Воздушный грунтовый теплообменник
Много написано про предварительный подогрев входящего воздуха через трубы в земле — геотермальные воздушные коллекторы. На зарубежных сайтах, где это давно применяется, сильно не рекомендуется дышать воздухом, который прошел через эти трубы. Только через теплообменник.
На forumhouse.ru есть опыт использования грунтового воздушного теплообменника для предварительного подогрева воздуха для печи или камина. Вроде опыт положительный. Много только возни с конденсатом, да и эффективность теплообмена в воздушном теплообменнике низкая. Использование без специального теплообменника для охлаждения невозможно (по той же причине разделения воздуха из трубы и для дома). А если мы ставим теплообменник, то уже можно подумать о жидкостном грунтовом теплообменнике и фанкойлах.
Грунтовый воздушный теплообменник
Краткий расчет: http://vents.ua/cat/energy-saving-geo/
Что это такое
(Источник): Это просто труба которая закопана в землю, т.к. температура грунта достаточна стабильна, то летом воздух проходя через трубу охлаждается, зимой нагревается.
Труба имеет определенный диаметр и длину, стенки трубы внутри должны быть гладкие, для более легко прохождения воздуха, а также труба должна лежать под уклоном, для сбора конденсата в летнее время.
Примерная схема — как здесь #4
Воздушный ГК от sim1
Грунтовый воздушный теплообменник, реализуемый под Выборгом-3
#33 Выводы:
1. Глубина заложения теплообменника — от 2м
2. При малой скорости потока воздух успевает достаточно прогреться. При увеличении скорости в 2 раза, полагаю, нужно мін.в 2 раза увеличить протяженность теплообменника. Скорость-1.2-2.5м/с max
3. Увеличение сечения теплообменника дает большую площадь и позволяет уменьшить скорость движения воздуха. Полагаю труба 200мм может оказаться довольно еффективной
4. В идеале использовать 2 ветки теплообменника, переключать их по очереди через каждые 12 часов или чередовать периоды работьі и отдыха.
5. При температуре воздуха от 15 до 24 градусов производить забор воздуха минуя грунтовый теплообменник
6. для п. 3 и 4 исп. автоматику переключающую каналы исп. автоматические клапаны, реле времени и температурные датчики
7. на выходе из теплообменника использовать 10-15м антибактерицидной трубы Rehau (специально спроектированной для построение подобных теплообменников, проект — AWADUKT Termo, там же можно найти программу рассчитывающую эффективность теплообменника)
8. Теплообменник располагать с наклоном в сторону конденсационного колодца (вертикальная труба 250-315mm, в которую встроить дренажный насос)
9. Все повороты делать по 45градусов, минимизируя их кол-во по возможности
Открытыми остались вопросы о количестве и схеме сбора конденсата и данные по бактериям (а также метод (ы) очистки/дезинфекции теплообменника)
Измерения проводились на 60й параллели
Труба канализационная д=110х3,0
Скорость воздуха 1,2 м/cek
Длина трубопровода в грунте =18м
Глубина залегания =3м.
Мощность вентилятора =35W
Площадь теплообменника =6.2m2
Продуктивность системы =34м3/ч
Вентилятор работает в периоде, от 11до21 часа (10часов — 340m3/сутки)
По летнему режиму: Июнь. При Тнар.=28гр, температура грунта =13гр; температура на выходе из трубы = 14гр
Сколько требуется воздуха для сгорания одной закладки дров.
Объем воздуха для активного горения 5 кг ~ более 50 м3
Получается оптимальная ситуация: одна загрузка печи + ~50 м3 подогретого воздуха из грунтового теплообменника + проветривание в достатке по всему дому.
Как решен узел забора конденсата и определение уровня воды БЕЗ автоматики.
На рисунке вертикальная труба 3 метра с съемной сверху крышкой на уплотнителе. Оптимальное наполнение до точки «б» это рабочее состояния ГТ, однако как только наполнение произойдет до точки «а» движение воздуха станет затруднено или полностью прекратиться, что станет «сигналом» для откачки конденсата. При этом вода не попадет в приемную трубу расположенную выше.http://www.forumhouse.ru/threads/70670/page-5#post-1877643
Таблетки специально предназначенные для дезинфекции трубы ГТ
По запаху очень похоже на хлорамин. только не так резко пахнет. Обработка ГТ методом заполнения дизраствором на несколько часов.
Основным источником тепла для дома является геотермальный тепловой насос (ГТН). Под плитой дома будет грунтовый теплоаккумулятор (ГТА). Дополнительный источник тепла — пеллетный камин.
Расчетные теплопотери дома составляют около 6-7 кВт в пике. Этого удалось добиться хорошим утеплением стен, потолка и окон.
Мощность теплового насоса можно принять на уровне 10 кВт, для этого мощность геотермального коллектора должна быть около 8 кВт.
Сделаны 3 контура геотермального коллектора
Процесс монтажа геотермального коллектора — моем фотоальбоме
Глубина траншей — около 3,5 м, расстояние между трубами — по горизонтали около 1,2м, по вертикали — 70 см. Верхняя труба находится от уровня земли примерно на уровне 1,2 м.
Расчет гидравлических потерь ГК
Общая длина многоэтажки получилась 135*8=1080м. Расчетный теплосъем с моего грунта (суглинок) ожидается на уровне 70-80 Вт/м. Таким образом,
Воздушный контур в траншеях
Рассматривалась идея «халявного» подогрева земли под траншеями ГК за счет теплого летнего воздуха. Для этого на дне траншей прокладываются трубы воздушного теплообменника (диаметром 100 или 150 мм). Через эти трубы летом прогоняется воздух с улицы. Учитывая разность температур воздуха летом (20-30°С) и грунта в нижней части траншей (около 5°С в самые жаркие месяцы — май-июль), то эффективность такой системы должна быть высокой. «Бесплатность» запасания тепла в грунте обеспечивается за счет того, что применяются вентиляторы с двигателем постоянного тока, которые питаются напрямую от солнечных батарей. Можно обойтись без аккумуляторов (или поставить их минимальной емкости только в качестве буфера для сглаживания колебаний напряжения при кратковременном затенении модулей). Как вариант, если система будет эффективна: вместо аккумулятора — ионистор. Вентилятор можно установить 1 мощный в колодце с коллектором, на трубе, которая поднимается вверх на поверхность земли после объединения труб, приходящих из траншей. Вентилятор в таком варианте работает на всасывание (нужно посмотреть характеристики различных вентиляторов для этой цели — пропеллерных, радиальных — какие лучше всасывают). В этом же колодце должен быть огранизован сбор и откачка конденсата. Если со всасыванием не получится, то можно ставить несколько малых вентиляторов на входе каждой трубы, которые будут работать на нагнетание.
В процессе работ от этой идеи отказался, так как посчитал, что дополнительный эффект от такой системы воздушного подогрева не стоит вложенных в нее средств. Она также требует обслуживания — периодической чистки и дезинфекции. Решено просто прокачивать через геотермальный коллектор подогретый солнечными коллекторами на фасаде дома теплоноситель.
Идея с воздушными геотермальными коллекторами будет использована в теплице.
Грунтовый теплоаккумулятор
Расчет ГТА приведен здесь. Конструктивно ГТА образуется вертикально ППС изоляцией толщиной 10 см, уложенной по периметру дома по внешнему краю дренажной траншей. Сверху теплоизолируется домом и частично теплоизоляцией отмостки.
В зимнее время тепло ГТА, накопленное летом, постепенно может подаваться в теплые полы для поддержания минимальной температуры в доме (около 10С). При этом тепло, накопленное за теплый сезон, довольно быстро может израсходоваться. При снижении температуры грунта до 5°С контур должен отключаться из эксплуатации, при щадящей эксплуатации ГТА он может «подзаряжаться» от нижележащего грунта, который имеет среднуюю температуру 4-7°С за счет естественного теплообмена.
Летом в ГТА сбрасываются излишки энергии от солнечных коллекторов.
Выбор насоса
При рекомендуемой дельте температуры для входа и выхода для снятия 9 кВт с контура необходимо прокачать 1,6 м3/ч, или 0,43 л/с. Скорость потока в ПНД 40 V=0.55 м/с
Потери давления в ПНД40 на 200 м — около 21,5 кПа.
10 кПа (9,8) = 1 м напора. Напор нужен 2,2м +30%=2,8 м
Насос должен обеспечивать 3 м и 1,6 м3/ч
Что еще под фундаментной плитой?
На рисунках выше не показана подача воздуха к пеллетному камину в центре дома. Для камина забор воздуха должен осуществляться извне. Для того, чтобы не охлаждать этим воздухом ГТА, трубу подачи воздуха для сжигания нужно теплоизолировать пенопластом.
Под плитой также расположены
Другие статьи на эту тему
При устройстве вентиляции в частном доме все более популярным становится осуществлять забор свежего воздуха через грунтовый теплообменник.
Воздух в систему приточной вентиляции поступает с улицы через грунтовый теплообменник — трубу проложенную по участку в земле ниже глубины промерзания грунта.
На глубине 1,5 — 2 м. температура грунта остается постоянной круглый год — 8-10 °С.
Зимой, проходя по трубе теплообменника, приточный воздух нагревается до температуры, близкой к 0 °С.
Это снижает расход энергии на нагрев приточного воздуха, примерно на 25%, а в сильные морозы предотвращает выпадение инея на рекуператоре блока вентиляции. Иней перекрывает приток воздуха в дом.
Слева: зимой грунтовый теплообменник подогревает приточный воздух;
Справа: летом — охлаждает;
В межсезонье грунтовый теплообменник бездействует.
Летом воздух в трубе наоборот — охлаждается. Охлажденный воздух подается в помещения, снижая или вовсе исключая потребность в кондиционировании. Летом температура воздуха на выходе из теплообменника снижается максимум на 10-12 оС. при температуре наружного воздуха около 35 оС.
Для работы в этом режиме блок вентиляции с рекуператором должен иметь байпас, чтобы пропускать воздух помимо рекуператора.
Схема устройства грунтового теплообменника: 1 — воздухозаборник с фильтром; 2 — труба d=200-250 мм.; 3 — ревизионный колодец; 4 — конденсатоотводчик; 5 — заслонка грунтового теплообменника с автоматическим приводом; 6 — тройник; 7 — заслонка байпаса с автоматическим приводом; 8 — приточная труба байпаса; 9 — труба вытяжного канала; 10 — приточная решетка байпаса; 11 — блок принудительной приточно-вытяжной вентиляции с рекуператором
Использование грунтового теплообменника наиболее выгодно для вентиляции достаточно герметичного воздухонепроницаемого дома. В таком доме весь воздух поступает внутрь помещений только через трубу теплообменника.
Грунтовый теплообменник выгодно применять с любым блоком принудительной вентиляции, как с рекуператором, так и без него.
Грунтовый теплообменник в системе естественной вентиляции
В системе естественной вентиляции дома можно организовать приток воздуха через грунтовый теплообменник. Для этого, в трубу теплообменника на входе в дом достаточно установить канальный электровентилятор мощностью 100 — 200 Вт. и выполнить разводку труб приточной вентиляции диаметром 100 мм. в комнаты дома.
Удаление воздуха из дома будет осуществляться через вытяжные каналы естественной вентиляции. Приточная система с грунтовым теплообменником будет выполнять роль приточных клапанов.
Вентилятор лучше разместить в техническом помещении, чтобы снизить уровень шума от его работы.
Как сделать грунтовый теплообменник
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.
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 1 м 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
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.
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.
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.
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 рекомендуется размещать на участке рядом с домом, что уменьшит длину и аэродинамическое сопротивление труб, соединяющих его с домом. Кроме того, гравийный теплообменник максимально удаляют от очистных устройств местной канализации. Уровень грунтовых вод должен быть ниже дна теплообменника.
Для устройства гравийного теплообменника роют котлован размером, позволяющим разместить в нем гравийную засыпку объемом 9 — 13 м3. Рекомендуемая толщина слоя засыпки гравия в котловане 0,9 — 2 м.
Дно и стенки котлована покрывают геотекстилем для предотвращения заиливания грунтом. Котлован заполняют гравием или щебнем фракции 20 мм. Перед укладкой материал засыпки тщательно промывают для удаления песка и других загрязнений. Засыпку накрывают сверху полотном геотекстиля, что предотвращает смешивание гравия с лежащим выше грунтом.
Ввод в дом и воздухозаборник выполняют как обычно, из труб диаметром 200 — 250 мм. Горизонтальные участки труб укладывают с уклоном 1-2% в сторону засыпки для стока воды. На концах подводящих труб в слое засыпки рекомендуется сделать гребенку из труб диаметром 150 мм для более равномерного распределения воздуха в слое как по вертикали, так и по горизонтали. Трубы гребенки располагают с шагом 600 — 800 мм.
Купить товары Для дома и ремонта
10% скидка, но не более 500 руб. по промокоду: DM-AF- на первый заказ, при покупке от 1000 руб. до 31.03.2023
Гравийный теплообменник бывает выгодно соорудить на небольшой глубине в 0,5-0,6 м., в слое, где грунт зимой промерзает. Грунт над теплообменником в этом случае защищают от промерзания, утепляя его слоем теплоизоляции. Для утепления используют плиты из экструдированного пенополистирола (XPS) марки 35. Толщину и ширину слоя утеплителя определяют расчетом.
Гравийный теплообменник не следует применять в районах интенсивного выделения из недр земли радиоактивного почвенного газа радона.
Эксплуатация грунтового теплообменника
Наиболее эффективная работа грунтового теплообменника обеспечивается при его эксплуатации с перерывами на восстановление. Если воздух через теплообменник пропускать непрерывно, то температура почвы будет постепенно уравниваться с температурой воздуха, а эффективность теплообменника падать. Через каждые 10 — 20 часов работы грунтовый теплообменник необходимо отключать для восстановления на такой же период времени. Для этого лучше всего использовать время, когда все уходят из дома. На это время забор воздуха переключают на байпас помимо теплообменника.
Переключение клапанов — заслонок, меняющих режим работы теплообменника в зависимости от температуры наружного воздуха и перерывов на восстановление, должно выполняться автоматикой. При ручном управлении хозяева обычно забывают это делать.
Для того, чтобы грунтовый теплообменник работал непрерывно, без перерывов на восстановление, рекомендуется делать два теплообменника — прокладывать две трубы. Пока один теплообменник отключен для восстановления, работает другой, и наоборот.
При переключении забора воздуха через грунтовый теплообменник, аэродинамическое сопротивление притока на входе в блок принудительной вентиляции заметно увеличивается. Вентилятор притока в блоке вентиляции на это часто не рассчитан и не может обеспечить необходимый приток воздуха в помещения. Необходимо выбирать блок принудительной вентиляции, рассчитанный на работу с грунтовым теплообменником. Или придется устанавливать дополнительный вентилятор на выходе воздуха из трубы грунтового теплообменника.
Еще статьи на эту тему
Вентиляция в частном доме — естественная или принудительная?
Какую вентиляцию выбрали Вы? Голосуйте!
Узнайте, что выбрали другие.
Контактная информация
/ Карта сайта
/ Политика конфиденциальности
Использование грунтового теплообменника все чаще встречается в частных домах в качестве принудительной вентиляции. Это выгодная альтернатива, которую можно сделать своими руками. Виды грунтовых теплообменников, их принцип работы, а также инструкция по изготовлению – все это изложено в статье.
Принцип работы
Давно известно, что почти на всей территории стран СНГ, температура в грунте на глубине 2 метров остается неизменной, а именно – около 10°C. Меняется она в зависимости от региона, но колебания обычно не превышают + — 2°C. Установка воздушных теплообменников подразумевает получение этой бесплатной энергии. За счет неизменной температуры конструкция прогревает помещения в холодное время года, а в жаркое – остужает. Грунтовая приточно-вытяжная вентиляция обеспечивает циркуляцию воздуха в помещении, также позволяет сохранить часть тепла, поступающего от обогревающего элемента. Обычно грунтовой теплообменникустанавливается вместе с рекуператором.
Рекуператор – это теплообменная система вентиляции. В ней холодный внешний воздух нагревается счет вытяжного теплого. В конструкции присутствует нагревающее устройство, вентиляторы, фильтры и трубопровод.
Эта схема позволяет получить уже подогретый свежий воздух из грунта, как результат – рекуператор затрачивает меньше энергии. Воздушная грунтовая система позволяет не только сохранить электроэнергию, но и сохранить конструкцию в рекуператоре в рабочем состоянии. В трубопроводе не будет замерзания конденсата, так как воздух подается всегда одной температуры. Подобная проблема обычно случается при использовании только рекуператора, когда в него идет морозный воздух.
Климат стран СНГ позволяет обеспечить теплообмен, величина охлаждения или подогрева в котором может колебаться от 5 до 20°C. Эффективность зависит от разницы между температурой грунта и внешним воздухом, чем она больше – тем сильнее теплообмен. Поэтому грунтовая система эффективна летом и зимой. В жару охлаждение осуществляется с 30°C до 20°C. В морозы подогрев происходит от -20°C до 0°C.
Весной и осенью температура воздуха в помещении чаще всего совпадает с температурой почвы. Поэтому теплообменник почти не влияет на микроклимат в доме. Но иногда грунтовая система может не только бездействовать, но и работать в отрицательном значении. К примеру, воздух в комнате имеет температуру около 12°C, а теплообменник охлаждает его до 8°C. В общем, использовать в межсезонье энергию грунта нет смысла. Изготавливая грунтовой теплообменник своими руками, нужно продумать способ отключения системы, чтобы свежий воздух шел с улицы, минуя теплообменник.
Виды грунтовых теплообменников
Сегодня известно два вида:
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.
грунтовой трубный теплообменник
Изготовление трубного теплообменника
Теплообмен воздуха в этой системе более эффективный, но требует затраты средств и времени. Для изготовления грунтового теплообменника, необходимо уложить в траншею трубопровод. Обычно общая длина труб составляет от 15 до 50 метров, в зависимости от возможности и площади. В конструкции могут быть повороты труб, так как они почти не влияют на движения воздуха в системе. Укладывая трубопровод, нужно понимать, что чем он длиннее, тем эффективней будет происходить обмен тепла. Но при повышении длины будет вырастать аэродинамическое сопротивление.
Для эффективного охлаждения (или нагрева), должна быть большая длина трубопровода в теплообменнике. Если территория участка позволяет, то можно уложить вокруг него одну трубу. Если же площадь ограничена, тогда выходом из положения будет параллельная укладка. Диаметр трубопровода должен быть в диапазоне от 200 до 250 миллиметров.
Полипропиленовые трубы будут отличным выбором для системы. Чтобы обеспечить лучшую теплопроводность, нужно использовать трубопровод с большой поверхностью и меньшей толщиной стенок. Как вариант – гофрированный материал. Тогда тепло не будет оставаться в грунтовой системе. Укладка в траншее требует уклон 2%, независимо от сторон. Уклон будет служить для стока конденсата, появляющегося при охлаждении внешнего воздуха в жаркую погоду.
Удаление конденсата происходит за счет отверстия, которое создается на нижней отметке трубы. Сток жидкости осуществляться через дренажный колодец, в канализацию или прямо в землю. Если на участке низкий уровень грунтовых вод, то необходимо изготовить песчаную подушку. Конец трубы, который будет стоять на участке, должен быть оборудован фильтром. Также конец нужно установить выше уровня снега, который обычно выпадает.
Если в регионе снег является редким гостем, то высота выступающей трубы не должна быть меньше 1.5 метра. Это делается для защиты от радона – радиоактивного почвенного газа, которого больше всего возле поверхности. На конец трубы устанавливается воздухозаборник. Он оснащается фильтром и крепкой металлической сеткой. В трубу не должны попадать осадки, листья, грызуны, птицы или насекомые. При наличии возможности, воздухозаборник нужно поставить как можно дальше от источников загрязнение или запахов, допустимый минимум – 10 метров.
Изготовление бесканального теплообменника
грунтовой бесканальный теплообменник
Бесканальный грунтовой теплообменник подразумевает изготовление котлована с длиной около 3-4 метров и глубиной на 80 сантиметром. Котлован наполняется слоем гравия, а сверху покрывается пенобетонным покрытием. Эта конструкция позволяет получить температуру внутри специального слоя, которая не будет отличаться от температуры в грунте на глубине 5 метров. После изготовления котлована, из него нужно вывести трубу для поступления свежего воздуха.
Изготавливается этот патрубок по такой же схеме, как и в трубном теплообменнике. Ещё одна труба должна идти от специальной слоя до вентиляционной системы помещений. По простой схеме воздух начинает циркулировать. Он не только увлажняется, но и очищается. Плюс конструкции – это повышенная фильтрация. Минус – более низкая эффективность, чем в трубной системе.
Итог
Изготовить воздушный грунтовой теплообменник достаточно дешево. Больше всего его работа заметна в зимнее время, насыщенное морозами. С охлаждением система справляется менее эффективно. Кондиционер будет гораздо эффективнее, чем грунтовая система обмена. Но плюс теплообменной системы заключается в дешевизне её установки и дальнейшей эксплуатации. Расходоваться будет только электроэнергия на работу вентилятора.
https://youtube.com/watch?v=7sR6mWf-eGM%3Ffeature%3Doembed
