Грунтовый теплообменник для частного дома

Для получения комфортного свежего воздуха, его необходимо нагревать в зимний период и в межсезонье, а в летний период охлаждать. Ниже приведен пример расчета затрат тепловой энергии на подогрев приточного воздуха без применения систем утилизации тепла, а также при применении геотермальных систем для умеренного Европейского климата. Расход воздуха принят 300 м 3 /час.

Как самостоятельно изготовить грунтовой теплообменник

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.

Видео со строительством грунтового теплообменника под плитой:

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.

Существует несколько видов грунтовых теплообменников, которые могут использоваться в настоящее время. Возможность обустройства своими руками, хорошая эффективность, а также простота самой конструкции сделали этот тип вентиляции очень популярным для обустройства в частном доме.

Использование системы

Такая схема грунтового теплообменника позволяет получать воздух из грунта уже несколько подогретым, что помогает экономить некоторое количество энергии, которое ушло бы на работу рекуператора. Наличие такой воздушной системы для обогрева поможет также сэкономить электроэнергию и конструкцию рекуператора. В данном случае имеется в виду, что внутри трубопровода не будет образовываться конденсат, так как температура воздуха, который будет проходить по трубам, будет все время примерно одинаковая. Проблема с конденсатом может возникнуть лишь в том случае, когда в работу включается рекуператор, но при этом в него будет поступать изначально морозный воздух.

Чтобы соорудить бесканальную систему теплообмена, необходимо подготовить котлован длиной около 4 м и глубиной до 3 м. Когда углубление будет вырыто, его наполняют слоем гравия. Засыпку отделяют от грунта слоем геоткани. Когда котлован будет полностью обустроен, наружу выводят трубу, чтобы свежему воздуху была возможность поступать через подсыпку. Труба устанавливается таким же образом, как и в трубной конструкции. Еще одна труба прокладывается от подготовленного слоя к системе вентиляции дома.

Как изготовить грунтовый теплообменник

Из-за конструктивных особенностей каждого теплообменника, нужно разобраться по отдельности, как сделать тот или иной вариант.

Гравийный теплообменник

Чтобы соорудить бесканальную систему теплообмена, необходимо подготовить котлован длиной около 4 м и глубиной до 3 м. Когда углубление будет вырыто, его наполняют слоем гравия. Засыпку отделяют от грунта слоем геоткани. Когда котлован будет полностью обустроен, наружу выводят трубу, чтобы свежему воздуху была возможность поступать через подсыпку. Труба устанавливается таким же образом, как и в трубной конструкции. Еще одна труба прокладывается от подготовленного слоя к системе вентиляции дома.

Движение воздуха осуществляется по простому принципу, при этом он не только охлаждается, но и фильтруется, проходя сквозь гравийный слой. Плюсом такой конструкции является высокий уровень фильтрации, а недостаток состоит в более низкой эффективности по сравнению с системой из труб. Когда слои гравия будут засыпаны и выровнены, трубы подведены, а верхний слой теплообменника заизолирован, гравийный слой засыпают почвой слоем около 0,8 м.Теплообменник на основе гравия не способен обеспечить постоянную работу. Поэтому его функционирование следует разделить на два этапа: 12 ч работы и 12 ч восстановление. Под восстановлением понимается отбор слоем гравия тепла из грунта. В этом случае трубный теплообменник более эффективен, поскольку тепло в трубах регенерируется быстрее. Организовывать рассматриваемую конструкцию необходимо там, где нет нагрузок, при которых слой гравия может сдавливаться, например, автомобильное движение. В противном случае производительность системы снизится.

Если узел вентиляции будет рассчитан неправильно, подача свежего воздуха будет слишком слабой. Поэтому, чтобы избежать установки дополнительного вентилятора, нелишним будет получить консультацию специалистов в этой области. Важно правильно рассчитать сопротивление системы вентиляции и земляного теплообменника.

Трубная конструкция

Для организации грунтового воздушного теплообменника своими руками в частных домах в основном прибегают к трубным системам, поскольку они выделяются своей эффективностью. В этом случае в подготовленный котлован укладывают трубы в сечении 200-250 мм и длиной 15-50 м.Наличие изгибов и поворотов является допустимым, поскольку эффективность системы от этого не снижается. Хорошо, если территория участка имеет большие размеры, что позволяет использовать одну трубу. Однако возможна установка нескольких труб с параллельным либо веерным расположением. Стоит учесть, что трубы большого диаметра, с малой толщиной стенок имеют лучшую теплопроводность.Поскольку летом из-за охлаждения горячего воздуха появляется конденсат, трубы нужно укладывать под небольшим наклоном в 2°. Дополнительно в нижней части трубы делают отверстие для удаления влаги, которая стекает в дренажную систему либо непосредственно в грунт. Начальную часть конструкции размещают на таком уровне, чтобы он оказался выше уровня снега в вашем регионе. В основном высоты трубы в 1,5-2 м бывает достаточно.

Рассмотрим наиболее простой вариант изготовления теплообменника с применением труб. Для этого понадобится пластиковая труба длиной порядка 40-60 м, которую прокладывают под землей, а со стороны забора воздуха оснащают защитным элементом в виде сетки и фильтром. Такая конструкция будет предотвращать попадание внутрь трубы насекомых, грызунов, пыли и различного мусора.

Если дом рассчитан на проживание одной семьи (площадь дома 150 м²), то сечения трубы в 200 мм будет вполне достаточно. Для домов с большей площадью параметры трубы рассчитываются индивидуально, исходя из потребностей в воздушном обмене.При использовании трубы диметром чуть больше, чем диаметр штуцера рекуператора, поток воздуха снизится, но увеличится производительность. В зимнее время воздух будет лучше прогреваться, а в летнее — охлаждаться. Большой диаметр трубы скажется на снижении эффективности системы. Чтобы исключить попадание влаги внутрь конструкции, задействуют материалы, специально рассчитанные для этих целей.

Читайте также: Вентиляция в бане

Безмембранный теплообменник

При обустройстве такого теплообменника плиты монтируются на своеобразных ножках, опирающихся на гравийную подсыпку. В результате движение воздуха происходит не через гравий, как в предыдущей конструкции, а между плитами и гравием. Особенность теплообменника такого типа заключается в длительном периоде работы без необходимости регенерации, с максимальным использованием грунтового тепла. К тому же безмембранный вариант обладает меньшим сопротивлением воздушному потоку.При обустройстве такого теплообменника придерживаются следующих рекомендаций:

• монтаж системы лучше доверить специалистам, у которых в распоряжении есть необходимое оснащение и достаточный опыт. Самостоятельная сборка подобной конструкции может не только снизить производительность, но и повредить систему;
• такой тип земляного теплообменника не стоит обустраивать в местах, для которых характерно повышение уровня грунтовых вод, либо велика вероятность затопления при обильных осадках;
• очистка теплообменника такой конструкции производится путем выемки гравия, его промывки и повторной засыпки.

Соорудить теплообменник в грунте своими руками можно, ориентируясь на фото и видео. Конструкция (в зависимости от размеров) может обойтись относительно недорого, а ее эксплуатация также не потребует существенных материальных затрат. Ознакомившись с конструктивными особенностями систем, можно выбрать наиболее оптимальный для себя вариант и повторить его на своем участке.