Природный кондиционер за «3 копейки»

Устройство геотермальной вентиляции

Упрощенно можно сказать, что геотермальная схема представляет собой обычную систему канальной приточно-вытяжной вентиляции с размещенными под землей (ниже точки промерзания почвы) воздуховодами.

Вентиляционная приточная система забирает воздух извне и по подземным воздуховодам транспортирует его до точки выброса внутри помещения.

Вытяжная часть вентиляционной установки может утилизировать воздух прямо на улицу или же аналогично приточной вентиляции – по подземному воздуховоду.

В этом случае подземный воздуховодный теплообменник делается двухконтурным. По внутреннему контуру удаляется отработанный воздух из помещения, а по внешнему подается свежий приточный. Таким образом, двухконтурный воздуховод выполняет еще и функцию рекуператора.

Пример расчёта расхода материалов для устройства внутренних каналов дома

Возьмём в качестве примера одноэтажный дом с расчётной вентилируемой площадью 60 м2, который будет иметь примерно 100 м2 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.

Наименование	Ед. изм.	Кол-во	Цена	Итого, руб.
Труба 250 мм	пог. м	32	200	6400
Труба 150 мм	пог. м	43	150	6450
Колена, ревизии, муфты	шт.	20	40	800
Крепёж	шт.	100	30	3000
Решётки декор	шт.	4	100	400
Выключатели 2-кл.	шт.	4	120	500
Утеплитель	упак.	1	1000	1000
Пена, герметик, прочее	1000
Итого материал	19550
Работа	5000
Итого материал и работа	24550

Теплообменник для зимней палатки своими руками

Сделать теплообменник для палатки своими руками не составит особого труда. Затраты на металл будут минимальными, самоделка окажется более выгодной, чем ее заводские аналоги. При изготовлении самоделки не требуется какая-то фантастическая точность в соблюдении габаритов – это не двухконтурный котел, а простейший самодельный теплообменник в палатку для отдыха и рыбалки в холодных зимних условиях.

Делать теплообменник для зимней палатки лучше всего из нержавеющей стали и алюминиевых трубок. Если нет ни того, ни другого, найдите любую тонкостенную металлическую трубу диаметром около 20 мм и листовое железо толщиной 1 мм. Также вам потребуется сварочный аппарат и дрель со сверлом по металлу подходящего диаметра. Сборка не займет у вас много времени, с монтажом можно справиться буквально за день.

Все размеры носят скорее рекомендательный характер, вы вполне можете что-то изменить специально для ваших нужд.

Подготовка теплообменных труб

Первая наша задача – соорудить непосредственно сам теплообменник по образу и подобию его жаротрубнного собрата. Для этого необходимо взять два прямоугольных отреза листового металла и наметить в нем отверстия под теплообменные трубки. Рекомендуем сделать три ряда в шахматном порядке – пять трубочек в верхнем и нижнем рядах, четыре трубки в среднем ряду. Самая сложная задача заключается в том, чтобы приварить трубки с двух сторон к двум листам металла.

Сборка корпуса

Далее собираем корпус из еще четырех отрезков. В верхней части делаем отверстие под дымоход. Его необходимо продумать так, чтобы дымоход легко снимался. Привариваем верхнюю крышку к нашему теплообменнику, по бокам привариваем боковые крышки. Пробовать обогревать зимнюю палатку еще рано – нужно сделать ножки.

Лучше всего, если ножки будут складными, но можно обойтись и без этого. Сделайте их из тонких металлических стержней (проволоки), отмеряя их длину не забудьте учесть высоту используемой плитки/горелки. Соответственно, нижняя часть нашего теплообменника для зимней палатки несплошная – здесь располагается вырез, в котором виднеются внутренние трубки. Именно через этот вырез пламя и жар будут проникать внутрь нашего агрегата.

Работа с электрической частью

Для работы теплообменника для зимней палатки потребуется хороший вентилятор. Мы рекомендуем взять производительный кулер диаметром 120 мм от стационарного компьютера. Такие кулеры обладают хорошей пропускной способностью и минимальным уровнем шума. Привариваем к задней части нашего теплообменника подходящий крепеж, прикручиваем вентилятор, припаиваем длинные проводники для подключения к аккумулятору (подойдет ШВВП 2х0,75).

Теперь все готово для запуска теплообменника. Размещаем его в зимней палатке, подсоединяем дымоход и выводим его наружу, снизу размещаем печку/горелку. Подключаем газовый баллон, поджигаем газ, включаем кулер и ждем разогрева. Пока не обгорит металл, возможен неприятный запах. Через 10-15 минут наш агрегат выйдет на рабочий режим – отрегулируйте температуру воздуха путем регулировки печки/горелки.

Недостатки

Если повредить поверхностный слой такого обменника, то это приведет к снижению его эффективности, а также к возможному насыщению влагой. Все это потребует проведения ремонтных работ. При обустройстве обменника своими руками именно такого типа нужно также знать то, что слой гравия является как теплообменным пунктом, так и препятствием для прохождения воздуха. Из-за этого в системе потребуется установить дополнительный источник нагнетания воздуха — вентилятор с достаточно мощностью (несколько сотен Ватт). Естественно, что это дополнительные затраты как на установку и покупку, так и на последующую оплату электроэнергии. Из-за этого приходится достаточно тщательно проводить расчеты системы. Тут можно добавить, что расчеты жидкостного грунтового теплообменника несколько проще, чем гравийного, хотя его обустройство и конструкция более сложные.

Пошаговое руководство

Изготовление бесканального теплообменника

1. Подготовьте емкость, лучше металлическую, пластиковая будет дольше нагреваться.
2. Установите бак к началу системы отопления.
3. Проделайте в емкости 2 отверстия для выходов. Одно – вверху, через которое горячая вода будет выводиться. Второе – внизу, холодная жидкость будет поступать из труб системы.
4. Разместите выходы правильно, от этого будет зависеть скорость отдачи тепла.
5. Запаяйте герметично отверстия, чтобы температура воздуха не тратилась на батарею, а помещение равномерно прогревалось.
6. Для трубки используйте медь, она должна хорошо гнуться и отдавать максимально тепло в помещение.
7. Согните трубку в форме спирали, получился змеевик.
8. Поместите спираль в бак, концы трубки нужно вывести наружу, хорошо закрепить их.
9. Подсоедините к концам деталей фитинг с резьбой.
10. Подсоедините к трубе регулятор мощности, его можно купить в магазине, стоит недорого, поэтому на самостоятельном изготовлении не стоит зацикливаться.
11. Система вполне будет работать исправно и без регулятора, но он нужен для регулирования мощности, экономии электроэнергии. Мощность можно выставить по своему усмотрению.
12. Подсоедините к термостату клеммы, после чего – провода питания.
13. Чтобы бак не изнашивался от перепадов температуры, установите анод.
14. Закройте герметично все элементы.
15. Наполните бак водой, теплообменник готов.

Виды теплообменников для обогрева палатки

Чтобы поднять и удерживать на достаточном уровне температуру воздуха в палатке, применяются нагревательные устройства различных видов.

Спиртовые свечи

Могут применяться в одноместной палатке при температуре наружного воздуха до -5 градусов. Для обогрева более вместительного помещения их мощности недостаточно.

Газовые обогреватели

Источником топлива в данном случае служит пятилитровый газовый баллон, а источником тепла – газовая горелка, часто оснащаемая конвектором. Такие обогреватели используются не только в качестве теплогенератора, на них можно готовить или разогревать пищу.

Основной его недостаток – большой расход топлива. Поэтому их используют в местах, доступных для подъезда на автотранспорте. Портативные отопители на газу небезопасны в пожарном отношении, именно они становятся наиболее частой причиной возгораний.

Наиболее надежным представляются омские теплообменники Сибтермо.

Обогреватели бензиновые

Они применяются для обогрева довольно давно, и их конструкция с течением времени практически неизменна. Такие приборы популярны еще и по той причине, что удельный расход средств на приобретение топлива самый низкий в сравнении с другими способами обогрева.

Кроме того, в помещении, обогреваемом бензиновой печкой, всегда присутствует запах топлива. При использовании обогревателя, работающего на бензине, нужно строго исполнять правила эксплуатации – плохо прочищенная горелка может стать причиной взрыва и пожара.

Твердотопливные агрегаты

Печки с использованием в качестве энергоносителя дров, были и остаются популярными в лесных регионах. Здесь достаточно просто собрать валежник и использовать его в теплообменнике для зимней палатки.

Популярны такие виды:

• Печи медленного горения по принципу нагревателя «Бубафоня». Время горения одной закладки дров составляет 4-6 часов. Недостаток – замена порции топлива производится на полностью погашенной печи и после очистки внутреннего содержания.
• Такие же агрегаты, изготовленные по типу печи «Булерьян». Одна закладка дров горит в течение времени до 6 часов.
• Складные металлические печи различных конструкций. Удобны при перевозке, поскольку занимают мало места в багажнике автомобиля. При использовании требуют постоянного внимания и подкладывания топлива.

На рынке постоянно появляются и другие конструкции печей на других физических принципах, но здесь упомянуты наиболее популярные исполнения.

Особенности системы вентиляции с рекуперацией тепла

Системы вентиляции, использующие рекуперативные методики, нуждаются в эффективном теплообменнике и в устройствах принудительного перемещения потоков воздуха — вентиляторах. Наличие этого оборудования автоматически означает потребность в электроэнергии. При этом, сами по себе рекуператоры (теплообменники) никакой энергии не потребляют и действуют в пассивном режиме, т.е. процесс передачи энергии происходит самостоятельно, контактными методами.

Конденсат

Тем не менее, их работа имеет несколько особенностей, из которых самой серьезной и требующей участия является образование конденсата. Процесс начинается после подачи теплого воздуха на холодные участки оборудования и продолжается до момента нагрева металла до определенной температуры. Учитывая, что обработке подвергается внутренний воздух, насыщенный водяными парами от готовящейся пищи и дыхания людей, объемы конденсата довольно велики и создают определенные проблемы при эксплуатации рекуператоров. Производители предпринимают определенные шаги, устанавливая различные клапана или датчики обледенения, что в какой-то степени решает вопрос, но проблема в целом остается и требует постоянного внимания со стороны владельца.

Постоянная подача энергии

В числе других, менее важных, но существующих особенностей рекуперационных систем, является потребность в бесперебойной подаче электроэнергии. Несмотря на то, что сами по себе рекуператоры не нуждаются на в какой энергии извне и действуют в пассивном режиме, вентиляторы, обеспечивающие циркуляцию потоков, требуют подключения и постоянной подачи энергии, без которой система просто остановится.

Экономия

Кроме того, важным показателем стане соотношение стоимости оборудования и величины экономии на обогреве помещений. Поскольку одной из целей рекуперации является снижение расходов на отопление, то стоимость оборудования должна быть оправдана этой экономией в течение обозримого времени, иначе никакого экономического эффекта покупка оборудования не принесет.

Определение эффективности системы необходимо производить перед приобретением или изготовлением системы, поскольку оградить себя от ненужных расходов и траты времени всегда полезно. Следует учитывать КПД устройства, его стоимость, чтобы сопоставить размер экономии и затрат. Так, пластинчатые теплообменники для частных домов малоэффективны и значительно уступают другим конструкциям.

Как сделать грунтовый теплообменник

Для устройства грунтового теплообменника на участке в траншею укладывают трубу диаметром около 200 — 250 мм. Оптимальная скорость движения воздуха в трубе около 3 м/сек. Увеличивать диаметр труб не выгодно — эффективность теплопередачи растет слабо, а стоимость труб возрастает значительно.

Для прокладки обычно используют канализационные трубы из ПВХ. Для обеспечения лучшей передачи тепла, следует выбирать трубы с меньшей толщиной стенки. Специально для устройства грунтовых теплообменников выпускают трубы из полипропилена, которые более теплопроводны, чем из ПВХ. Кроме того, такие трубы изнутри имеют покрытие, которое препятствует развитию микроорганизмов. 

Длина трубы 35 — 50 метров. Чем длиннее труба, тем эффективнее теплообмен, но выше аэродинамическое сопротивление. Трасса трубы не обязательно прямолинейная — допускаются повороты.

Трубы в траншее укладывают с уклоном 2% в ту или иную сторону. Этот уклон необходим для стока конденсата, который может появляться в трубе летом при охлаждении теплого воздуха улицы.

На   нижней отметке трубы теплообменника устраивают сток конденсата в канализацию или в дренажный колодец, или просто в грунт — в песчаную подушку при низком уровне грунтовых вод.

Конец трубы теплообменника, на который устанавливается воздухозаборник, на участке выводят выше уровня снегового покрова. Не рекомендуется делать забор воздуха непосредственно у земли, ниже 1,5 метра от поверхности участка.Радиоактивный почвенный газ радон тяжелее воздуха и его наибольшая концентрация наблюдается как раз у поверхности земли.

Воздухозаборник, устанавливаемый на трубу, оснащают защитной металлической сеткой и фильтром. Конструкция воздухозаборника должна препятствовать проникновению в трубу осадков, птиц, грызунов, листьев, насекомых.

Другой конец трубы заводят в подвал дома, если он есть, или пропускают под фундаментом и выводят в техническое помещение на первом этаже, где установлен блок приточной вениляции.

На участке воздухозаборник приточной вентиляции в частном доме размещают на расстоянии не ближе 10 м. от источников запахов и других мест загрязнения воздуха.

Что такое рекуперация

Неразумно терять тепловую энергию удаляемого отработанного воздуха попусту, ее можно и нужно обратить на подготовку поступающего вновь приточного воздуха. Эта задача стала актуальной не так давно, основная причина ее возникновения — широкое распространение пластиковых или алюминиевых окон и дверей, конструкция которых исключает наличие неплотностей, не пропускает воздух внутрь и делает вентиляцию помещений весьма актуальным вопросом.

Недостаточный воздухообмен в помещениях — это плохое самочувствие людей, намокание стеновых материалов, возникновение конденсата и прочие неприятности, избавиться от которых помогают правильно организованные приточная и вытяжная вентиляционная система. На этом этапе и появляется задача подготовки поступающего свежего воздуха, повышения его температуры, иначе вместе со свежестью в помещении появится и мороз. Придется перегружать отопительные системы, чтобы удержать температуру в помещениях на приемлемом уровне, что означает повышенную нагрузку на оборудование и чрезмерные расходы на отопление.

Влияние на окружающую среду

В контексте современного уменьшения объемов ископаемого топлива, роста цен на электроэнергию, загрязнения воздуха и глобального потепления, правильно разработанные подземные охлаждающие трубы предлагают устойчивую альтернативу для сокращения или полного удаления потребности в традиционных системах кондиционирования воздуха на основе компрессоров, в частности – в нетропическом климате. Они также обеспечивают дополнительную выгоду в виде контролируемого, отфильтрованного и смягченного потока свежего воздуха, который особенно ценен в небольших, герметичных и эффективных строениях.

Влияние на окружающую среду

В контексте современного уменьшения объемов ископаемого топлива, роста цен на электроэнергию, загрязнения воздуха и глобального потепления, правильно разработанные подземные охлаждающие трубы предлагают устойчивую альтернативу для сокращения или полного удаления потребности в традиционных системах кондиционирования воздуха на основе компрессоров, в частности – в нетропическом климате. Они также обеспечивают дополнительную выгоду в виде контролируемого, отфильтрованного и смягченного потока свежего воздуха, который особенно ценен в небольших, герметичных и эффективных строениях.

Достоинства теплообменников для зимних палаток

Давайте посмотрим, чем хороши данные приборы:

• Ускоренный прогрев внутреннего пространства палатки;
• Отсутствие излишков влаги;
• Более эффективное поглощение выделяемого горелкой тепла;
• Совместимость с любыми типами газовых горелок;
• Компактная конструкция;
• Встроенные дымоходы для удаления продуктов сгорания.

Есть и недостатки:

• Занимает свободное пространство;
• Требует электропитания;
• Требует хорошего дымохода и его вывода за пределы палаточного пространства.

Теплообменники идеальны для путешественников и любителей зимней рыбалки, имеющих возможность перемещать с собой большое количество вспомогательных устройств и аксессуаров – например, в автомобиле.

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.

Гравийный грунтовый теплообменник без труб

Существует вариант устройства грунтового теплообменника без применения труб. Вместо труб в траншею на горизонтальном участке насыпают слой щебня или гравия крупной фракции толщиной не менее 800 мм.

Гравийный теплообменник рекомендуется размещать на участке рядом с домом, что уменьшит длину и аэродинамическое сопротивление труб, соединяющих его с домом. Кроме того, гравийный теплообменник максимально удаляют от очистных устройств местной канализации. Уровень грунтовых вод должен быть ниже дна теплообменника.

Для устройства гравийного теплообменника роют котлован размером, позволяющим разместить в нем гравийную засыпку объемом 9 — 13 м 3 . Рекомендуемая толщина слоя засыпки гравия в котловане 0,9 — 2 м.

Дно и стенки котлована покрывают геотекстилем для предотвращения заиливания грунтом. Котлован заполняют гравием или щебнем фракции 20 мм. Перед укладкой материал засыпки тщательно промывают для удаления песка и других загрязнений. Засыпку накрывают сверху полотном геотекстиля, что предотвращает смешивание гравия с лежащим выше грунтом.

Ввод в дом и воздухозаборник выполняют как обычно, из труб диаметром 200 — 250 мм. Горизонтальные участки труб укладывают с уклоном 1-2% в сторону засыпки для стока воды. На концах подводящих труб в слое засыпки рекомендуется сделать гребенку из труб диаметром 150 мм для более равномерного распределения воздуха в слое как по вертикали, так и по горизонтали. Трубы гребенки располагают с шагом 600 — 800 мм.

• Гравийному теплообменнику не нужны устройства для отвода конденсата.
• Меньше стоимость сооружения.
• Имеет более высокое аэродинамическое сопротивление.
• Увлажняет поступающий в дом воздух.
• Не защищен от попадания в нагнетаемый в дом воздух почвенных газов.

Гравийный теплообменник бывает выгодно соорудить на небольшой глубине в 0,5-0,6 м., в слое, где грунт зимой промерзает. Грунт над теплообменником в этом случае защищают от промерзания, утепляя его слоем теплоизоляции. Для утепления используют плиты из экструдированного пенополистирола (XPS) марки 35. Толщину и ширину слоя утеплителя определяют расчетом.

Гравийный теплообменник не следует применять в районах интенсивного выделения из недр земли радиоактивного почвенного газа радона.

Эксплуатация грунтового теплообменника

Наиболее эффективная работа грунтового теплообменника обеспечивается при его эксплуатации с перерывами на восстановление. Если воздух через теплообменник пропускать непрерывно, то температура почвы будет постепенно уравниваться с температурой воздуха, а эффективность теплообменника падать. Через каждые 10 — 20 часов работы грунтовый теплообменник необходимо отключать для восстановления на такой же период времени. Для этого лучше всего использовать время, когда все уходят из дома. На это время забор воздуха переключают на байпас помимо теплообменника.

Переключение клапанов — заслонок, меняющих режим работы теплообменника в зависимости от температуры наружного воздуха и перерывов на восстановление, должно выполняться автоматикой. При ручном управлении хозяева обычно забывают это делать.

Для того, чтобы грунтовый теплообменник работал непрерывно, без перерывов на восстановление, рекомендуется делать два теплообменника — прокладывать две трубы. Пока один теплообменник отключен для восстановления, работает другой, и наоборот.

При переключении забора воздуха через грунтовый теплообменник, аэродинамическое сопротивление притока на входе в блок принудительной вентиляции заметно увеличивается. Вентилятор притока в блоке вентиляции на это часто не рассчитан и не может обеспечить необходимый приток воздуха в помещения. Необходимо выбирать блок принудительной вентиляции, рассчитанный на работу с грунтовым теплообменником. Или придется устанавливать дополнительный вентилятор на выходе воздуха из трубы грунтового теплообменника.

Еще статьи на эту тему:

Выберите тип вентиляции для своего дома

Какую вентиляцию выбрали Вы? Голосуйте! Узнайте, что выбрали другие.

Многие домовладельцы задумываются об уменьшении затрат на подогрев и охлаждение воздуха в своих домах. В последнее время набирает популярность теплообменник в грунте, который можно сделать своими руками, ориентируясь на фотопримеры конструкции. Рассмотрим принцип работы, эффективность и самостоятельное изготовление такого устройства, посредством которого перед поступлением в систему вентиляции будет подогреваться воздух.

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).

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.

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.

Преимущества:

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.

Недостатки:

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

Какой ТН лучше собирать

Сформулируем задачу: нужно построить домашний тепловой насос с минимальными затратами. Из этого можно сделать ряд логических выводов:

1. При установке придется использовать минимум дорогих деталей, поэтому добиться высокого КПД не удастся. По КПД наш экземпляр проиграет заводским моделям.
2. Поэтому нет смысла чисто кондиционировать TH, проще использовать инверторный кондиционер в режиме обогрева.
3. Чтобы получить реальную выгоду, необходимо построить тепловой насос типа «воздух-вода», «вода-вода» или геотермальную установку. В первом случае может быть достигнут КПД около 2–2,2, в других случаях КПД составляет 3–3,5.
4. Нет необходимости в контурах теплого пола. Теплоноситель, нагретый до 30-35 градусов, не совместим с радиаторной сетью, кроме южных регионов.

Отслеживание внешней петли VT до пруда

Для реализации водного варианта ТН необходимо выполнение определенных условий (необязательно):

• резервуар для воды на расстоянии 25-50 м от квартиры; на большем расстоянии потребление электроэнергии значительно повысится за счет эффективного циркуляционного насоса;
• Колодец или скважина с достаточным запасом воды и местом для ее сброса (скважина, вторая скважина, дренажная канава, канализация);
• сборная канализационная труба (если разрешено к ней подключаться).

Рассчитать расход грунтовых вод несложно. В процессе отвода тепла ТН собственного производства понизят свою температуру на 4-5 ° C, следовательно, объем потока определяется теплоемкостью воды. Для получения 1 кВт тепла (дельта температуры воды 5 градусов) через TH необходимо пропустить около 170 литров в час.

Чтобы отапливать дом площадью 100 м², нужна мощность 10 кВт и расход воды 1,7 тонны в час — внушительный объем. Такой тепловой насос для воды подойдет для небольшого дома площадью 30-40 м², желательно утепленного.

Как геотермальный тепловой насос извлекает тепло

Установка геотермальной системы более реалистична, хотя процесс довольно трудоемкий. Вариант горизонтального расположения труб на поверхности на глубине 1,5 м отвергается сразу — придется перекопать весь участок или оплатить услуги землеройных машин. Способ вырезания колодцев намного проще и дешевле, практически не нарушая ландшафта.

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 м2.

Создаём рекуперационное поле

Рекомендуемая схема подземной части трубного теплообменника:

Фото с сайта rnmt.ru

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 м2.
2. Объём грунта котлована при глубине промерзания 0,8 м будет: V_кот = (0,8 + 0,4) х 60 = 72 м3.
3. Объём траншеи шириной 40 см (10 м от дома): V_тр = 1,2 х 0,4 х 10 = 4,8 м3.
4. Общий объём земляных работ: V_общ = V_кот + V_тр = 72 + 4,8 = 77 м3.
5. Отрезков по 15 м: N_отр = a / 0,7 = 6 / 0,7 = 9 шт., где а — ширина поля.
6. Общая длина труб: L = N_отр 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.

Наименование	Ед. изм.	Кол-во	Цена	Итого, руб.
Труба канализ 250 мм грунтовая	пог. м	150	250	37500
Колена, муфты, переходники	шт.	30	50	15000
Земляные работы:
разработка грунта	куб. м	77	300	23000
обратная засыпка	куб. м	70	150	10500
Работы по монтажу труб		3000
Итого материал		52500
Итого работа		36500
Итого работа и материал		89000
Стоимость 1 кв. м	89000 / 60	1500