нагревания или охлаждения воздуха

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.

Что это такое?

Грунтовый воздушный теплообменник (Earth air heat exchanger) это трубы закопанные в землю, через которые воздух с улицы поступает в здание. При этом в зимнее время воздух нагревается, а в летнее охлаждается. Это позволяет снизить энергозатраты на отопление и охлаждение.

Выделяют следующие конфигурации теплообменников: кольцо, серпантин, U-форма, Z-форма (см. картинку выше).

Новинки:

  • Helios FRS-R 75  Воздуховод гибкий полужесткий  50 м. (арт. 2913)

    Helios FRS-R 75 Воздуховод гибкий полужесткий 50 м. (арт. 2913)

    Антибактериальный и антистатический воздуховод Helios Flex FRS-R 75 изготовлен из сертифицированного..

    22585р. 25095р.

  • Silendo BROWN Звукопоглощающая дверная решетка из алюминия, цвет коричневый, Бельгия

    Silendo BROWN Звукопоглощающая дверная решетка из алюминия, цвет коричневый, Бельгия

    Высококачественная звукопоглощающая дверная переточная решетка из алюминия Silendo для организации в..

    4500р.

  • Silendo WHITE Звукопоглощающая дверная решетка из алюминия, цвет белый, Бельгия

    Silendo WHITE Звукопоглощающая дверная решетка из алюминия, цвет белый, Бельгия

    Высококачественная звукопоглощающая дверная переточная решетка из алюминия Silendo для организации в..

    4500р.

  • FRÄNKISCHE profi-air Подключение к распределительному коллектору из полипропилена Ø 90 (арт. 78390321)

    FRÄNKISCHE profi-air Подключение к распределительному коллектору из полипропилена Ø 90 (арт. 78390321)

    FRÄNKISCHE profi-air Подключение к распределителю Ду 75Муфта для присоединения к коллектору из полип..

    534р.

  • FRÄNKISCHE profi-air Подключение к распределительному коллектору Ø 75 (арт. 78375320)

    FRÄNKISCHE profi-air Подключение к распределительному коллектору Ø 75 (арт. 78375320)

     FRÄNKISCHE profi-air Подключение к распределителю Ду 90..

    438р.

  • IP 180/2000 Воздуховод IsoPipe с муфтой, диаметр 160 (арт. 09448)

    IP 180/2000 Воздуховод IsoPipe с муфтой, диаметр 160 (арт. 09448)

    Воздухопровод IsoPipe со съемной муфтой, изготавливается из паронероницаемого антистатического эласт..

    9745р.

  • IP 160/2000 Воздуховод IsoPipe с муфтой, диаметр 160 (арт. 09447)

    IP 160/2000 Воздуховод IsoPipe с муфтой, диаметр 160 (арт. 09447)

    Воздухопровод IsoPipe со съемной муфтой, изготавливается из паронероницаемого антистатического эласт..

    8487р.

  • IP 125/2000 Воздуховод IsoPipe с муфтой, диаметр 125 (арт. 09406)

    IP 125/2000 Воздуховод IsoPipe с муфтой, диаметр 125 (арт. 09406)

    Воздухопровод IsoPipe со съемной муфтой, изготавливается из паронероницаемого антистатического эласт..

    6916р.

  • IP-B 180/45 Колено IsoPipe 45 °,с муфтой (арт. 09450)

    IP-B 180/45 Колено IsoPipe 45 °,с муфтой (арт. 09450)

    Колено IsoPipe 45 ° с раструбной муфтой, из паронепроницаемого и антистатического EPE (поддающегося ..

    1979р.

  • IP-B 160/45 Колено IsoPipe 45 °, с муфтой (арт. 09449)

    IP-B 160/45 Колено IsoPipe 45 °, с муфтой (арт. 09449)

    Колено IsoPipe 45° с раструбной муфтой, из паронепроницаемого и антистатического EPE (поддающегося р..

    1729р.

  • IP-B 125/45 Колено IsoPipe 45 °, с муфтой (арт. 09399)

    IP-B 125/45 Колено IsoPipe 45 °, с муфтой (арт. 09399)

    Колено IsoPipe 45° с раструбной муфтой, из паронепроницаемого и антистатического EPE (поддающегося р..

    1703р.

  • IP-B 180/90 Колено IsoPipe 90 °,с муфтой (арт. 09452)

    IP-B 180/90 Колено IsoPipe 90 °,с муфтой (арт. 09452)

    Колено IsoPipe 90° с раструбной муфтой, из паронепроницаемого и антистатического EPE (поддающегося р..

    3144р.

  • IP-B 160/90 Колено IsoPipe 90 °,с муфтой (арт. 09451)

    IP-B 160/90 Колено IsoPipe 90 °,с муфтой (арт. 09451)

    Колено IsoPipe 90° с раструбной муфтой, из паронепроницаемого и антистатического EPE (поддающегося р..

    2986р.

  • IP-B 125/90 Колено IsoPipe 90 °,с муфтой (арт. 09398)

    IP-B 125/90 Колено IsoPipe 90 °,с муфтой (арт. 09398)

    Колено IsoPipe 90° с раструбной муфтой, из паронепроницаемого и антистатического EPE (поддающегося р..

    2958р.

  • IP-FBF 180 Фасадный щиток Isopipe (арт. 03131)

    IP-FBF 180 Фасадный щиток Isopipe (арт. 03131)

    Фасадный щиток Isopipe Отводимый воздух d180 мм…

    17208р.

  • IP-FBF 160 Фасадный щиток Isopipe (арт. 03128)

    IP-FBF 160 Фасадный щиток Isopipe (арт. 03128)

    Фасадный щиток Isopipe Отводимый воздух d160 мм…

    15953р.

  • IP-FBF 125 Уличный щиток для вытяжного воздуха (арт. 3126)

    IP-FBF 125 Уличный щиток для вытяжного воздуха (арт. 3126)

    Фасадный щиток Isopipe Отводимый воздух d125 мм…

    14071р.

  • IP-FBA 180 Фасадный щиток Isopipe (арт. 03130)

    IP-FBA 180 Фасадный щиток Isopipe (арт. 03130)

    Фасадный щиток Isopipe. Патрубок внешнего воздуха ø 180 мм..

    12547р.

  • IP-FBA 160 Фасадный щиток Isopipe (арт. 03127)

    IP-FBA 160 Фасадный щиток Isopipe (арт. 03127)

    Фасадный щиток Isopipe. Патрубок внешнего воздуха ø 160 мм..

    10665р.

  • IP-FBA 125 Фасадный щиток Isopipe (арт. 03125)

    IP-FBA 125 Фасадный щиток Isopipe (арт. 03125)

    Фасадный щиток Isopipe. Патрубок внешнего воздуха ø 150 мм..

    8783р.

Водяные канальные нагреватели

Водяные канальные нагреватели используются для нагрева воздуха в прямоугольных воздуховодах. Корпус устройств выполняется из оцинковки, а батарея – из набора медных трубок с оребрением из алюминия. Шаг оребрения – 2,5 миллиметра. На выходе устройства предусмотрен патрубок для монтажа погружного температурного датчика системы защиты от замерзания. Рабочая температура составления 150 градусов Цельсия при давлении 1,0МПа или 100 градусов при давлении 1,6 МПа. Все канальные нагреватели тщательно проверяются на герметичность путем опрессовки под высоким давлением.

Канальные нагреватели могут быть установлены в любом положении, которое позволяет отвод нагретого воздуха из контура теплообменника. При применении воды в качестве основного теплоносителя канальные нагреватели должны быть установлены только в помещениях с положительной температурой. Расстояние от заслонки (изгиба канала) до нагревателя должно быть не менее одного диаметра нагревателя. Для управления мощностью водяных канальных нагревателей рекомендуется использовать вентили и контроллеры.

В нашем магазине вы можете купить канальные нагреватели высокого качества по доступной цене, а наши специалисты помогут вам определиться с выбором.

В чем проблема?

Равномерность распределения воздуха по трубам влияет на эффективность теплообменника. Рассмотрим пример.

Виды грунтовых теплообменников

Сегодня известно два вида:

  • Бесканальный. Используется подземный слой, через который проходит воздух для теплообмена.

  • Трубный (канальный). Здесь теплообмен происходит при помощи набора труб (канала), закопанных под землей.

Независимо от типа, основной подводящий канал монтируется к трубам вентиляционной системы. Свежий воздух к ней подается чаще всего через отверстие в стене. Важным моментом будет установка механизма, с помощью которого можно будет переключаться между двумя положениями: первое – в систему поступает свежий воздух с улицы, второе – работает грунтовая система. Простыми словами – нужно сделать грунтовой теплообменник своими руками с закрывающимися отверстиями для подачи воздуха из грунта и с улицы.

к содержанию ↑

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).

Главные виды системы

Сейчас известно о двух типах системы – бесканальный и трубный грунтовый теплообменник для отопления. при обустройство первого типа системы будет использоваться слой подземного типа, через который сможет просачиваться воздух. Трубный тип имеет в виду наличие труб для установки грунтового устройства, по которым будет идти воздух. Они должны быть уложены еще и под землей. Эти два типа объединяет то, что основной отводящий канал обязательно должен быть соединен с вентиляционной системой. Основным требованием, о котором важно помнить, будет то, что в системе должен быть механизм, который позволяет перескакивать между обоими режимами. При первом будет применен прямой воздушный приток с улицы, при втором рабочем режиме будет применен тепловой обменник.

Теплообменник канального типа

лучше выбирать именно такой вариантПри выборе между грунтовыми воздушными тепловыми обменниками для частных домов лучше выбирать именно такой вариант. Он, естественно, требует куда больше средств и времени, но еще и будет более эффективным. Для того, чтобы сделать такой тип вентиляции, требуется укладывать систему труб в траншею, которая подготовлена в земле. В среднем же длина труб будет равна от 15 до 50 метров. Подбор будет зависеть от площади и возможностей. Тут требуется помнить о том, что трубы для теплообменника грунтовочного типа могут поворачиваться, потому что это почти не воздействует на движение воздуха. Более того, чем длиннее получится система, тем лучше она будет работать, что тоже важно учесть. Обустройство короткого устройства нецелесообразно.

Подбор труб для укладки

Как уже было оговорено ранее, для эффективного применения система она должна быть большой длины. Если площадь участка вокруг строения позволяет, то можно укладывать лишь одну трубу по периметру дома. если площадь ограничена, можно использовать параллельную укладку, и диаметр труб для нормальной работы системы должен быть от 20 до 25 см. Прекрасный выбор – полипропиленовые трубы, и при выполнении расчетов грунтового устройства требуется знать еще и о том, что можно улучшать процесс теплового обмена, если уменьшать толщину стенок и увеличивать их площадь. Исходя из такого можно применять гофрированный материал. В этом случае тепло совсем не будет застаиваться в системе грунта, и еще крайне важно обустраивать наклон системы примерно на 2%. Маленький уклон в таком случае необходимый, чтобы конденсат, который образуется в жаркую погоду, смог стекать без проблем.

Сток и остальные системные элементы

Для того, чтобы эффективно убирать конденсат из системы, требуется оборудовать трубопровод не просто уклоном, а еще создавать маленькое отверстие на нижней трубной отметке. Для стока жидкости требуется обустроить колодец дренажного типа или делать вывод в землю. Если на участке будет наблюдаться низкий уровень грунтовой воды, требуется обустройство подушки из песка для системы. Конец трубы, который будет расположен на участке, должен иметь фильтр. Кроме того, он должен быть поставлен выше уровня снега, который выпадет в зимнее время. При обустройство теплового обменника собственноручно требуется знать, что если в регионе снег – редкое явление, то высота трубы, которая будет выступать над поверхностью земли, должна быть не меньше 1.5 метров.

Это требуется сделать в роли защиты от радона – почвенного радиоактивного газа.

На конец трубы должен быть установлен заборник воздуха. Этот элемент еще должен иметь фильтр и прочную металлическую сетку. Конец трубы должен быть поставлен и защищен так, чтобы в него не попадали осадки, листочки, а еще не могли попадать никакие птицы, животные и прочее. Если есть возможность, то такой элемент устанавливают как можно дальше от всех источников, которые способы воздействовать на качество воздуха, и минимальное удаление – 10 метров.

Бесканальная разновидность

будет более эффективнымДля того, чтобы собственноручно обустраивать такой тип теплового обменника, требуется выкапывать углубление, протяженность которого должна быть 3-4 метра, а глубина 0.8 метра. Более того, такой котлован должен быть наполнен посредством гравия, а сверху прикрыт пенобетонным покрытием. Эта конструкция требуется для того, чтобы температура внутри котлована не отличается от температуры грунта на углублении до 5 метров. После того, как этот этап будет пройден, требуется обустраивать вывод трубы, по которой будет проходить воздух. Что касательно изготовления такой трубы, то этот процесс ничем не будет отличаться от изготовления его в прошлом варианте. Естественно, вторая труба должна соединять особый теплообменный слой котлована и вентиляцию частного дома. после этого воздушная циркуляция начнется по самой простой схеме, и более того, воздух будет не просто увлажняться, а еще и очищаться. Исходя из этого можно утверждать, что бесканальный тип куда лучше в плане фильтрации, а трубный лучше для охлаждения/подогрева.

Системные особенности

Воздушный грунтовый теплообменник гравийного типа характеризуется тем, что он нуждается в восстановлении своих функций. Более того, устанавливать его запрещено в тех местах, где есть воздействие внешних нагрузок, например, в месте проезда транспорта. Еще одна особенность будет заключаться в том, что если гравий, который нужен для укладки, не промывать, то после обустройства системы и начала воздушной циркуляции в помещении может появиться неприятный затхлый аромат. Та же проблема появляется и в том случае, если слой гравия намокает из-за осадков или подъема грунтовых вод.

Минусы

Если повредить поверхностный слой этого обменника, то это приведет к уменьшению его эффективности, а еще к возможному насыщению влаги. Все это будет требовать проведения ремонтных работ. При обустройстве своими руками именно этого устройства следует знать то, что слой гравия является и теплообменным пунктом, и препятствием для прохождения воздуха. Из-за этого в системе нужна установить дополнительный источник для нагнетания воздуха – вентилятор с большой мощностью (несколько сот Ватт). Естественно, что это лишние траты на покупку и монтаж, и на дальнейшую оплату по счетам. И-за этого требуется тщательно проводить расчет системы, и добавим, что расчеты жидкостного теплового обменника немного проще, чем у гравийного, хотя его обустройства и конструкция куда сложнее.

Безмембранный тип

На сегодняшний день появились такие виды грунтовых устройств, а именно безмембранные. Они представляют собой комбинацию из двух старых типов систем. Основной сутью такого устройства будет то, что требуется смонтировать ровный слой полимерных плит поверх идеально ровного гравийного слоя.

Установка системы

Плиты требуется смонтировать на ножках, которые будут опираться на слой гравия. Получается, что воздух будет двигаться не сквозь гравийного слоя, как при бесканальном типе, а между слоем гравия и плит. Особенное преимущество в том, что применять такой тепловой обменник можно на протяжении длительного времени без регенерации слоя гравия. Обычный слой гравия может работать по 12 часов, а после требуется 12 часов «отдыха». При таком отдыхе слой гравия будет забирать тепло у грунта, чтобы после передать его в вентиляцию. При применении плит такие рамки сильно упрощаются.

Еще одним отличием ГТО без мембран заключается в том, что будет отсутствовать сильное препятствие воздушной циркуляции.

При бесканальном виде обменнике гравий будет являться естественным препятствием потоку воздуха, из-за этого потребуется оборудовать систему дополнительным вентилятором. Основной проблемой применения такого теплового обменника для вентиляции будет то, что система не сплошная, а потому использовать ее в полной мере запрещено в тех регионах, где наблюдается повышенный уровень грунтовых вод, или имеется шанс того, что систему затопит осадками.

( 29 оценок, среднее 3.62 из 5 )

CFD расчет

Для ответа на эти вопросы проведен численный расчет на симуляторе CFD Solidworks. Моделировался пример выше (Z-форма), а так же случаи других конфигураций теплообменника.

Далее представлены результаты моделирования:

Z-форма

Движение воздуха по теплообменнику Z-формы

Движение воздуха по теплообменнику Z-формы

Наблюдается неравномерность распределения воздуха по трубам. Видно, что воздух преимущественно проходит по крайним трубам. В большинстве поперечных труб почти нет движения воздуха.

Такая неравномерность распределения воздуха приводит к снижению эффективности теплообменника, КПД = 54% (см. таблицу результатов ниже).

Температура на выходе -3.6 C.

Причина неравномерного распределения воздуха – одинаковый радиус продольных и поперечных труб. Для достижения равномерности требуется, чтобы суммарная площадь всех отверстий на продольных трубах была много меньше самой площади поверхности продольных труб. В таком случае создается одинаковое давление на всех стенках воздуховодов (эффект “решета” или камера статического давления). Смотри наш блог Вентиляция теплицы – воздуховоды по Японской технологии

Для достижения большей равномерности теплообменника Z-формы нужно уменьшать диаметр и количество поперечных труб.

U-форма

Движение воздуха по теплообменнику U-формы

Движение воздуха по теплообменнику U-формы

Диаметр продольных труб 200мм, диаметр поперечных 110мм.

Видно, что воздух преимущественно двигается по 5ти первым поперечным трубам.

КПД теплообменника U-формы 66%. Температура на выходе -0.4 C.

Для достижения большей равномерности нужно уменьшать количество поперечных труб.

Серпантин

Движение воздуха по теплообменнику формы серпантин

Движение воздуха по теплообменнику формы серпантин

КПД теплообменника серпантин 95%. Температура на выходе +6.7 C.

Кольцо

Движение воздуха по теплообменнику формы кольцо

Движение воздуха по теплообменнику формы кольцо

Размеры прямоугольника 20х30м.

КПД теплообменника кольцо 95%. Температура на выходе +6.6 C.

Таблица результатов моделирования

Таблица результатов моделирования грунтовый воздушный теплообменник

Результаты моделирования теплообменников разной формы

Параметры моделирования

Трубы ПВХ 200мм, толщина стенки 4.9мм, коэффициент теплопроводности 0.16 Вт/м/С, радиус отводов 0.5м, шероховатость труб 1 микрометр. Размер поля 11 x 7м. Расстояние между трубами 1м.

* для расчета используем длину труб 95м – общая длинна всех труб с учетом размера поля и шага.

** для расчета используем расход воздуха 400 м3/ч – обратный пересчет по данным эксплуатации: Lзима ~ 415м3/ч, Lлето ~ 407м3/ч*.

Начальные условия: Ттрубы=8С, Тулицы=-17С.

Граничные условия: Коэффициент теплопередачи и температура окружающей среды: h = 25.5 Вт/м2/С, Тгрунта = 8С.

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.

1. Бактерии / Плесень

Рекомендации по снижению риска образования бактерий и плесени:

  1. Отвод конденсата для снижения влажности в трубе: укладка труб под уклоном и предусмотренные места сбора конденсата {3}.

  2. Фильтрация входящего воздуха: снижение количества мелких частиц для снижения количества еды для бактерий [2].

  3. Использование труб с антибактериальным покрытием с ионами серебра [2].

  4. Поддержание постоянной скорости в трубах: непрерывное использование.

Эффективность

Использование грунтово-воздушных теплообменников как для частичного, так и для полного охлаждения и/или нагревания воздуха, вентилируемого в помещении, проходило с переменным успехом. К сожалению, литература переполнена чрезмерными обобщениями о «плюсах» и «минусах» применимости этих систем. Ключевым аспектом грунтово-воздушных теплообменников является пассивная природа работы и возможность применения в широком спектре природных условий.

Грунтово-воздушные теплообменники могут быть крайне рентабельными как в отношении предварительных, так и капитальных затрат, а также долговечными и дешевыми в обслуживании. Однако это сильно зависит от широты местности, высоты над уровнем моря, температуры окружающей среды, максимумов климатической температуры и относительной влажности, солнечной радиации, уровня воды, типа почвы (теплопроводности), содержания влажности в почве и внешнего проектирования системы или ее изоляции. В основном сухая почва с низкой плотностью, малым количеством или полностью отсутствующим слоем грунта может принести меньше всего выгод, хотя плотная влажная почва со значительным слоем грунта должно улучшить характеристики системы.

Система замедленного дренажа конденсата может улучшить тепловые характеристики. Влажная почва в контакте с охлаждающими трубами будет проводить тепло гораздо эффективнее, чем сухая почва.

Подземные охлаждающие трубы гораздо менее эффективны в жарком влажном климате (как во Флориде), где температура окружающей среды приближается к комфортной для людей температуре. Чем выше температура окружающей среды, тем менее эффективна система для охлаждения и осушения воздуха. Однако, почва может использоваться для частичного охлаждения и осушения заменяемого воздуха, поступающего в термическую буферную зону с пассивной солнечной подпиткой, например, в прачечной или террасе/теплице, особенно – в тех зонах, где есть купель, плавательная спа-зона или внутренний плавательный бассейн, где теплый влажный воздух извлекается летом, и требуется более холодный и сухой компенсационный воздух.

Не для всех регионов и мест пригодны грунтово-воздушные теплообменники. Среди условий, которые могут препятствовать правильному использованию систем – поверхностная скальная порода, высокий уровень воды и неподходящее пространство. В частности, в некоторых районах должна быть обеспечена тепловая перезарядка почвы. В бифункциональных системах (как нагревания, так и охлаждения) теплое время года обеспечивает тепловую перезарядку почвы для холодного сезона, а холодный сезон обеспечивает тепловую перезарядку почвы для теплого сезона, хотя даже для них стоит предусматривать вариант перегрузки теплового резервуара.

«Renata Limited» — выдающаяся фармацевтическая компания в Бангладеш проверила пилотный проект, пытающийся обнаружить, можно ли использовать туннельный грунтово-воздушный теплообменник в качестве дополнения к традиционной системе кондиционирования воздуха. Бетонные трубы с общей длиной в 60 футов (около 18,25 м), внутренним диаметром в 9 дюймов (около 23 см) и внешним диаметром в 11 дюймов (около 28 см) были закопаны на глубине в 9 футов (около 2,75 м) под землей, использовался вентилятор с расчетной мощностью 1,5 кВт.

Подземная температура на глубине оставалась на уровне в 28 C. Средняя скорость движения воздуха в туннеле составляла около 5 м/с. КПД подземного теплообменника, созданного таким образом, было малым и составляло от 1,5 до 3 ед. Результаты убедили власти, что в жарком и влажном климате неблагоразумно воплощать на практике концепт грунтово-воздушного теплообменника. Вторичный холодоноситель (сам грунт) изменяет температуру окружающей среды, что является главной причиной провала подобных принципов в жарких, влажных регионах (части Юго-Восточной Азии, американский штат Флорида и так далее).

Однако исследователи из Британии и Турции докладывали о чрезвычайно высоком КПД, превышающем 20 единиц. Температура под землей кажется самым важным показателем для проектирования грунтово-воздушного теплообменника.

Насколько эффективен воздушный грунтовый теплообменник

И с точки зрения комфортности эксплуатации, и с точки зрения энергоэффективности отзывы на работу системы отопления и вентиляции с грунтовым теплообменником у нашего пользователя самые лучшие.

Рекуператор всю зиму работал каждый день не менее 14 часов, обязательно – ночью, когда было холоднее всего.

Наш пользователь каждое утро измерял температуру:

  • уличного воздуха;
  • воздуха, который поступает из теплообменника;
  • воздуха после рекуператора;
  • вытяжного воздуха.

Все время наблюдений температура воздуха на улице была -18 – -21 градус,  после теплообменника в дом она поступала не ниже +12,8, а к концу февраля стабилизировалась до +14 градусов.

Prayfor даже не ожидал, что все будет работать настолько хорошо.
 

thumb_585.jpg

Prayfor

Эффективность системы превзошла все наши ожидания.

Однако эксперты нашего портала рекомендуют делать более безопасный, хотя, возможно, менее эффективный вид грунтовых теплообменников – жидкостный. Прочитайте статью о том,  как сделал жидкостный теплообменник  для своего энергоэффективного дома участник нашего портала.

Грунтовый теплообменник – один из ключевых элементов геотермального теплового насоса, он поставляет в тепловой насос низкопотенциальное тепло.  Почитайте о том, какие виды грунтовых теплообменников геотермальных тепловых насосов  применяют участники FORUMHOUSE. Познакомьтесь с рекомендациями для оптимального устройства геотермального “рассольного” контура для теплового насоса.

Узнайте, как участник нашего портала сделал грунтовый тепловой насос своими руками.

Также на FORUMHOUSE вы сможете прочитать статьи о том, как приблизить дом к стандартам энергопассивного, как сделать рекуператор своими руками при минимальном бюджете. Узнайте, как самому сделать рекуператор с автоматикой, найдите ответы на любые вопросы по рекуперации и вентиляции. Посмотрите видео, которое доказывает экономическую эффективность теплообменников.

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.

4. Онлайн таблица для расчета

Для удобства Вы можете самостоятельно рассчитать примерные параметры работы грунтового воздушного теплообменника использую нашу таблицу:

Список литературы […]

  1. De Paepe M, Janssens A (2003) Thermo-hydraulic design of earth-air heat exchangers. Energy Build 35:389–397

  2. REHAU ECOAIRTM GROUND-AIR HEAT EXCHANGE SYSTEM

  3. Yupeng Wu, Guohui Gan, Anne Verhoef, Pier Luigi Vidale, Raquel Garcia Gonzalez. Experimental measurement and numerical simulation of horizontal-coupled Slinky Ground Source Heat Exchangers. Applied Thermal Engineering, Elsevier, 2010

  4. Saqib Javed, Thermal Modelling and Evaluation of Borehole Heat Transfer, Thesis for the degree of Doctor of Philosophy, Building Services Engineering Department of Energy and Environment, CHALMERS UNIVERSITY OF TECHNOLOGY, Göteborg, Sweden 2012

  5. Trilok Singh Bisoniya, Anil Kumar, Prashant Baredar, “Study on Calculation Models of Earth-Air Heat Exchanger Systems”, Journal of Energy, vol. 2014, Article ID 859286, 15pages, 2014.

  6. Bisoniya, T.S. Design of earth–air heat exchanger system. Geotherm Energy 3,18 (2015).

  7. Larwa, Barbara, et al. “Heat conduction in the ground under natural conditions and with heat exchanger installed.” Czasopismo Techniczne (2015).

  8. Łukasz Amanowicz, Janusz Wojtkowiak, Thermal performance of multi-pipe earth-to-air heat exchangers considering the non-uniform distribution of air between parallel pipes, Geothermics, Volume 88, 2020

Полезные ссылки {…}

  1. Цифры. Результаты Анализов. Видео изнутри. Грунтовый Воздушный Теплообменник https://youtu.be/nznpfKxMfxU

  2. Грунтовый коллектор для системы вентиляции каркасного дома. https://youtu.be/nNynbcZ2GbM

  3. Грунтовый теплообменник вентиляции в частном доме https://domekonom.su/gruntovyi-teploobmennik.html

  4. http://www.zigersnead.com/current/blog/post/what-is-a-ground-air-heat-exchanger/09-15-2010/2560/

  5. Трубы канализационные пластиковые https://геодренаж.рф/katalog/kanalizatsiya/trubyi_pvh_dlya_narujney_kanalizatsii

  6. Микробиологический анализ воздуха https://ecospace.ru/service/microb_vozduh/

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