Вентиляция дома через землю

Обновлено: 11.01.2025

Грунтовой теплообменник как элемент вентиляционной системы дома

Экология познания. Усадьба: Замечательным дополнением вентиляционной системы любого дома станет грунтовой теплообменник (ГТО) — труба, слой щебня или безмембранный обменник, где царит температура, присуща почве на глубине 1,5-1,8 м, то есть 4-8 ° С.

Замечательным дополнением вентиляционной системы любого дома станет грунтовой теплообменник (ГТО) — труба, слой щебня или безмембранный обменник, где царит температура, присуща почве на глубине 1,5-1,8 м, то есть 4-8 ° С.

Наружный воздух, поступающий в теплообменник, зимой нагревается, а летом охлаждается. Так (по результатам измерения при сильных морозах), наружный воздух температурой -22 °С нагревалось в ГТО, и на входе в вентиляционный канал в дом, достигало + 2 °С. Понятно, что такой температуры недостаточно для обогрева помещений, однако энергетический эффект вполне ощутимый (почти 20 °С — даром): это тепло защищает вентиляционную систему от замерзания.

Летом ГТО превращается в эффективную систему охлаждения дома, благодаря чему отпадает необходимость в дорогостоящих кондиционерах. Качественно выполненный ГТО охладит воздух с 32° С до 15 °С.

Принцип работы грунтового теплообменника

Ниже глубины промерзания почвы (примерно 1,5 м) практически всегда сохраняется постоянная температура — 4-8 °С. Собственно эта накопленная в почве энергия и идет на работу ГТО, где воздух контактирует (посредственно или непосредственно) с почвой. В зависимости от температуры наружного воздуха, поступающего в ГТО, его температура или повышается (зимой), или понижается (летом).

На рисунках 1-2 показана принципы функционирования ГТО в разное время года.

Лето: рекуператор всасывает через ГТО подготовленный наружный воздух, который уже охладился (до 16 °С) при прохождении через ГТО. Чтобы избежать вторичного нагревания воздуха, подаваемого в помещение, рекуператор необходимо оборудовать байпасом

Зима: рекуператор всасывает через ГТО подготовленный наружный воздух, который нагрелся (обычно до 0-4 °С). Байпас рекуператора должен быть закрытым, чтобы воздух после ГТО проходил еще и через теплообменник рекуператора. Тут ГТО выпоняет функцию предыдущего подогревателя,бесплатно нагревая входящий воздух и защищая рекуператор от замерзания. Взаимодействие высококлассного рекуператора с ГТО обеспечит подачу свежего воздуха в помещения, температура которого будет приближенной к температуре в помещении.

В рекуператорах последнего поколения предусмотрена функция программирования предельных температур работы ГТО зимой и летом. Автоматическая дроссельная заслонка с серводвигателем регулирует движение свежего воздуха между стеновым устройством для забора воздуха и грунтовым (ГТО).

Сроки окупаемости ГТО

Обозначить срок окупаемости ГТО достаточно сложно. Конечно, есть программы для быстрого расчета энергосбережения, которое обеспечивает ГТО. Однако эти данные исчерпывающе проинформируют специалистов и энергетических аудиторов, но почти ничего не скажут обычному потребителю.

Расходы на вентиляционную систему с отбором тепла возвращаются в течение 1-7 лет, в зависимости от дома, типа систем вентиляции и обогрева и т.п. Для домов, в которых рекуперационная система спроектирована не вместе с традиционной гравитационной вентиляцией, а вместо нее, этот период будет коротким: только несколько месяцев (если от затрат на систему рекуператора отнимем средства, котрые не пришлось расходовать на дымоходы, разгерметизаторы окон, дымоходные насадки, вентиляторы для ванных комнат и т.п.).

Если система дополнительно оборудована ГТО, время окупаемости может продлиться до нескольких лет, но не стоит ли внести в графу расходов повышение качества комфорта — свежий воздух в помещениях, охлаждение дома летом вместо дорогой и энергоемкой климат-системы?! Только сравнив стоимость эксплуатации дома, оборудованного ГТО, и дома с системой климатизации, можно определить реальный срок возврата инвестиций.

И самое важное: кондиционер не в состоянии обеспечить эффективный воздухообмен в помещении; большинство кондиционеров «молотят» внутренний воздух, только охлаждая его, а внешний свежий воздух сюда не поступает. Это означает, что большинство кондиционеров не устранит из помещения аллергены, двовуокись углерода или химикаты, выделяемых например, красками и лаками. Система рекуператора — ГТО не только охлаждает, но и поставляет в помещение свежий воздух, устраняет из ванной комнаты и туалета использованный. Подобный эффект даст и кондиционер в доме, оборудованный рекуператором, эффективнее охлаждая воздух, чем сам ГТО, однако будет потреблять огромные объемы энергии.

Финансовые расчеты (без учета фактора комфорта) свидетельствуют, что затраты на ГТО возвращаются в течение 6-10 лет, иногда и дольше. Если же задуматься над комфортностью проживания, нашим здоровьем и «длиною» счетов, которые придется оплачивать за работу энергоемких кондиционеров, то ГТО может оказаться инвестицией с очень коротким временем окупаемости – практически 1-4 года.

Типы грунтовых теплообменников

Трубный ГТО

Самый простой в исполнении ГТО — это просто полимерная труба длиной 40-60 м, проложенная под землей, которая заканчивается воздухозаборником с защитной сеткой от насекомых и грызунов, часто и фильтром. Для односемейных домов чаще всего применяют трубу диаметром 200 мм (для площади 150-170 м 2 ) или 250 мм (для площади 170-250 м 2 ). Для домов большей площади диаметр ГТО следует точно вычислить в зависимости от потребностей воздухообмена в доме. Трубы меньшего диаметра непригодны для выполнения ГТО. Если диаметр трубы будет чуть больше диаметра монтажного штуцера рекуператора, то подача воздуха грунтовым теплообменником замедлится; как следствие, несколько увеличиться его производительность — воздух будет лучше нагреваться зимой, а охлаждаться летом. Если диаметр трубы будет слишком большим, эффективность обменника снизится, поскольку ограничится контакт потока воздуха со стенками трубопровода.

Для выполнения ГТО следует использовать предназначенные для этого материалы; применение других материалов может вызвать значительное снижение его производительности или привести к образованию неплотностей, и в ГТО будет постоянно попадать вода.

Гравийный ГТО

Это один из вариантов грунтового теплообменника, который применяли, когда еще не существовало трубных обменников.

Выполнить гравийный ГТО достаточно сложно, — здесь требуются особая тщательность и усердие, чтобы обеспечить заданные параметры работы и предотвратить образование затхлого запаха.

Основой ГТО является слой гравия, что наряду с функцией охлаждения летом и предыдущего подогрева воздуха зимой, выполняет роль своеобразного фильтра для воздуха, подаваемого в дом. Большая часть загрязнителей воздуха задерживается в слое теплообменника, поэтому время от времени гравий нужно очищать.

Гравийный обменник отличается достаточно высокой продуктивностью. Правильно выполненный ГТО гарантированно обеспечивает подачу и свежего, профильтрованного воздуха в дом.

Однако ГТО имеет и ряд недостатков, о которых стоит помнить.

Гравийный ГТО отделен от грунта только геотканью, поэтому есть опасность утечки в обменник воды и даже попаданию грызунов и насекомых. Наличие подповерхностных вод на глубине менее 2 м от поверхности почвы практически делает невозможным применение гравийного ГТО: пропитка водой будет блокировать его работу, к тому же станет фактором интенсивного затхлого запаха, поэтому придется обновлять содержимое обменника.

Гравийный слой не может работать непрерывно; его рабочий режим нужно разделить на два этапа – 12 часов функционирования и 12 часов восстаноления гравийного слоя. Восстановление заключается в повторном отборе гравийным слоем тепла окружающей почвы. Конечно же, для трубного обменника также рекомендуется режим работы с перерывами, однако в трубных теплообменниках тепло регенерируется значительно быстрее, чем в гравийном с несколькими тоннами гравия.

Если гравийный слой хорошо не промыть перед укладкой, или, если в ходе эксплуатации он намокнет (вследствие осадков или подъема грунтовых вод), то ГТО может стать источником затхлого «​​подвального» ​​запаха.

Гравийный или безмембранный ГТО нельзя располагать там, где имеет место внешняя нагрузка, например вследствие автомобильного движения.

Повреждение верхнего слоя обменника сдавливанием может привести к снижению производительности и насыщения влагой и, в свою очередь, к необходимости дорогостоящего ремонта.

Гравийный слой характеризуется очень большим сопротивлением потоку воздуха, поэтому в большинстве случаев ГТО приходится оборудовать вспомогательным вентилятором мощностью до нескольких сотен ватт (дополнительные затраты энергии).

Потери на опорах воздуху в ГТО при недостаточно тщательно разработанного проекта вентиляционной системы дома и недостаточно точных расчетов.

Порой неправильно подобранные вентиляционный узел и внутренние каналы могут быть фактором слищком маленького притока свежего воздуха в помещения. Поэтому, выполняя гравийный ГТО, необходимо установить вспомагательный вентилятор (соединенный с рекуператором, который преодолевает собственное сопротивление гравийного слоя). Однако вентилятор существенно снижает энергосберегающие характеристики системы, в частности дополнительно потребляет энергию, тогда как для эксплуатации трубных теплообменников вполне достаточно мощности вентилятора самого рекуператора. Определяясь с конструкцией гравийного ГТО, следует проконсультироваться со специалистом, особенно в отношении сопротивлений собственно ГТО и сопротивлений системы вентиляции.

Зимой (если система с рекуператором) воздуха попадает на центральный вентиляционный узел уже предварительно подогретым, эффективно предотвращает образование инея на теплообменнике рекуператора и выключению его электронной системой защиты от замерзания. Благодаря этому не нужно монтировать в систему рекуператора дополнительный энергозатратный электрический калорифер. Главный результат — теплообменник обеспечивает эффект «бесплатной» климатизации.

Не следует забывать, что в так называемые переходные периоды, грунтовой теплообменник надо выключать. Наружный воздух в эти периоды убирается «нормальним» забирающим устройством, расположенным на стене дома.

После засыпки и выравнивания отдельных слоев гравия, прокладки вентиляционных трубопроводов и изоляции верхнего слоя обменника, весь гравийный слой засыпают почвой толщиной около 80 см.

Безмембранный ГТО

В безмембранном теплообменнике соединяются отдельные свойства трубного и гравийного ГТО. Принцип его выполнения заключается в установлении слоя полимерных плит на ровном слое гравия.

Плиты устанавливают на «ножках», опирающихся на поверхность гравийного слоя (гравийной подсыпки). Воздух движется не сквозь гравийный слой (как в гравийном ГТО), а над ним — между гравием и плитами.

Безмембранный обменник будет гарантированно функционировать длительное время без необходимости регенерации, максимально используя тепло почвы.

В отличии от гравийного ГТО, безмембранный не создает больших сопротивлений потоку воздуха.

Остановив выбор на безмембранном теплообменнике, следует помнить:

установку ГТО следует доверить специалистам с опытом, которые будут пользоваться соответствующим оборудованием. Изготовление теплообменника собственноручно может закончиться его повреждением и значительным снижением продуктивности;

безмембранный ГТО не является плотной конструкцией, поэтому его нельзя применять в местах, где случается повышение уровня грунтовых вод или вероятность затопления атмосферными осадками;

Понравилась статья? Напишите свое мнение в комментариях.
Подпишитесь на наш ФБ:

Грунтовый теплообменник для вентиляции своими руками

Затраты на подогрев и охлаждение воздуха в приточно-вытяжной вентиляции можно значительно уменьшить, воспользовавшись бесплатной энергией грунта. Какое-то время считалось, что для экономии тепла (и затрат на обогрев свежего воздуха) достаточно рекуператора - теплообменника, в котором поступающий холодный воздух нагревается теплым вытяжным. Но требования к энергосберегающим домам безостановочно растут, и в последнее время домовладельцы все чаще стали делать грунтовые теплообменники, которые подогревают воздух перед его поступлением в систему вентиляции. В этой статье мы расскажем, как сделать грунтовый теплообменник для вентиляции своими руками и об опыте эксплуатации этого устройства.

• Принцип работы грунтового воздушного теплообменника
• Основные типы грунтовых воздушных теплообменников
• Недостатки грунтового теплообменника
• Насколько эффективен воздушный грунтовый теплообменник

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.

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.

Грунтовый теплообменник вентиляции в частном доме

При устройстве вентиляции в частном доме все более популярным становится осуществлять воздухозабор 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.

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, что перекрывает приток воздуха.

Слева: зимой грунтовый теплообменник подогревает приточный воздух; Справа: летом — охлаждает; В межсезонье грунтовый теплообменник бездействует. 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 10-12оС. при температуре наружного воздуха около 35оС.

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=200-250мм.; 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 Схема устройства грунтового теплообменника: 1 — воздухозаборник с фильтром; 2 — труба d=200-250мм.; 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

Чем больше разница температур наружного воздуха и грунта, тем больше теплообмен. Грунтовый теплообменник работает не эффективно, если температура наружного воздуха находится в пределах +5 … +25°С. Поэтому в межсезонье грунтовый теплообменник не используют. Забор воздуха происходит непосредственно с улицы, через воздухозаборник в стене дома.

Использование грунтового теплообменника наиболее выгодно для вентиляции достаточно герметичного воздухо не проницаемого дома , когда весь воздух поступает в дом 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.

Грунтовый кондиционер или геотермальная вентиляция. Варианты конструкций и их стоимость

Охлаждения помещений в доме в жару, в летнее время года – элемент комфорта. Хорошо, когда дом каменный с хорошим теплосбережением: летом прохладно, зимой тепло. А если в доме летом жара? Кондиционер в каждую комнату не поставишь. Есть ли достойные внимания эконом-варианты установок, позволяющие охладить воздух в 1-2 или больше комнат?

Посмотрим на принцип охлаждения воздуха на примере грунтового кондиционера или теплообменника:

Система представляет из себя ПВХ-трубы для наружной канализации, уложенные в грунт ниже 1 м. С одного края воздух заходит в подземный коллектор, а с другого, через вентилятор выходит в помещение дома. По опыту и расчетам, 5 м трубы охлаждают воздух на 1 гр. Т.е. что бы охладить воздух с +35 до +25гр. нужно уложить под землей не менее 50 м труб. И нужно создать уклон, сток для конденсата. Как правило, это отдельная вертикальная труба, отвод от нижней точки системы.

Забор воздуха должен быть с фильтром и располагаться в тени, под деревом, например.

Схема такой инсталляции и ее примерная стоимость. Из-за большой длины труб и земляных работ стоимость большая. Экономически выгоднее приобрести установить 2-3 кондиционера на эти деньги. Но есть способы, как удешевить эту систему. Следующая схема:

Схема бункерного теплообменника. Здесь не нужно столько пластиковых труб. Выкапывается колодец глубиной 2-3 м, устанавливаются 2 бетонных кольца для канализации, прокладываются трубы на вход и выход воздуха. И заполняется крупными чистыми камнями: речными валунами, крупной галькой. Они будут выполнять роль теплоаккумулятора. Стоимость примерно на треть меньше, но все-равно слишком высока. Если только камни Вам достанутся бесплатно, если Вы навозите их сами.

Удешевить систему можно лишь в том случае, если Вы и так выкапываете траншею. Например, под ввод кабеля в дом или для ввода водоснабжения со скважины. И тогда по траншее можно пробурить ямы и смонтировать теплообменник из ПНД-трубы:

Но тогда можно посчитать и подумать над тепловым насосом грунт-вода для отопления. Либо еще вариант: обмотать ПНД-трубой бетонный кессон скважины, если он из бетонных колец. Тогда ничего бурить не нужно. А вместе с вводом воды завести и трубу для вентиляции. Экономим на грунтовых работах. А ПНД-труба уже не такая дорогая как канализационная. Но из-за большей толщины стенок и меньшего сечения ее потребуется не менее 100 м.

Стоимость 63 мм ПНД-трубы около 100 руб./м. Эта система будет иметь стоимость

10 тыс. руб. Уже не плохо.

Отзыв о смонтированной системе грунтового теплообменника при прокладке, вводе водопроводной трубы в дом.

Есть риск, что в конденсате может завестись какая-нибудь бактериальная флора. Для этого предлагают поставить УФ-лампу для дезинфекции воздуха, которая будет включаться одновременно с включением вентиляции.

Природный рекуператор или бесплатный кондиционер для загородного дома

Охлаждение воздуха летом — одна из первостепенных задач домовладельца. Как использовать для этой цели энергию, окружающую нас, и сделать кондиционирование воздуха практически бесплатным, расскажет эта статья.

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.

Стабильный источник энергии

Преследуя цель понижения температуры в помещении летом, разумно задать вопрос: «Куда отдать энергию нагретого атмосферного воздуха? Как его охладить?». Здесь на помощь нам приходят силы природы. Тот факт, что на определённой глубине температура грунта постоянна, будет нашим основным аргументом при обосновании энергоэффективности системы.

Грунт способен бесконечно обменивать энергию — охлаждать и нагревать любой носитель (воздух, воду), но только до собственной температуры на заданной глубине, которая остаётся постоянной благодаря относительной стабильности земного ядра.

Международная практика

Разумеется, мы далеко не первые, кто решил использовать бесконечную и бесплатную энергию Земли. В европейских странах, которые принято называть развитыми (Германия, Швеция, Бельгия и др.) используют эту энергию с начала прошлого века. Успехи, достигнутые на этом поприще, впечатляют.

Системы теплообмена воды ниже уровня земли называют «тепловыми насосами». Такие подземные и подводные устройства отапливают и охлаждают помещения всего дома. Разработаны стандартные проекты для любого здания и есть возможность перевести дом с традиционной (газовой, электрической) системы климатизации на тепловые насосы . Похожим, но более примитивным образом эту энергию используют и у нас, устраивая подземные хранилища продуктов (погреба).

Чем хорош природный теплообменник

В основе работы нашего рекуператора лежит тот же физический процесс, что и в тепловых насосах. Ориентируясь на экономию, мы используем этот принцип, подведя его под собственные нужды и местные реалии.

Задачи, которые может решить адаптированный автономный рекуператор:

1. Постоянное естественное проветривание при закрытых дверях и окнах.
2. Быстрая замена воздуха в помещении на свежий.
3. Охлаждение воздуха в помещении.
4. Подготовка воздушной смеси для последующих действий.

1. Абсолютная экологичность. При монтаже и эксплуатации базовой системы не используются токсичные материалы и не происходят тепловые выделения в атмосферу.
2. Безопасность. В рекуператоре не используются электродвигатели (мощностью более 100 Вт), химические агенты, высокое напряжение.
3. Простота и дешевизна. Для принудительной вентиляции применяются только маломощные вентиляторы мощностью 100 Вт. Вентиляция проходит естественным путём.
4. При работе не сжигается кислород.
5. Низкий уровень шума.

• базовая система не предусматривает фильтрации, регулировки влажности, подогрева или иной обработки воздушной смеси (но допускает возможность установки соответствующего оборудования впоследствии).

Простая и понятная система

Автономный теплообменник для загородного дома — это система вентканалов, частично проложенная под землёй, включённая в цепь приточно-вытяжной вентиляции. Для того чтобы создать такой «кондиционер», не обязательно разбираться в тонкостях физических явлений. Достаточно просто знать, что это работает. Убедиться в этом можно, спустившись в жару в любой подвал, колодец или метро.

Принцип действия следующий:

1. Атмосферный воздух проходит по трубам, проложенным в грунте с постоянной температурой (как правило от +4 до +10 °С).
2. В подземной части прохладный грунт поглощает тепловую энергию нагретого воздуха.
3. Охлаждённый воздух по вентканалам доставляется в помещения дома.
4. Одновременно с этим вытяжной вентилятор удаляет из помещения насыщенную и нагретую воздушную смесь («старый воздух»).

По принципу сооружения такие системы делятся на два основных вида: трубные и бункерные.

Трубный — полностью состоит из труб. Конструкцию можно варьировать в зависимости от условий участка. Подойдёт в случае реконструкции дома без вместительного подвала, но потребуется провести много земляных работ.

Бункерный или каменный — теплообменник представляет собой бункер, заполненный крупными камнями. Занимает меньше площади, чем трубный (можно устроить его в подвале дома). Требует наличия подвала или подземного помещения. Оптимальный вариант при новом строительстве.

Создаём внутреннюю систему вентиляционных каналов дома

В обоих случаях вентканалы внутри дома будут расположены примерно одинаково. Начнём с них.

Примитивная система приточно-вытяжной вентиляции представляет собой наружные и внутренние вентканалы, соединённые в одну сеть. Воздушные розетки расположены в верхних диагонально противоположных углах комнат. В одном — приток, в другом — вытяжка. В одноэтажном здании основные воздуховоды могут быть расположены в чердачном помещении. В двухэтажном здании приточные и вытяжные воздуховоды первого этажа будут проходить в коробах, вписанных во внутреннюю отделку, второго этажа — по чердаку. Расположение основных воздуховодов следует определять для каждого дома индивидуально, с учётом планировки (расположения стен и перегородок).

Совет. Помещения, в которых рекомендована приточно-вытяжная вентиляция: гостиная, спальня, детская, кухня, столовая, кабинеты, кладовая, комнаты отдыха, спортзал. В ванных комнатах и санузлах — только вытяжная. Не нужна вообще в коридорах, тамбурах, холлах и лоджиях.

Правила расчета системы внутренних вентканалов:

1. Труба канализационная диаметром 250 мм для раздаточного приточного и объединённого отводного каналов. Ориентировочный расход — две длины дома + высота по верхнему перекрытию + 20%.
2. Труба канализационная (серая) диаметром 150 мм. Ориентировочный расход — трехкратная длина дома + 20%. Для двухэтажного дома с равной площадью этажей + 50%.
3. Крепёж для трубы (исходя из материала стен) из расчёта 1 шт. на 70 см.
4. Утеплитель (рулонная минеральная вата) — 1 рулон.
5. Пена, герметик, декоративные решётки.
6. Колена, ревизии, муфты (1 шт. на 70 см).

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

Если предполагается устроить трубный рекуператор в одноэтажном здании, приточный канал будет выходить из-под земли в теплоизолированный короб снаружи здания и попадать на чердак. В двухэтажном лучше завести его в здание внизу первого этажа и установить внутренний вертикальный (раздаточный) канал, который затем будет заведён в чердачное пространство.

При устройстве бункерного варианта в подвале здания вертикальный раздаточный канал будет выходить из бункера сразу в помещение. Возможно смонтировать его и снаружи.

Пример расчёта расхода материалов для устройства внутренних каналов дома

Возьмём в качестве примера одноэтажный дом с расчётной вентилируемой площадью 60 кв. м, который будет иметь примерно 100 кв. м 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.

Трубный теплообменник

Для того чтобы не усложнять расчёты математическими выкладками, мы предоставим данные уже проведённых испытаний в усреднённом виде, а точнее их итоги.

Основной принцип, который необходимо соблюдать при создании системы из труб — на одно помещение должна приходиться минимум одна труба подземного канала. Это облегчит работу вентиляторов за счёт атмосферного давления. Теперь осталось разместить необходимое количество труб в подземной части участка. Они могут быть заложены по отдельности или объединены в общий канал (250 мм).

В данном описании мы предлагаем учитывать не максимальную нагрузку, когда все помещения принудительно проветриваются одновременно, а усреднённую, которая будет подаваться при регулярном периодическом проветривании разных помещений (как и бывает в реальной жизни). Это значит, что нет необходимости выводить для каждой комнаты отдельный канал. Достаточно вывести на один общий 250 мм канал воздуховоды 150 мм из каждого помещения. Количество общих каналов принимаем из расчёта один канал на 60 кв. м.

Создаём рекуперационное поле

Рекомендуемая схема подземной части трубного теплообменника:

Схема устройства трубного рекуператора: 1 — вентилятор; 2 — канал в траншее ∅250 мм; 3 — ряды труб ∅250 мм; 4 — рекуперационное поле. Схема устройства трубного рекуператора: 1 — вентилятор; 2 — канал в траншее ∅250 мм; 3 — ряды труб ∅250 мм; 4 — рекуперационное поле.

Для начала нужно выбрать место залегания труб (рекуперационное поле). Чем больше протяжённость заложенных труб, тем эффективнее будет охлаждение воздуха. Следует отметить, что после проведения работ эту площадь можно использовать под посадку растений, ландшафтный дизайн или детскую площадку. Ни в коем случае не высаживайте на рекуперационном поле деревья:

1. Производим выемку грунта на глубину промерзания плюс 0,4 м.
2. Закладываем трубы 250 мм с шагом не менее 700 мм по оси.
3. Выводим воздухозаборники на высоту 1 м. Желательно, чтобы они находились в затенённом, но хорошо проветриваемом месте.
4. При помощи колен и переходников объединяем в общий канал 250 мм, который соединяется с системой вентиляции дома (см. выше).

Внимание! В подземной части используйте специальные грунтовые канализационные трубы с толстой стенкой. Их не нужно теплоизолировать, а просто засыпать грунтом, проливая водой. Допускается только бетонирование в случае необходимости.

Расчёт объёма работ и расхода материала:

1. За рекуперационое поле принимаем участок размером 15х6 м площадью 90 кв. м.
2. Объём грунта котлована при глубине промерзания 0,8 м будет: Vкот = (0,8 + 0,4) х 60 = 72 куб. м .
3. Объём траншеи шириной 40 см (10 м от дома): Vтр = 1,2 х 0,4 х 10 = 4,8 куб. м .
4. Общий объём земляных работ: Vобщ = Vкот + Vтр = 72 + 4,8 = 77 куб. м.
5. Отрезков по 15 м: Nотр = a / 0,7 = 6 / 0,7 = 9 шт. , где а — ширина поля.
6. Общая длина труб: L = Nотр х 15 + 10 = 9 х 15 + 10 = 145 пог. м.
7. Расход колен, муфт, переходников принимаем 2 шт. х 15 м = 30 шт .

Совет. Чем глубже заложить теплообменник, тем эффективнее будет его работа. Допускается заложение более одного яруса.

Бункерный теплообменник

Если в доме есть незанятые подвальные помещения, их можно также использовать для устройства бункера (воздушного или теплообменного резервуара) для каменного теплообменника. Его действие основано на энергоёмкости камня — он постепенно набирает температуру окружающей среды и балансирует поток проходящего воздуха. При отсутствии свободного места в подвале, бункер можно устроить на участке вне дома.

Схема устройства бункерного теплообменника: 1 — вентилятор; 2 — труба Ø250 мм; 3 — защита; 4 — камень Ø200-450 мм; 5 — стенки из кирпича; 6 — крышка Схема устройства бункерного теплообменника: 1 — вентилятор; 2 — труба Ø250 мм; 3 — защита; 4 — камень Ø200-450 мм; 5 — стенки из кирпича; 6 — крышка

На определённом месте роется котлован размером примерно 2х3х3 м. От места выхода общего канала системы вентиляции дома к котловану будущего резервуара устраивается траншея, в неё на глубину 140 см укладывается 250 мм труба, по которой охлаждённый воздух будет отводиться из бункера. По стене, к которой подошла траншея, до дна прокладывается вертикальная штроба под трубу диаметром 250 мм. Затем дно выкладывается кирпичом или бетонируется. Дно воздушного резервуара должно быть глубже уровня промерзания грунта минимум на 1 метр.

Внимание! После устройства дна бункера следует заложить отводную трубу 250 мм.

Начало отводной трубы выступает от стены на 1/3 расстояния до противоположной стенки и обкладывается защитой из кирпича. На входное отверстие устанавливается защитная решётка.

Заполняем резервуар

Стены лучше выложить из кирпича или отлить из бетона (без шлака!), т. к. эти материалы лучше остальных проводят температуру. Шлакоблок не подойдёт из-за своих теплоизоляционных свойств. Стены и дно должны быть тщательно гидроизолированы (рубероид) снаружи и оштукатурены изнутри во избежание проникновения органики или влаги. Высота стен — до уровня земли минус 20 см. Вверху любой стены устраивается вводное отверстие и устанавливаются воздухозаборные трубы. Для облегчения работы вентиляторов рекомендуем установить 3 шт.

После того, как затвердеет раствор, бункер необходимо заполнить крупным камнем-галькой. Размер от 200 до 450 мм в диаметре. Камень должен быть чистым от органики, промытым.

Резервуар накрывается «крышкой» из сплошного дощатого настила на деревянных балках, покрывается гидроизоляционными материалами. Сверху укладывается дёрн. Затем отводная труба подсоединяется к системе вентиляции дома (к общему вентканалу) и производится обратная засыпка.

Расчёт объёма работ и расхода материалов:

1. При размерах воздушного резервуара 2х3 м и глубине 3 м объём грунта (земляных работ и камня для заполнения) составит: V = 2х3х3 = 18 м3 + Vтр = 22,8 куб. м .
2. Объём кирпичной кладки: Vклад = Sстен + Sдна х 0,125 = ((2х3) х 2 + (3х3) х 2 + 2х3) х 0,065 = 36 х 0,065 = 2,34 куб. м .
3. Общая длина трубы (10 м от дома): L = (10 + 3) + 10% = 15 м .
4. Кол-во колен — 6 шт.

Стоимость камня для заполнения резервуара может изменяться в зависимости от региона строительства.

Как видно из расчётов, окончательная стоимость кондиционирования 1 кв. м у обоих вариантов различается. Основной фактор выбора — уровень залегания грунтовых вод. Если он высокий, менее 3 м, то построить бункерный теплообменник не получится. Трубный подойдёт даже с УГВ 1,5 метра.

Установка вентиляторов

Приведённая здесь система предусматривает синхронную работу двух канальных вентиляторов — приточного и вытяжного — установленных в каждой воздушной розетке комнаты. Это даёт возможность быстро доставить прохладный свежий воздух в помещение и удалить нагретый. Для эффективного проветривания достаточно мощности вентиляторов 100 Вт каждый. При выборе вентилятора обратите внимание на уровень шума при его работе.

Примерная стоимость эксплуатации

Срок эксплуатации рекуператоров и вентканалов дома ограничен сроком службы материала. Для подземных элементов — от 50 лет, для внутренних — неограничен.

Система не требует обслуживания (кроме вентиляторов — раз в 5 лет).

Перспективы

Описанная схема может стать основой более сложной системы кондиционирования. В неё можно постепенно включать дополнительные элементы — фильтры, ТЭНы подогрева и охлаждения, более мощные вентиляторы, блоки автоматического управления и другие. Подготовленная под землёй воздушная смесь имеет стабильную температуру не только летом, но и зимой, поэтому может быть использована и для отопления.

Природный кондиционер за «3 копейки»

На западе вопрос использования неисчерпаемых природных ресурсов для улучшения качества жизни человека изучается давно. И некоторые наработок, обретших там популярность, поражают своей простотой и эффективностью. Яркий пример — природный кондиционер. Эта система вентиляции легко реализуется в загородном доме на любом этапе его эксплуатации. А ещё после её монтажа летом можно практически бесплатно охлаждать воздух в помещении. Зимой же такая вентиляция позволяет солидно сэкономить на обогреве приточного воздуха.

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.

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.

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

Изюминка системы — прокладка грунтового теплообменника

Как уже говорилось, для того чтобы приточка работала в режиме кондиционера, необходимо на входе дополнить её канальным вентилятором. Мощности 100–200 Ватт более чем достаточно. А вот дальше интереснее: вместо одного входного канала следует сделать два:

• стандартный, на высоте около 1,5 м над уровнем грунта (для вентиляции в межсезонье);
• подземный, соединяемый с трубой грунтового теплообменника.

Как это выглядит на деле, можно понять, при взгляде на картинку.

Сам же теплообменник представляет собой трубу диаметром 200–250 мм, проложенную под землёй ниже уровня промерзания грунта.

Не следует забывать о конденсате. Для его сбора при прокладке наружного вентканала необходимо соблюдать уклон 2 градуса в сторону дома, а на расстоянии около метра от стены необходимо сделать колодец для проверки состояния водосборника.

Чтобы система эффективно регулировала температуру воздуха, суммарная длина труб теплообменника должна находиться в пределах 35–50 м. Отклонение в большую сторону приведёт к повышению аэродинамического сопротивления и потребует установки более мощного вентилятора, а это лишние цифры в платежке за электроэнергию. Если же проложить более короткую трубу, эффективность теплообменника снизится.

В идеале, для облегчения циркуляции воздуха рекомендуется избегать всевозможных поворотов и изгибов трубы. Но далеко не каждый участок позволяет прокопать прямую траншею необходимой длины. Поэтому, как вариант, можно взять на заметку предложенные ниже схемы.

Прямые и острые углы на поворотах заменяются плавными изгибами или стыками.

Вот и вся хитрость природного кондиционера. Единственное «но» напоследок — воздухозаборник теплообменника так же поднимается на высоту 1-1,5 м над уровнем грунта. И обязательно накрывается защитными колпаком с решёткой — вам ведь не нужны способные законопатить систему грызуны с птичками?

Читайте также:

  
• Дом из бруса под усадку 8х9
  
• Демонтаж деревянного потолка гэсн
  
• Дом коробковой у никитских ворот
  
• Бетонная система водоотведения абл 900
  
• Баннер на дом с фасадом