Грунтовый теплообменник для вентиляции расчет - Про дизайн и ремонт частного дома - Rus-Masters.Ru
371 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Грунтовый теплообменник для вентиляции расчет

Как самостоятельно изготовить 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.

Содержание

Принцип работы

Давно известно, что почти на всей территории стран СНГ, температура в грунте на глубине 2 метров остается неизменной, а именно – около 10°C. Меняется она в зависимости от региона, но колебания обычно не превышают + — 2°C. Установка воздушных теплообменников подразумевает получение этой бесплатной энергии. За счет неизменной температуры конструкция прогревает помещения в холодное время года, а в жаркое – остужает. Грунтовая приточно-вытяжная вентиляция обеспечивает циркуляцию воздуха в помещении, также позволяет сохранить часть тепла, поступающего от обогревающего элемента. Обычно грунтовой теплообменникустанавливается вместе с рекуператором.

Рекуператор – это теплообменная система вентиляции. В ней холодный внешний воздух нагревается счет вытяжного теплого. В конструкции присутствует нагревающее устройство, вентиляторы, фильтры и трубопровод.

Эта схема позволяет получить уже подогретый свежий воздух из грунта, как результат – рекуператор затрачивает меньше энергии. Воздушная грунтовая система позволяет не только сохранить электроэнергию, но и сохранить конструкцию в рекуператоре в рабочем состоянии. В трубопроводе не будет замерзания конденсата, так как воздух подается всегда одной температуры. Подобная проблема обычно случается при использовании только рекуператора, когда в него идет морозный воздух.

Климат стран СНГ позволяет обеспечить теплообмен, величина охлаждения или подогрева в котором может колебаться от 5 до 20°C. Эффективность зависит от разницы между температурой грунта и внешним воздухом, чем она больше – тем сильнее теплообмен. Поэтому грунтовая система эффективна летом и зимой. В жару охлаждение осуществляется с 30°C до 20°C. В морозы подогрев происходит от -20°C до 0°C.

Весной и осенью температура воздуха в помещении чаще всего совпадает с температурой почвы. Поэтому теплообменник почти не влияет на микроклимат в доме. Но иногда грунтовая система может не только бездействовать, но и работать в отрицательном значении. К примеру, воздух в комнате имеет температуру около 12°C, а теплообменник охлаждает его до 8°C. В общем, использовать в межсезонье энергию грунта нет смысла. Изготавливая грунтовой теплообменник своими руками, нужно продумать способ отключения системы, чтобы свежий воздух шел с улицы, минуя теплообменник.

Виды грунтовых теплообменников

Сегодня известно два вида:

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.

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.

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.

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:

Грунтовый теплообменник для вентиляции своими руками

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

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

Принцип работы грунтового воздушного теплообменника

Температура грунта на глубине около двух метров всегда одинакова – примерно +10 градусов; и это значение верно для любого региона СНГ (плюс – минус два градуса). Грунтовый теплообменник позволит «забирать» эту энергию и летом охлаждать ей воздух, экономя на кондиционировании, а зимой – подогревать и беречь тепло, вырабатываемое отопительными приборами.

Читать еще:  Дом с плоской крышей

Воздушный теплообменник может подогревать/охлаждать воздух на 5 градусов, а может и на 20 – это зависит от разницы температур грунта и воздуха.

Поэтому круглый год использовать это устройство нельзя. Летом, в самую жару, теплообменник может снизить температуру с +30 до +20 градусов, зимой прогреть от -20 до 0 градусов. Но осенью и весной, когда грунт и воздух примерно одной температуры, устройство скорее вредит, чем помогает: например, в помещении, где было +12, благодаря работе теплообменника станет +8. Поэтому, делая грунтовый теплообменник своими руками, нужно продумать, как отключать его на время межсезонья.

Обычно грунтовый теплообменник используют вместе с рекуператором.

Основные типы грунтовых воздушных теплообменников

Грунтовые теплообменники для вентиляции делятся на три основных группы: гравийные (бесканальные), трубные (канальные) и безмембранные.
В бесканальных устройствах воздух проходит через подземный слой грунта. В трубных – через подземные трубы. Безмембранные теплообменники – это комбинация трубных и гравийных: в них на ровный слой гравия укладывается ровный слой полимерных плит.

При любой схеме основной канал подводящего типа соединяется с вентиляцией, и предусматривается механизм, позволяющий переключаться с режима использования теплообменника на режим использования прямого притока воздуха с улицы.

В частных домах обычно используют трубные теплообменники – они более эффективны. При этом способе в траншею укладывают трубопровод диаметром 200-2500 мм и длиной 15-50 метров: чем длиннее трубопровод, тем эффективнее будет его работа, но тем выше и аэродинамическое сопротивление. Изгибы и повороты в трубопроводе допускаются, они на эффективность работы не влияют.

Отлично, если участок большой, и есть возможность уложить одну трубу, но допускается и параллельная укладка труб, и веерная.

Обычно для того, чтобы устроить грунтовый теплообменник для вентиляции своими руками, берут полипропиленовые трубы. Трубы с большой поверхностью и меньшей толщиной стенок обладают лучшей теплопроводностью, поэтому выбор часто падает на гофрированный материал. Для стока конденсата, который появится летом, во время охлаждения горячего воздуха, трубы укладывают с уклоном в 2 градуса. Начало трубопровода на участке должно быть установлено выше обычного уровня снега и оснащено воздухозаборником с фильтром.

Рассмотрим такой теплообменник на примере устройства, сделанный пользователем нашего портала с ником Prayfor, который живет в Ровно, в одноэтажном доме площадью 160 квадратных метров. Конечно, это вспомогательная система отопления «для комфорта и экономии», основное отопление дома – электричество и газ.

Грунтовый теплооменник смонтирован из канализационных труб диаметром 160 метров. Общая длина 60 метров, плюс еще 12 метров под домом.

Трубы тепообменника уложены в отдельные траншеи на глубине от 1 до 2 метров, они веером сходятся в одну точку. В этой точке сделан дренаж, а от нее под домом идет одна двенадцатиметровая труба, которая ведет к рекуператору.

Для каждой трубы сделан свой воздухозаборник, они спрятаны в деревянные короба.

Рекуператор висит на стене котельной, а разводка воздуховодов – на неотапливаемом чердаке трубами 160 с переходом в 125 на выходе. Все они утеплены, укрыты слоем минваты (40 см), и накрыты доской толщиной 40 мм.

Сделано 6 точек подачи (4 в комнатах и 2 в гостиной) и 3 точки забора (2 в санузлах и 1 в простирочной).

Недостатки грунтового воздушного теплообменника

Наш пользователь говорит, что воздух, который попадет в дом из теплообменника, не отличается от воздуха из форточки – он такой же чистый, единственное – в нем нет уличной прохлады. Ни у кого в семье нет ощущения, что в помещение попадает воздух из грунта. Субъективно он пока что видит в этой конструкции одни плюсы.

Но воздушный грунтовый теплообменник – не самая одобряемая конструкция на.

Минусы конструкции:

  1. Она может быть опасна для здоровья.
  2. В трубах образуется конденсат, который необходимо удалять.
  3. Для прокачки воздуха по десяткам метров труб нужна довольно мощная вентиляционная установка.

Если дренаж негерметичный, то вы, очевидно, дышите «воздухом из грунта». У меня это как-то не очень состыкуется со здоровьем. Ладно, если район не радоноопасный, а если да?

Лично я опасаюсь гонять воздух по длинным магистралям, тем более под землей. Воздух придется обязательно фильтровать от пыли и возможных бактерий.

Настоятельно не рекомендуется делать грунтовые воздушные теплообменники в радонопасных районах. Радон – это газ, выделяемый из толщи земли. При высоких концентрациях он с большой вероятностью приводит к раку легких.

Радоноопасные районы России:

  • Алтайский край;
  • Кавказские минеральные воды;
  • Карелия;
  • Кольский полуостров;
  • Ленинградская область;
  • Урал.

Дом Prayfor стоит на плите – так геологи называют горизонтальное залегающие в грунте горные породы, поэтому наш пользователь считает, что радона ему бояться нечего. А бактерии он уничтожает, проводя ежегодную дезинфекцию труб специальной воздушной пушкой.

Трубы заполнили паром с дезинфицирующим средством, закрыли все выходы и оставили так на несколько часов. В доме все точки подачи и забора воздуха закрыли, чтобы воздух пошел через всю систему прямо на улицу. Через несколько часов по системе прогнали чистый воздух, который вытеснил из нее остатки дезинфицирующего пара.

Насколько эффективен воздушный грунтовый теплообменник

И с точки зрения комфортности эксплуатации, и с точки зрения энергоэффективности отзывы на работу системы отопления и вентиляции с грунтовым теплообменником у нашего пользователя самые лучшие.

Рекуператор всю зиму работал каждый день не менее 14 часов, обязательно – ночью, когда было холоднее всего.

Наш пользователь каждое утро измерял температуру:

  • уличного воздуха;
  • воздуха, который поступает из теплообменника;
  • воздуха после рекуператора;
  • вытяжного воздуха.

Все время наблюдений температура воздуха на улице была -18 – -21 градус, после теплообменника в дом она поступала не ниже +12,8, а к концу февраля стабилизировалась до +14 градусов.

Prayfor даже не ожидал, что все будет работать настолько хорошо.

Эффективность системы превзошла все наши ожидания.

Однако эксперты нашего портала рекомендуют делать более безопасный, хотя, возможно, менее эффективный вид грунтовых теплообменников – жидкостный. Прочитайте статью о том, как сделал жидкостный теплообменник для своего энергоэффективного дома участник нашего портала.

Грунтовый теплообменник – один из ключевых элементов геотермального теплового насоса, он поставляет в тепловой насос низкопотенциальное тепло. Почитайте о том, какие виды грунтовых теплообменников геотермальных тепловых насосов применяют участники. Познакомьтесь с рекомендациями для оптимального устройства геотермального “рассольного” контура для теплового насоса.

Узнайте, как участник нашего портала сделал грунтовый тепловой насос своими руками.

Также на вы сможете прочитать статьи о том, как приблизить дом к стандартам энергопассивного, как сделать рекуператор своими руками при минимальном бюджете. Узнайте, как самому сделать рекуператор с автоматикой, найдите ответы на любые вопросы по рекуперации и вентиляции. Посмотрите видео, которое доказывает экономическую эффективность теплообменников.

Вентпортал

Опубликовано чт, 02/24/2011 — 11:47 пользователем editor

Компания ЗАО «Вентс» представила на рынок пока уникальную для рынка климатического оборудования Украины геотермальную систему ГЕО Вентс. Система основана на использовании тепла земли. Принцип системы прост — в земле прокладываются заборные воздуховоды, которые зимой «получают» тепло от земли, а летом «получают» от земли бесплатный холод. Дальше через систему вентиляции подготовленный воздух попадает непосредственно к потребителю, т.е. в помещения.

Читать еще:  Панели для стен в туалете фото

Так как температура грунта сильно не меняется на протяжении года, а температура на улице меняется, то рекуперация проихсодит за счет разницы температур. Летом температура наружного воздуха достаточно высока, когда он проходит через воздуховоды под землей он отдает часть своего тепла грунту и попадает в дом уже прохладным.

Верхний слой почвы всегда подвергается изменению температур под влиянием солнечной радиации (солнца), ветра, дождя и т.д. На глубине 3 м и более температура почти неизменна, так как на такой глубине влияния приведенных ниже факторов сводится к нулю. Температура грунта на глубине 1,5–3,2 м зимой составляет от +5 до +7°С, а летом от +10 до +12°С.. Эксперименты показали, что в зимний период грунтовой теплообменник может нагреть приточный воздух, поступающий в помещение, на температуру более 0°С, а в летний период – охладить до +18-20° С.

Вентс предлагает два варианта геотермальных систем

  • ГЕО Вентс, где грунтовым теплообменником служит воздуховод из нержавеющей стали с выскими аэродинамическими и прочностными характеристиками.
  • ГЕО Вентс ДУО, где груновой теплообменник представляет собой воздуховод «труба в трубе». В этом варианте во внутренней части такого «матрешечного» воздуховода перемещается вытяжной воздух, а в наружной трубе воздух, который забирается с улицы, т.е. приточный.

Рассмотрим каждый из них

Геотермальная система ГЕО ВЕНТС

Система состоит из:

  • приточно-вытяжной установки ВУТ, которая имеет свой рекуператор. Установка догревает воздух до необходимой температуры и подает воздух в помещение, используя при этом тепло от удаляемого воздуха (в холодный период года).
  • грунтового теплообменника
  • воздуховоды
  • воздухораспределительные устройства — решетки, анемостаты, диффузоры

Преимущества системы ГЕО ВЕНТС:

  • Предварительный подогрев наружного воздуха в зимний период, охлаждение и осушение наружного воздуха в лет- ний период, что снижает эксплуатационные затраты;
  • Вентиляционная установка с рекуператором ВУТ, обеспечивает передачу тепла от вытяжного воздуха приточному, в комплексе с применением в вентиляционных установках высокоэффективных энергосберегающих ЕС моторов произ- водства компании ЕВМ, позволяет значительно увеличить энергоэффективность системы;
  • Высокая инерционность системы. При резких колебаниях температуры наружного воздуха температура на глубине свыше 1,5 м остается постоянной, как и температура приточного воздуха на входе в систему воздухообмена.

Пример размещения системы в зданиях с подвальным этажом

Размещение геотермальной вентиляционной системы в доме с подвальным этажом предполагает монтаж основных элементов системы: устройства сбора и отвода конденсата, обводного клапана, переходников и приточно-вытяжной установки с рекуперацией тепла в подвальном помещении.

Принципиальная система монтажа системы ГЕО ВЕНТС в зданиях с подвальным этажем

Воздуховод грунтового теплообменника заходит в здание через отверстие в стене ниже уровня грунта.
Приточно-вытяжная установка ВУТ расположена в подвале.

Пример размещения системы в зданиях без подвального этажа

При размещении элементов геотермальной вентиляционной системы в доме без подвального этажа необходимо обеспечить наличие инспекционного колодца, в котором размещается специальное устройство для сбора и отвода конденсата образующегося в трубе ГТО. Приточно-вытяжная установка и элементы системы располагаются в отведенном для нее месте в помещении.

Принципиальная система монтажа системы ГЕО ВЕНТС в зданиях без подвального этажа

Воздуховод грунтового теплообменника заходит в здание через отверстие в фундаментной плите.

Рекомендуется дополнить систему ревизионным колодцем на улице. Для отводи конденсата необходимо обеспечить уклон трубы на менее 2о. Приточно-вытяжную установку ВУТ можно расположить на чердаке здания.

Система ГЕО ВЕНТС ДУО

В состав системы ГЕО ВЕНТС ДУО входят:

  • Грунтовый теплообменник «труба в трубе» для предварительного подогрева/охлаждения наружного воздуха. По внутренней трубе перемещается вытяжной воздух, удаляемый из помещения, по наружной трубе – приточный воздух с улицы;
  • Приточно-вытяжная установка ВУТ с рекуператором, предназначенным для передачи теплоты от воздуха удаляемого из помещения к подогретому воздуху, поступающему из грунтового теплообменника;
  • Воздуховоды, используемые для транспортировки воздуха в помещении;
  • Решетки и диффузоры для распределения воздуха по помещению.

Преимущества системы ГЕО ВЕНТС ДУО:

  • Предварительный подогрев приточного воздуха в зимний период, охлаждение и осушение приточного воздуха в летний период, что снижает эксплуатационные затраты;
  • Вентиляционная установка с рекуператором ВУТ, обеспечивает передачу тепла от вытяжного воздуха приточному, в комплексе с применением в вентиляционных установках высокоэффективных энергосберегающих ЕС моторов производства компании ЕВМ, позволяет значительно увеличить энергоэффективность системы;
  • Высокая инерционность системы. При резких колебаниях температуры наружного воздуха температура на глубине свыше 1,5 м остается постоянной, как и температура приточного воздуха на входе в систему воздухообмена.

Пример размещения системы в зданиях с подвальным этажом

Размещение геотермальной вентиляционной системы в доме с подвальным этажом предполагает монтаж основных элементов системы: устройства сбора и отвода конденсата, обводного клапана, переходников и приточно-вытяжной установки с рекуперацией тепла в подвальном помещении.

Пример размещения системы в зданиях без подвального этажа

При размещении элементов геотермальной вентиляционной системы в доме без подвального этажа необходимо обеспечить наличие инспекционного колодца, в котором размещается специальное устройство для сбора и отвода конденсата образующегося в трубе ГТО. Приточно-вытяжная установка и элементы системы располагаются в отведенном для нее месте в помещении.

Расчет эффективности вентиляции с применением ГТО и рекуперации тепла

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.

Итого суммарно за весь год на нагрев или охлаждение свежего воздуха необходимо будет затратить:

ЗИМА

В зимний период среднесуточная температура на протяжении 80 дней составляет -5°С. Для доведения ее до комфортной, необходимо нагревать до +20°С. Таким образом:

  • При отсутствии системы утилизации тепла на нагрев 300 м³/час на Δt=25°С необходимо затратить:
    Р(Wt) = L(m³/h) x 0.34 x ?t(ºС) = 300 м³/час х 0,34 х 25/1000 = 2,550 кВт.
  • При использовании геотермальной системы происходит подогрев наружного воздуха до +5°С, при этом воздуху передается:
    Р(Wt) = L(m³/h) x 0.34 x ?t(ºС) = 300 м³/час х 0,34 х 10/1000 = 1,02 кВт.
  • При последующем использовании приточно-вытяжной установки с рекуперацией тепла ВУТ, воздух подогревается до +12°С:
    Р(Wt) = L(m³/h) x 0.34 x ?t(ºС) = 300 м³/час х 0,34 х 7/1000 = 0,714 кВт.

Если принять 50% времени работы системы вентиляции с полной производительностью, с учетом того, что приточно-вытяжной агрегат работает на разных производительностях в разный период времени, то за период 80 дней:

  • При отсутствии системы утилизации тепла будет затрачено:
    80 дн x 24ч x 0.5 x 2,55кВт = 2 448 кВт*ч.
  • При использовании геотермальной системы (эффективность системы возрастает с уменьшением расхода воздуха) необходимая тепловая мощность уменьшится на:
    80 дн x 24ч x 0.6 x 1,02кВт = 1175 кВт*ч.
  • При последующем использовании приточно-вытяжной установки с рекуперацией тепла ВУТ необходимая тепловая мощность уменьшится на:
    80 дн x 24ч x 0.5 x 0,714кВт = 685 кВт*ч.

ВЕСНА/ОСЕНЬ

В межсезонье на протяжении 180 дней среднесуточная температура составляет +5°С. Для доведения ее до комфортной, необходимо нагревать до +20°С. Таким образом:

  • При отсутствии системы утилизации тепла на нагрев 300 м3/час на Δt=15°С необходимо затратить:
    Р(Wt) = L(m³/h) x 0.34 x ?t(ºС) = 300 м³/час х 0,34 х 15/1000 = 1,53 кВт.
  • При использовании геотермальной системы происходит подогрев наружного воздуха до +10°С, при этом воздуху передается:
    Р(Wt) = L(m³/h) x 0.34 x ?t(ºС) = 300 м³/час х 0,34 х 5/1000 = 0,51 кВт.
  • При последующем использовании приточно-вытяжной установки с рекуперацией тепла ВУТ, воздух подогревается до +15°С:
    Р(Wt) = L(m³/h) x 0.34 x ?t(ºС) = 300 м³/час х 0,34 х 5/1000 = 0,51 кВт.
Читать еще:  Какой герметик использовать для стеклопакета

Если принять 50% времени работы системы вентиляции с полной производительностью, с учетом того, что приточно-вытяжной агрегат работает на разных производительностях в разный период времени, то за период 180 дней:

  • При отсутствии системы утилизации тепла будет затрачено:
    180 дн x 24ч x 0.5 x 1,53кВт = 3305 кВт*ч.
  • При использовании геотермальной системы (эффективность системы возрастает с уменьшением расхода воздуха) необходимая тепловая мощность уменьшится на:
    180 дн x 24ч x 0.6 x 0,51кВт = 1322 кВт*ч.
  • При последующем использовании приточно-вытяжной установки с рекуперацией тепла ВУТ необходимая тепловая мощность уменьшится на:
    180 дн x 24ч x 0.5 x 0,51кВт = 1102 кВт*ч.

ЛЕТО

В летний период на протяжении 60 дней среднесуточная температура около +20°С, но в это время днем эта температура на протяжении примерно 8 часов составляет +26°С. Для охлаждения воздуха до температуры +20°С используются кондиционеры. Их холодильная мощность должна обеспечить охлаждение на Δt=6°С.

  • При отсутствии системы утилизации тепла на охлаждение 300 м³/час на Δt=6°С необходимо затратить:
    Р(Wt) = L(m³/h) x 0.34 x ?t(ºС) = 300 м³/час х 0,34 х 6/1000 = 0,612 кВт;
  • При использовании геотермальной системы воздух предварительно охладится до +22°С, при этом воздуху передается в режиме сухого охлаждения:
    Р(Wt) = L(m³/h) x 0.34 x ?t(ºС) = 300 м³/час х 0,34 х 4/1000 = 0,408 кВт.

Если принять 70% времени работы холодильной установки на полную мощность в течение 8 часов в сутки, то получим:

  • При отсутствии системы утилизации тепла будет затрачено:
    60 дн x 8ч x 0.7 x 0,612кВт = 206 кВт*ч.
  • При использовании геотермальной системы (эффективность системы возрастает с уменьшением расхода воздуха) необходимая холодильная мощность уменьшится на:
    60 дн x 8ч x 0.7 x 0,408кВт = 137 кВт*ч.
Суммарные затраты за весь год на нагрев или охлаждение свежего воздуха: Затраты тепловой энергии за год, кВт*ч Экономия тепловой энергии за год, кВт*ч
При отсутствии системы утилизации тепла 5959
При использовании геотермальной системы 3325 2634
При использовании геотермальной системы и установки с рекуперацией тепла ВУТ 1538 4421

Применение геотермального теплообменника системы позволяет повысить тепловую эффективность приточно-вытяжной установки системы Гео Вентс Дуо на ?=2634/(4421-2634)*100% = 147%

Система ГЕО ВЕНТС ДУО использует низкопотенциальное тепло земли, то есть является тепловым насосом и для характеристики эффективности системы применяется коэффициент SPF – Фактор сезонной мощности (EN14511), 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.

Грунтовый теплообменник

В этой системе еще до того, как воздух достигнет рекуператора, он проходит через грунтовый теплообменник, который охлаждает его летом и нагревает зимой.

Механическая вентиляция с рекуперацией позволяет добывать тепло из воздуха, удаляемого из дома. Оснащение его дополнительным элементом — грунтовым теплообменником — повышает его эффективность. Благодаря этому воздух, поступающий в рекуператор, становится прохладнее летом и теплее зимой.

Использование грунтового теплообменника повышает эффективность механической вентиляции с рекуперацией и повышает тепловой комфорт во внутренних помещениях, а также снижает затраты на отопление. Его работа обходится намного дешевле, чем кондиционер (но он не может полностью заменить его). Использование грунтового теплообменника означает, что в систему очистки воздуха всегдапоступает воздух с плюсовой температурой, что предотвращает замерзание конденсата. Следовательно, нет необходимостиразмораживать рекуператор, что повышает его эффективность.

Грунтовый теплообменник является относительно простой установкой. Он состоит из внешней и внутренней части. Внешняя часть находится в земле — обычно ниже глубины замерзания земли; на уровне около 1,5-2 м, где температура постоянна в течение всего года. Он также может быть установлен на менее глубокую поверхность, но тогда он должен быть теплоизолирован.

Наиболее благоприятные условия для его работы обеспечивают влажные и суглинистые почвы. Сухие и песчаные почвы накапливают энергию хуже. Внутренняя часть располагается рядом с рекуператором. Установка грунтового теплообменника лучше всего спланировать и осуществить как можно раньше во время строительства дома. Его реализация в более позднее время тоже возможна, но это будет более сложная задача и потребуется больше работы.

Типы грунтовых теплообменников

В простейшем варианте наземный теплообменник состоит из трубы, проложенной на соответствующей глубине. Этот тип установки называется диафрагмальным. Труба должна иметь такой диаметр, который обеспечит свободный поток необходимого количества воздуха, а также должна быть уложена с уклоном, который позволит конденсату, образовавшемуся летом, стечь.

Одна труба для вентиляции частного дома среднего размера должна быть длиной 30-50 м. Если это условие выполнить проблематично, более короткие трубы можно проложить параллельно. Конденсатная скважина и воздухосборник являются частью трубчатого теплообменника.

Другой тип грунтового теплообменника представляет собой систему без мембраны. В этой версии воздух не проходит черезподземную трубу, но имеет прямой контакт с правильно подготовленной почвой. Нагревает или охлаждает, протекающий через слой гравия воздух. Почвенный теплообменник без мембраны состоит из траншеи глубиной 80 см, заполненной очищенным гравием. С одной стороны, гравий накапливает энергию, с другой — он является фильтром, который очищает воздух.

Воздух подается в гравий через воздухосборник и горизонтально проложенную дренажную трубу. С другой стороны раскопок располагают трубу, воздух которой всасывается дальше. Гравийный теплообменник регенерирует медленнее, чем трубчатый — температура гравия изменяется под воздействием протекающего воздуха, и для его стабилизации требуется больше времени, чем в случае мембранным теплообменника.

Пластинчатый теплообменник — это другой тип безмембранного теплообменника. В этом случае вместо гравийного слоя выкладываются специальные плиты с зазорами, через которые проходит воздух. Плиты размещены на песчано-гравийном слое, теплоизолируются сверху и покрываются грунтом. Воздух, который проходит через этот тип теплообменника, имеет прямой контакт с землей.

Пластинчатый теплообменник меньше, но занимает площадь, в несколько раз большую, чем гравийный. В результате поверхность теплообмена становится большой, что гарантирует высокую эффективность установкиданного типа. Пластинчатый теплообменник эффективно восстанавливается.

Промежуточный фактор также может быть использован в грунтовом теплообменнике. Мы говорим тогда о гликолевом теплообменнике, который имеет трубчатую структуру. При таком расположении воздух проходит через нагреватель, питаемый раствором гликоля, который получает тепло от земли или охлаждается под его воздействием. Гликоль циркулирует в катушке и передает энергию воздуху, поступающему в дом. В этой системе нет воздухосборника, но перед входом в рекуператор установлен гликолевый воздухообменник.

Регенерация теплообменника

В результате получения энергии из земли температура последнего изменяется. Если энергия не пополняется быстро, разница температур уменьшается, поэтому эффективность установки снижается. Грунтовый теплообменник должен успеть восстановиться. Поэтому стоит отсоединять теплообменник, когда разница в температуре воздуха до и после него невелика, а также снизить интенсивность вентиляции, когда дом пуст. Это позволяет более энергии дольше сохраняться.

Современные грунтовые теплообменники работают автоматически; приточная установка втягивает воздух, если температура достигает определенного уровня. Рекуператоры, взаимодействующие с грунтовыми теплообменниками, должны быть оборудованы байпасом для вытяжного воздуха из помещений. Когда байпас открыт, обработанный воздух обходит теплообменник и направляется прямо к пусковой установке. Благодаря этому он не нагревает входящий воздух без необходимости летом.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector