Закопанная в землю труба позволяет экономить на обогреве и охлаждении дома. Теплообменник под землей
Закопанная в землю труба позволяет экономить на обогреве и охлажден…
Поверхностный слой почвы Земли — это естественный тепловой аккумулятор. Главный источник тепловой энергии, поступающей в верхние слои Земли — солнечная радиация. На глубине около 3 м и более (ниже уровня промерзания) температура почвы в течение года практически не меняется и примерно равна среднегодовой температуре наружного воздуха. На глубине 1,5-3,2 м зимой температура составляет от +5 до + 7 ° С, а летом от +10 до + 12 ° С. Этим теплом можно зимой не допустить замерзания дома, а летом не дать ему перегреться выше 18-20 ° С
Читайте также:Как использовать энергию льда для отопления и охлажднения дома. Концепция SolarEis10 технологий для экологического строительства8 советов, как сэкономить на отоплении дома Самым простым способом использования тепла земли является использование почвенного теплообменника (ПТО). Под землей, ниже уровня промерзания грунта, укладывается система воздуховодов, которые выполняют функцию теплообменника между землей и воздухом, который проходит по этих воздуховодах. Зимой входящий холодный воздух, который поступает в дом и проходит по трубам — нагревается, а летом — охлаждается. При рациональном размещении воздуховодов можно отбирать из почвы значительное количество тепловой энергии с небольшими затратами электроэнергии.Можно использовать теплообменник «труба в трубе». Внутренние воздуховоды из нержавеющей стали выступают здесь в роли рекуператоров.
Охлаждение в летний период
В теплое время года грунтовый теплообменник обеспечивает охлаждение приточного воздуха. Наружный воздух поступает через воздухозаборное устройство в грунтовый теплообменник, где охлаждается за счет грунта. Затем охлажденный воздух подается воздуховодами в приточно-вытяжную установку, в которой на летний период вместо рекуператора установлена летняя вставка. Благодаря такому решению, происходит снижение температуры в помещениях, улучшается микроклимат в доме, снижаются затраты электроэнергии на кондиционирование.Работа в межсезонье
Когда разница между температурой наружного и внутреннего воздуха небольшая, подачу свежего воздуха можно осуществлять через приточную решетку, размещенную на стене дома в надземной части. В тот период, когда разница существенная, подачу свежего воздуха можно осуществлять через ПТО, обеспечивая подогрев / охлаждение приточного воздуха.Экономия в зимний период
В холодное время года наружный воздух поступает через воздухозаборное устройство в ПТО, где прогревается и затем поступает в приточно-вытяжную установку для нагрева в рекуператоре. Предварительный нагрев воздуха в ПТО снижает вероятность обледенения рекуператора приточно-вытяжной установки, увеличивая эффективное время использования рекуперации и минимизирует затраты на дополнительный нагрев воздуха в водяном / электрическом нагревателе.Как рассчитываются затраты на подогрев и охлаждение воздуха
Можно предварительно подсчитать затраты на нагрев воздуха в зимний период для помещения, куда поступает воздух при нормативе 300 м3 / час. В зимний период среднесуточная температура в течение 80 дней составляет -5 ° С — ее нужно подогреть до + 20 ° С. Для нагрева такого количества воздуха нужно затрачивать 2,55 кВт в час (при отсутствии системы утилизации тепла). При использовании геотермальной системы происходит подогрев наружного воздуха до +5 и тогда на догрев входящего воздуха к комфортному уходит 1,02 кВт. Еще лучше ситуация при использовании рекуперации — надо затрачивать только 0,714 кВт. За период 80 дней будет потрачено соответственно 2448 кВт * ч тепловой энергии, а геотермальные системы снизят затраты на 1175 или 685 кВт * ч.В межсезонье в течение 180 дней среднесуточная температура составляет + 5 ° С — ее нужно подогреть до + 20 ° С. Плановые расходы составляют 3305 кВт * ч, а геотермальные системы снизят затраты на 1322 или 1102 кВт * ч.
В летний период в течение 60 дней среднесуточная температура около + 20 ° С, но в течение 8 часов она находится в пределах + 26 ° С. Затраты для охлаждения составят 206 кВт * ч, а геотермальная система снизит затраты на 137 кВт * ч.
На протяжении года работу такой геотермальной системы оценивают с помощью коэффициента — SPF (фактор сезонной мощности), который определяется как отношение количества полученной тепловой энергии к количеству потребленной электрической с учетом сезонных изменений температуры воздуха/грунта.
Для получения от грунта 2634 кВт·ч тепловой мощности в год вентиляционной установкой тратится 635 кВт·ч электроэнергии. SPF = 2634/635 = 4,14. По материалам: EcoTown
rodovid.me
Как самостоятельно построить грунтовой теплообменник
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.
к содержанию ↑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 ↑Изготовление трубного теплообменника
грунтовой трубный теплообменник
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.
к содержанию ↑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.
к содержанию ↑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.
Видео со строительством грунтового теплообменника под плитой:
karkasnik.su
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 м2) или 250 мм (для площади 170-250 м2). 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.
И тем не менее польза от эффективно организованного ГТО — ощутимая. Летом к помещениям, в которых установлены рекуператор с байпасом, подается охлажденный воздух (температура которого на 8-15 ° С ниже температуры наружного воздуха).
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;
очищают безмембранные ГТО (при необходимости) так же, как и гравийный (выкапывание — промывание — повторная укладка). опубликовано econet.ru
econet.ru
Закопанная в землю труба позволяет экономить на обогреве и охлаждении
Экология потребления. Поверхностный слой почвы Земли это естественный тепловой аккумулятор. Главный источник тепловой энергии
Поверхностный слой почвы Земли — это естественный тепловой аккумулятор. Главный источник тепловой энергии, поступающей в верхние слои Земли — солнечная радиация. На глубине около 3 м и более (ниже уровня промерзания) температура почвы в течение года практически не меняется и примерно равна среднегодовой температуре наружного воздуха. На глубине 1,5-3,2 м зимой температура составляет от +5 до + 7 ° С, а летом от +10 до + 12 ° С. Этим теплом можно зимой не допустить замерзания дома, а летом не дать ему перегреться выше 18-20 ° С
Самым простым способом использования тепла земли является использование почвенного теплообменника (ПТО). Под землей, ниже уровня промерзания грунта, укладывается система воздуховодов, которые выполняют функцию теплообменника между землей и воздухом, который проходит по этих воздуховодах. Зимой входящий холодный воздух, который поступает в дом и проходит по трубам — нагревается, а летом — охлаждается. При рациональном размещении воздуховодов можно отбирать из почвы значительное количество тепловой энергии с небольшими затратами электроэнергии.
Можно использовать теплообменник «труба в трубе». Внутренние воздуховоды из нержавеющей стали выступают здесь в роли рекуператоров.
Охлаждение в летний период
В теплое время года грунтовый теплообменник обеспечивает охлаждение приточного воздуха. Наружный воздух поступает через воздухозаборное устройство в грунтовый теплообменник, где охлаждается за счет грунта. Затем охлажденный воздух подается воздуховодами в приточно-вытяжную установку, в которой на летний период вместо рекуператора установлена летняя вставка. Благодаря такому решению, происходит снижение температуры в помещениях, улучшается микроклимат в доме, снижаются затраты электроэнергии на кондиционирование.
Работа в межсезонье
Когда разница между температурой наружного и внутреннего воздуха небольшая, подачу свежего воздуха можно осуществлять через приточную решетку, размещенную на стене дома в надземной части. В тот период, когда разница существенная, подачу свежего воздуха можно осуществлять через ПТО, обеспечивая подогрев / охлаждение приточного воздуха.
Экономия в зимний период
В холодное время года наружный воздух поступает через воздухозаборное устройство в ПТО, где прогревается и затем поступает в приточно-вытяжную установку для нагрева в рекуператоре. Предварительный нагрев воздуха в ПТО снижает вероятность обледенения рекуператора приточно-вытяжной установки, увеличивая эффективное время использования рекуперации и минимизирует затраты на дополнительный нагрев воздуха в водяном / электрическом нагревателе.
Как рассчитываются затраты на подогрев и охлаждение воздуха
Можно предварительно подсчитать затраты на нагрев воздуха в зимний период для помещения, куда поступает воздух при нормативе 300 м3 / час. В зимний период среднесуточная температура в течение 80 дней составляет -5 ° С — ее нужно подогреть до + 20 ° С. Для нагрева такого количества воздуха нужно затрачивать 2,55 кВт в час (при отсутствии системы утилизации тепла). При использовании геотермальной системы происходит подогрев наружного воздуха до +5 и тогда на догрев входящего воздуха к комфортному уходит 1,02 кВт. Еще лучше ситуация при использовании рекуперации — надо затрачивать только 0,714 кВт. За период 80 дней будет потрачено соответственно 2448 кВт * ч тепловой энергии, а геотермальные системы снизят затраты на 1175 или 685 кВт * ч.
В межсезонье в течение 180 дней среднесуточная температура составляет + 5 ° С — ее нужно подогреть до + 20 ° С. Плановые расходы составляют 3305 кВт * ч, а геотермальные системы снизят затраты на 1322 или 1102 кВт * ч.
В летний период в течение 60 дней среднесуточная температура около + 20 ° С, но в течение 8 часов она находится в пределах + 26 ° С. Затраты для охлаждения составят 206 кВт * ч, а геотермальная система снизит затраты на 137 кВт * ч.
На протяжении года работу такой геотермальной системы оценивают с помощью коэффициента — SPF (фактор сезонной мощности), который определяется как отношение количества полученной тепловой энергии к количеству потребленной электрической с учетом сезонных изменений температуры воздуха/грунта.
Для получения от грунта 2634 кВт·ч тепловой мощности в год вентиляционной установкой тратится 635 кВт·ч электроэнергии. SPF = 2634/635 = 4,14.опубликовано econet.ru
P.S. И помните, всего лишь изменяя свое потребление - мы вместе изменяем мир! © econet
econet.ru
Геотермальное отопление загородного дома - Технология работы системы
геотермально отопление загородного дома
Проектирование продуктивной системы отопления в загородном доме необходимо осуществлять таким образом, чтобы она была экономически выгодной, но в то же время простой в исполнении и технологически современной. Стандартные решения, при которых тепло образуется вследствие сгорания топлива, являются дорогостоящими для владельца дома, причиной этому служит постоянное увеличение стоимости электричества и газа. Кроме того, традиционные способы отопления помещения негативно сказываются на состоянии окружающей среды, для примера, порядка 40% выброса углекислого газа в атмосферу образуется вследствие получения тепла, такой уровень негативного воздействия на окружающую среду в цифровом показателе соотносим с негативным воздействием, наносимым выхлопами транспортных средств. В рамках этого вопроса актуальным является новая система геотермального отопления помещения.
Поиски нестандартных решений в области отопления помещений началось ещё в 70-х гг. прошлого века, во время энергетических кризисов. Изначально такая технология была апробирована в США, в большей части в элитных помещениях. Но благодаря развитию технологий, стоимость производства постепенно снижалась, поэтому такой вид обогрева жилых помещений в настоящее время стал доступен для массового потребителя. Кроме того, как показывает многолетний опыт использования систем геотермального отопления — такая конструкция отличается долговечностью и рентабельностью, поэтому спрос потребителя на установку такого типа систем неуклонно растёт.
Положительные и отрицательные моменты установки системы геотермального отопления в загородном доме
Разработка новых технологий способствовала тому, что практически каждый владелец дома теперь располагает возможностью аккумулировать энергию земли, устанавливая геотермальную отопительную систему в частном секторе. В грунте накапливается до 98% солнечной энергии, которая попадает на его поверхность, благодаря чему даже в зимний период в земляном пласте сохраняется достаточное количество тепла для обогрева жилого здания, требуется только установка специального оборудования для того чтобы воспользоваться накопленной солнечной энергией. После установки системы геотермального отопления, затраченные на установку средства, окупятся в среднем через 5-8 лет — это является отрицательной стороной данной технологии. Стоимость реализации проекта, возможно, вызовет сомнения у тех, кто планировал установку недорогой системы, но к в планы владельца загородного дома капитальные затраты не входили.
Схема геотермального отопления
Положительной стороной системы является её доступность, так как существует повсеместная возможность использования энергии такого типа, а также её абсолютная экологичность и безвредность для человека. Количество энергии неограниченно, а расходы на эксплуатацию и обслуживание системы очень низкие. Геотермальная энергия не стоит затраты денежных средств, однако финансовых вложений требует та энергия, которая задействована для функционирования теплового насоса. Для получения от трёх до пяти киловатт тепла нужно затратить один киловатт этой энергии. Учитывая, что во время работы насоса не происходит процесса сгорания, то система абсолютно безопасно, риск возгорания или взрыва, как в случае с газовыми системами отопления отсутствуют. Оборудование жилого помещения различными вытяжными системами и дымоходами, система занимает очень мало места в помещении. Кроме того, не нужно специального помещения или дополнительного места для хранения топлива. А благодаря универсальности системы можно не только отапливать жилое помещение зимой, но и охлаждать его в летние месяцы. При условии правильного монтажа системы, она может работать около 30-ти лет без необходимости технического обслуживания, в то время как другие системы нуждаются в сервисном внимании существенно чаще.
Особенности работы системы геотермального отопления
Принцип работы геотермального отопления
Принцип работы геотермального оборудования можно сравнивать либо с работой кондиционера, либо морозильной камеры, но «наоборот». В основе конструкции находится тепловой насос, размер которого примерно равен габаритам стиральной машинки, насос включен в 2 контура.
Первым контуром является видимая система из радиаторов и труб, второй контур составляет теплообменник, который помещается под землю или в воду. Циркулировать внутри контура может либо специальная жидкость, либо простая вода. Во втором контуре жидкость приобретает температуру окружающего пространства, после чего теплоноситель попадает в тепловой насос, который можно настроить и на охлаждение помещения, и на его обогрев. Тепло, выработанное насосом, при обогреве поступает в первый контур, при охлаждении во второй.
На примере работы холодильника «наоборот» можно провести аналогию, сравнив вкопанный в землю испаритель с морозилкой, а змеевик холодильника — это конденсатор, который используется для нагревания воздуха или воды. Температура конструкции ниже окружающей среды, по причине того, что под землёй стабильно низкая температура.
Производство тепловых насосов (главных элементов геотермальных систем ) в промышленных масштабах стало возможным благодаря развитию технологий рефрижераторных установок, которые позволили разработать уникальную методику по преобразованию энергии земли в тепло для отопления помещений.
Принципы устройства контуров
Выполнить установку системы силами только владельца участка сложно, так как вблизи здания нужно спроектировать конструкцию, состоящую из замкнутой системы труб, которая помещается на значительную глубину под землю, которая иногда достигает больше, чем несколько сотен метров. Тип конструкции теплообменника, а также габариты коллектора зависят от ряда параметров, среди которых основные тепловодность грунта и глубина залегания.
Теплообменники различных видов
Выделяют три схемы оборудования системы геотермального отопления, то есть устройства наружного контура для аккумулирования энергии.
- Наиболее оптимальным является устройство вертикального теплообменника с насосом. Для реализации такой схемы необходимо специальное оборудование и существенные финансовые вложения для бурения скважины, располагающейся под землёй на глубине от 50 до 200 метров. В этом случае используется тепло глубоко залегающих грунтовых вод, обладающих высокой температурой. Вода проходит по тепловому насосу через теплообменник, где отдаёт своё тепло, после чего сбрасывается обратно в грунтовые воды ниже по течению. Расходы в этом способе установки оправдываются результатом, так как срок эксплуатации скважины достигает 100 лет.
- Похожей на предыдущую и довольно дорогостоящей является схема обустройства в шахте глубиной 75-100 м. специального резервуара с антифризом, который греется от температуры грунта, после чего тепловой насос гоняет антифриз по кругу. После отдачи тепла антифриз сбрасывается в резервуар под землёй.
- Более простая в проектировании схема горизонтального теплообменника, при которой под землёй располагаются трубы таким образом. Чтобы они были ниже уровня промерзания почвы зимой. Отрицательной стороной этой схемы является необходимость задействования под коллектор значительной площади. Для примера под небольшой дом площадью в 200 кв.м. нужно занять площадь равную 500 кв.м. Расположение труб нужно сделать таким образом, чтобы до ближайшего дерева было не менее 1,5 метров.
- Следующая схема применима в том случае, если загородный дом размещается не далее чем в 100 метрах от водоёма. Она достаточно дешёвая, для осуществления проекта не требуется проведения земляных работ, размещение теплообменника должно быть осуществлено таким образом, чтобы глубина была достаточной для не промерзания, подо льдом зимой должно оставаться не менее, чем 1-1,5 метра воды до верхней точки зонда. Предпочтительнее, чтобы течения в водоёме не было, по его дну прокладывают горизонтальные зонды, которые поглощают тепло. Такую схему может осуществить владелец загородного дома самостоятельно.
Сборка внешнего контура происходит из полиэтиленовых труб, согласно предварительным расчётам соотношение 40-50 Вт тепловой энергии должно приходиться на 1 метр коллектора. Соответственно, если производительность насоса равна 10 кВт, то скважина должна быть протяжённостью около 160-200 метров. В некоторых случаях выгоднее пробурить несколько неглубоких скважин вместо одной большой, для того чтобы в итоге получилась нужная расчётная глубина. Для того чтобы сохранить ландшафт участка проектировщики пользуются кластерной технологией, при которой осуществляется бурение скважин в разных направлениях из одной точки.
В заключение статьи прилагается видео с конкретным примером.
Видео — геотермальные насосы
Целью данной статьи было рассмотрение положительных и отрицательных моментов системы геотермального отопления, которое является успешной альтернативой для уже традиционных способов обогрева загородного дома.
stroyvopros.net
Геотермальное отопление дома: системы, стоимость, отзывы |
Многие из нас привыкли к тому, что наши дома и квартиры обогреваются по старинке — системой центрального отопления, работающего на газу или электричестве, а также климатической техникой.
Относительно недавно в продаже появился инновационный вариант — геотермальное отопление. В других странах он используется уже не первый год, хотя тоже еще не успел завоевать повсеместное признание. На самом деле его применение весьма практично и во многом выгодно. В чем именно? Рассмотрим ниже.
Описание системы
Альтернативой газовому, печному, электрическому отоплению является геотермальное отопление дома. Сердцем этой системы является тепловой насос — устройство не больше стиральной машины. Работает он по принципу кондиционера — потребляет электричество и использует температуру внешней среды, а производит тепло.
Все геотермальные системы отопления, кроме теплового насоса, включают еще два контура: внутренний и внешний. Первый — система труб и радиаторов, находящаяся внутри дома, второй — теплообменник, заглубленный под землю или толщу воды.
По трубам внешнего контура циркулирует обычная вода или специальная жидкость. Получая тепло от внешней среды (толщи воды или грунта), жидкость поступает в теплообменник с фреоном, отдает температуру и вновь возвращается в трубы внешнего контура.
Для того, чтобы начать испаряться, фреону достаточно незначительного повышения температуры. Испаряясь, но попадает в сжимающий компрессор, что повышает температуру фреона до 100 градусов.
Полученная тепловая энергия подается в тепловой насос, от него — во внутренний контур. Слегка остывший фреон подается на расширительный экран, где приобретает первоначальную температуру как у русских печей.
Теплообменник под землей
Горизонтальный теплообменник. Трубы теплообменника, образующие внешний контур, укладывают в траншеи глубже, чем промерзает грунт в этой местности. Вся система труб располагается горизонтальной сетью, а не компактно.
Для этого нужен большой участок, на котором почти не останется места для растений с мощной корневой системой. Деревья должны расти не ближе полутора метров к трубам внешнего контура.
Более компактным, эффективным и дорогим является внешний контур, расположенный вертикально. Для устройства скважин для труб используют бурильное оборудование. Глубина размещения контура — от 50 до 200 метров. Эта технология подходит для небольших благоустроенных участков.
Теплообменник в толще воды
Если в радиусе 100 метров от дома есть водоем, есть возможность использовать тепловую энергию воды. Контур располагают ниже глубины промерзания, работа исключает трудоемкий этап рытья траншей.
Преимущества, недостатки и отзывы
Преимущества и недостатки позволяют оценить отзывы о геотермальном отоплении дома.
Евгений, 41 год
«Тепловой насос установил больше года назад. Проектная температура воды 70 градусов, на самом деле получается не выше 50. Поэтому для подогрева воды пришлось установить электрический нагреватель. Я рассчитал, что окупаемость моей системы — 20 лет. При потреблении электричества в 5 кВт, система выдает 15 кВт.»
В Швеции, Соединенных Штатах и других странах стоимость геотермального отопления дома не является препятствием для его использования. В нашей стране система еще не получила такого широкого распространения, но интерес к ней проявляют все больше владельцев частных домов, особенно — небольших. Отопление дома площадью в 150 м2 способно окупиться за 3-5 лет.
Высокие цены геотермального отопления дома — единственный недостаток систем с тепловым насосом.
Преимущества:
- высочайший КПД — от 300 до 500%;
- источник энергии неисчерпаем;
- нет опасности пожара;
- независимый режим работы;
- экологическая безопасность;
- минимум эксплуатационных затрат.
Принцип работы и монтажа (видео)
Теперь — наглядно о том, что из себя представляет подобная система.
Монтаж и стоимость системы
Главным агрегатом системы является тепловой насос, стоит он от 3 до 10 тысяч евро. Минимальная стоимость монтажных работ — примерно треть от цены насоса.
Полное геотермальное отопление загородного дома гарантирует комфорт и низкую стоимость тепла на протяжении десятилетий. Недостатком системы является высокая стоимость оборудования, большой объем земляных работ при его монтаже.
Удобнее и практичнее всего применять подобные решения на этапе проектирования и строительства здания — в этом случае вам не придется выполнять массу сложной работы.
homebuild2.ru
виды, принципы и порядок организации своими руками
Содержание статьи:
В связи с постоянным удорожанием энергоносителей и надвигающимся дефицитом многих из них, россияне пытаются получить энергетическую независимость. На смену традиционным источникам тепла все чаще приходят альтернативные. В их числе особое место занимает геотермальное отопление дома – способ получения тепловой энергии, вызывающий немало споров. Еще не так давно получать тепло подобным образом казалось чем-то сверхъестественным, но сегодня к нему прибегает все большее количество россиян, дома которых эффективно отапливаются теплом, полученным из недр земли. Сделать это могут, как специалисты, так и сами домовладельцы, освоившие принципы работы системы и основные правила ее монтажа.
Принцип работы геотермальной системы отопления
Человечество с давних пор старается освоить тепло, которое вырабатывается в недрах земли в своих целях, а приблизиться к этому вплотную позволило геотермальное отопление. Как известно, в центре земли находится магма, которая естественным образом прогревает землю, а верхний слой грунта препятствует ее охлаждению. Научившись использовать это тепло, люди открыли неиссякаемый источник тепловой энергии, грамотно используя который, можно решить проблему теплообеспечения загородных домов, особенно тех, которые имеют незадействованный участок земли.
Геотермальное отопление – альтернативное отопление дома
Рассматриваемая система на первый взгляд кажется сложной, и геотермальное отопление дома принцип работы имеет сложный и непонятный. При детальном рассмотрении вопроса оказывается, что это далеко не так и понять смысл работы системы, добывающей тепло из недр земли, не многим сложнее, чем освоить работу кондиционера или холодильника. Как в холодильных системах и в системах кондиционирования, основным элементом здесь является тепловой насос
Геотермальный тепловой насос, который направляет тепло, полученное в теплообменнике, в систему отопления (внутренний контур)
Главную роль в системе играет внешний контур, представляющий собой теплообменник, который находится под землей или в толще воды. Внутри теплообменника внешнего контура движется вода, антифриз или другая жидкость, принимающая на себя тепловое воздействие окружающей среды (земли или воды). Подогретый теплоноситель поступает в геотермальные тепловые насосы для отопления, которые аккумулируют тепло и распределяют его по внутреннему контуру системы. Характерно, что тепловые насосы, используемые в системе, имеют стандартные размеры, притом, что их производительность очень высока.
Основные виды систем геотермального отопления для дома
Если с основными принципами работы геотермального отопления загородного дома разобрались, стоит рассмотреть не менее важный вопрос и выяснить, какие бывают виды систем. Они отличаются исключительно по типу теплообменника, использование каждого из которых зависит от многих факторов. В зависимости от особенностей участка и характеристик той или иной местности могут использовать три типа теплообменников:
Типовая схема геотермального отопления с горизонтальным теплообменником
Горизонтальный теплообменник. Устройство системы отопления на основе горизонтального теплообменника предполагает наличие большого земельного участка, не задействованного под огород и сад. К примеру, чтобы отопить дом, площадью 200 кв.м., надо задействовать земельный участок площадью не менее 600 кв.м. В этом случае трубы укладываются в специально подготовленные траншеи, выкопанные несколько ниже уровня промерзания грунта. Эта глубина различна и зависит от особенностей конкретного региона.
- Вертикальный теплообменник. Использование данного типа теплообменников позволяет сэкономить место, его можно оборудовать, не повредив ландшафт местности. Для того чтобы углубить специальные геотермические зонды необходимо использование специального бурильного оборудования, что требует большого вложения средств. Глубина скважины, в которую помещается зонд, может достигать 100-150 метров, а ее диаметр составляет всего 100-150 мм.
- Теплообменник, размещаемый в воде. Устройство теплообменника данного типа является самым экономным вариантом, однако воспользоваться такой системой могут только владельцы домов, расположенных рядом с водоемом, расстояние до которого не превышает 100 метров. В этом случае можно с наименьшими затратами организовать геотермальное отопление частного дома, используя тепловую энергию воды. Трубы теплообменника, при этом, укладываются на дно водоема, глубина которого составляет минимум 2,5-3 метра, притом, что его площадь должна быть не менее 200 кв.м.
Прежде чем приступить к монтажным работам не достаточно знать принцип работы геотермального отопления, важно сопоставить свои финансовые возможности и взвесить все за и против, учитывая особенности местности и характеристики земельного участка. Если возле вашего дома находится водоем, удовлетворяющий всем перечисленным требованиям, то вам несказанно повезло, ведь в этом случае организовать отопление дома можно самостоятельно, и для этого вам даже не потребуется разрешения контролирующих органов. Что касается остальных типов конструкции, то, в случае с использованием горизонтального теплообменника, вам необходимо иметь много свободной земли, а если вы решили смонтировать вертикальный теплообменник, надо иметь достаточный запас средств, необходимых на выполнение дорогостоящих бурильных работ.
Преимущества и недостатки геотермального отопления
Вокруг альтернативных источников тепла, включая геотермальные системы отопления, постоянно ведутся споры. Учитывая относительную новизну данной системы, обыватели и специалисты, работающие в отрасли теплообеспечения, пытаются понять, чем же так привлекательны системы отопления, использующие тепло земли и воды, и какие они имеют недостатки. К основным преимуществам системы можно отнести следующие особенности:
- экспериментально доказано, что в этом случае можно получить тепло даром. Геотермальное отопление является самым эффективным и имеет высокий коэффициент полезного действия, а средства, потраченные на него, окупаются в самое ближайшее время. Так, затратив 1 кВт мощности, можно получить тепловую энергию мощностью 4 кВт;
- количество энергии, выделяемой землей, безграничны, и даже в зимний период в земле находится достаточное количества тепла, используемого впоследствии для обогрева дома;
- исключается необходимость покупки и хранения топлива, как в случае с использованием традиционных видов;
- геотермальное отопление работает автономно и не требует постоянного вмешательства человека, по крайней мере, в течение двух-трех ближайших десятилетий;
- геотермальное отопление является одним из самых экологически чистых, ведь при организации ее работы не используются углеводороды и химические вещества, в том числе горючие элементы, что также исключает риск возгорания;
- можно сделать геотермальное отопление своими руками, затратив при этом, минимальные средства.
В том случае, если при оборудовании системы геотермального отопления соблюдались главные принципы и работы организованы правильно, можно получить неиссякаемый источник тепла. При этом, для того чтобы получить тепло, владельцам домостроений не придется постоянно тратиться, производительность системы высокая, а частое техническое обслуживание системы не требуется.
Система геотермального отопления дома своими руками: это реально!
Главной особенностью системы геотермального отопления, является ее доступность, и получить доступ к неисчерпаемым энергоресурсам земли сегодня может каждый домовладелец. Для того чтобы организовать геотермальное отопление дома своими руками, часто не надо больших вложений и привлечения больших человеческих ресурсов – достаточно одного-двух помощников, особенно в тех случаях, если трубы придется прокладывать по дну водоема. Не вызовет особых сложностей и монтаж системы, использующей горизонтальный теплообменник. Главное, в этом случае, сделать правильный расчет системы, что также можно сделать самостоятельно, учитывая наличие большого количества информации по данной теме, а особенностями устройства и монтажа данных систем сегодня занимаются целые университеты.
Как уже говорилось, повезло тем домовладельцам, чей дом находится рядом с водоемом. В этом случае не требуются большие вложения, большая часть которых уходит на выполнение грунтовых работ.
Грунтовые работы при оборудовании системы геотермического отопления дома
К тому, что большая часть участка будет перекопана, надо быть готовым тем, кто собирается своими руками оборудовать горизонтальный теплообменник. Не стоит забывать, что пролегать трубы теплообменника должны на глубине, превышающей глубину промерзания грунта, а она для каждого региона России различная. В случае устройства вертикального теплообменника, геотермальное отопление дома под ключ лучше поручить специалистам, которые имеют для этого соответствующее бурильное оборудование и обладают достаточным опытом подобных работ. Особое внимание также стоит уделить выбору и монтажу теплового насоса, от которого зависит функциональность всей системы.
Таким образом, система геотермального отопления, хотя и является сравнительно молодой и еще не достаточно исследованной, имеет большие перспективы и представляет большой инновационный интерес. При этом вы можете не только получать дешевую тепловую энергию, но и поможете окружающей среде, которая в последнее время и без того испытывает максимальные нагрузки. И главное: имея первоначальную теоретическую подготовку, соответствующее оборудование и инструмент, сделать это можно самостоятельно, а положительные результаты не заставят себя ждать.
Понравилась статья? Поделитесь с друзьями:
teploguru.ru
