Грунтовый теплообменник для вентиляции своими руками в частном доме
Обновлено: 18.07.2024
Устройство принудительной вентиляции в частном доме
Основой системы является блок вентиляции, оснащенный вентиляторами, теплообменником – рекуператором тепла, устройствами управления, фильтрами и пр.
В доме с принудительной вентиляцией циркуляция воздуха происходит по такой же схеме, как и в зданиях с естественной вентиляцией. Свежий воздух с улицы подается в жилые комнаты дома. Далее воздух через переточные отверстия в дверях направляется в помещения кухни, санузлов, гардеробных, кладовок. Из этих помещений воздух по вытяжным каналам выбрасывается на улицу.
Каждое помещение дома должно быть оборудовано или вытяжным, или приточным каналом принудительной вентиляции. В некоторых случаях в помещении обустраивают оба канала.
К блоку принудительной приточно-вытяжной вентиляции (блок ППВВ) из помещений дома подходят два воздуховода.
Зимой два потока воздуха, теплый из помещений и холодный с улицы, встречаются (но не смешиваются) в теплообменнике – рекуператоре блока ППВВ. Теплый уходящий воздух отдает тепло входящему в дом воздуху. Свежий подогретый воздух поступает в помещения. Рекуператор тепла позволяет экономить до 25% энергии, расходуемой на отопление дома, по сравнению с системой без рекуператора.
Блок вентиляции, как правило, оснащают различными устройствами для подготовки воздуха. Фильтры очищают воздух от пыли, аллергенной пыльцы растений, насекомых. Подаваемый в дом воздух может увлажняться, подогреваться, охлаждаться. Централизованная система легко поддается автоматизации управления и контроля за её исправностью и режимом работы.
Все чаще забор воздуха в систему производят через грунтовый теплообменник. Это труба, проложенная в земле ниже глубины промерзания (1,5 – 2 м.). Один конец трубы присоединяется к воздухозаборнику блока вентиляции, а другой открытый конец выводится выше поверхности грунта. Проходя по трубе грунтового теплообменника воздух зимой подогревается теплом земли, а летом наоборот – охлаждается. Затраты на отопление и кондиционирование дома с грунтовым теплообменником могут снизиться еще на 25%.
Стоимость системы принудительной вентиляции с рекуператором тепла минимум в 4 – 5 раз больше, чем затраты на устройство естественной системы вентиляции. Самый дорогой элемент системы – блок рекуперации.
Принудительная система постоянно расходует электроэнергию для работы вентиляторов. Необходимы затраты на периодическую замену фильтров и чистку.
Однако, сбережение тепловой энергии и экономия затрат на отопление, окупают все расходы. Причем, чем суровее климат и длительнее отопительный сезон, тем быстрее.
Кроме того, повышенный комфорт жизни в доме, то же чего-то стоит.
Централизованная принудительная вентиляция с рекуператором тепла в частном доме – это система:
Современный энергосберегающий дом все больше напоминает герметичный пластиковый контейнер.
Для выживания в таком доме – контейнере, централизованная приточно – вытяжная вентиляция в доме просто жизненно необходима.
Пора понять это и российским застройщикам.
Монтаж в доме принудительной приточно-вытяжной вентиляции с рекуператором позволяет обеспечить эффективное проветривание помещений и существенную экономию расходов на отопление частного дома.
Схема принудительной вентиляции в частном доме
Поток свежего воздуха с улицы через воздухозаборник по воздуховоду поступает в блок вентиляции и далее распределяется по жилым помещениям частного дома. На схеме воздуховоды приточной вентиляции обозначены синим цветом.
Насыщенный загрязнениями, влагой и теплом воздух тоже проходит через блок вентиляции и выбрасывается наружу через дефлектор на крыше дома.
Воздух, подаваемый в комнаты, перемещается в помещения с приемными решетками вытяжной вентиляции через переточные отверстия в дверях. Обычно это щель между полом и дверью.
Кухонная вытяжка вытягивает деньги
Для исключения потерь тепла выгодно отказаться от обычной кухонной вытяжки. Вместо вытяжки над кухонной плитой устанавливают зонт, оснащенный вентилятором, фильтрами, поглотителями запахов для глубокой очистки воздуха. После фильтрации, очищенный от запахов и загрязнений воздух направляется обратно в помещение.
Кроме того, такое решение снижает требования к производительности блока вентиляции. Такой зонт часто называют фильтрующей вытяжкой с рециркуляцией. Следует учитывать, что экономия от снижения расходов на отопление несколько нивелируется, из-за необходимости периодической замены фильтров в вытяжке.
Блок принудительной вентиляции в частном доме
 |
| Блок принудительной вентиляции с рекуператором |
Блок приточно-вытяжной вентиляции представляет собой прямоугольный корпус размером в несколько десятков сантиметров.
Фильтр на стороне отработанного воздуха служит только для защиты каналов теплообменника от домашней пыли. В разных конструкциях блоков фильтры могут быть сменными или предусматривается их периодическая чистка.
Зимой выходящий из дома теплый и влажный воздух в рекуператоре сильно охлаждается и из него там конденсируется вода, как в кондиционере. В морозные дни эта вода может замерзнуть, лед закупорит и даже разрушит каналы рекуператора.
Чтобы этого не произошло, в блоках принудительной вентиляции используют несколько способов защиты рекуператора от замораживания:
Слаженную работу всех элементов принудительной приточно-вытяжной вентиляции в частном доме обеспечивает блок управления и автоматического регулирования.
Блок управления системой вентиляции позволяет хозяину регулировать количество и температуру циркулирующего в помещениях воздуха, контролировать исправность отдельных элементов системы.
Более сложные блоки управления дают возможность программировать работу вентиляции в суточном и недельном цикле, автоматически регулируют работу вентиляции в зависимости от температуры воздуха снаружи и внутри дома, влажности и содержания углекислого газа в помещениях.
В более дорогие блоки вентиляции встраивают дополнительные устройства подготовки воздуха.
Зимой, когда включают отопление, воздух в доме часто становится слишком сухим. Увлажнители нагнетаемого в дом воздуха позволяют обеспечить комфортную влажность воздуха в жилых помещениях.
Для подогрева приточного воздуха также используют калориферы, подключенные к системе отопления дома. Обычно такой калорифер устанавливают как отдельный аппарат, вне блока вентиляции.
Где установить блок принудительной вентиляции
 |
| Блок принудительной вентиляции выгоднее всего установить на чердаке |
Блок вентиляции выгоднее всего установить на нежилом чердаке. В этом случае длина воздуховодов из помещений дома будет минимальной.
Если это невозможно, то блок устанавливают в любом другом месте. Обычно это котельная, хозпомещение, гараж или подвал.
Требования к месту размещения блока вентиляции следующие:
- Свободный доступ к блоку для замены фильтров, ремонта и контроля за состоянием агрегата.
- Отсутствие в месте установки дополнительных требований по снижению уровня шума от работы блока.
- Минимальная протяженность основных воздуховодов системы вентиляции. Следует также оценить, удобно ли будет развести воздуховоды по строительным конструкциям дома.
Как правильно выбрать блок принудительной вентиляции
Подбор блока принудительной вентиляции осуществляется по следующим основным параметрам:
Минимальное количество воздуха, циркуляцию которого должен обеспечить блок вентиляции, определяется санитарными нормами. Нормативные значения воздухообмена для помещений частного дома приведены в предыдущей статье. Производительность блока вентиляции должна быть больше суммы нормативных значений для всех помещений дома.
По российским санитарным нормам кратность воздухообмена в частном доме должна быть не менее 0,35 раз/час.
Например, общий объем всех вентилируемых помещений дома равен 450 м 3 . Тогда минимально необходимая производительность блока вентиляции равна 450 м 3 х 0, 35 1/час = 157,5 м 3 /час.
Товары для строительства и ремонта
Правильный выбор параметров блока вентиляции можно сделать только на основании расчетов. Часто подрядчики не утруждают себя этим, и предлагают установить заведомо более мощный, а значит более шумный и дорогой блок вентиляции.
От величины КПД рекуператора напрямую зависит размер снижения расходов на отопление.
КПД крестообразных теплообменников не превышает 60%. В некоторых моделях блоков вентиляции устанавливают два таких теплообменника, размещая их последовательно друг за другом. КПД системы увеличивается еще процентов на 20%.
При выборе блока вентиляции следует также обратить внимание и на другие, значимые для застройщика, параметры:
- Уровень шума, создаваемого блоком вентиляции. Если блок размещают на стене или перекрытии, примыкающих к спальне, следует выбрать блок с минимальным уровнем шума или придется потратиться на дополнительную звукоизоляцию.
- Максимальная электрическая мощность, потребляемая электронагревателями блока вентиляции может превышать возможности электрической сети. Подумайте, а не выгоднее ли подогревать воздух с помощью теплообменника, подключенного к системе отопления.
- Оцените стоимость замены фильтров, периодичность их замены и постоянное наличие в продаже.
- Если забор свежего воздуха будет производиться через грунтовый теплообменник, то выбирают блок вентиляции оснащенный байпасом.
Воздухозаборник и дефлектор системы принудительной вентиляции
Воздухозаборную решетку приточной вентиляции обычно располагают в наружной стене дома или на крыше.
Место расположения воздухозабора выбирают, исходя из следующего:- Расстояние между воздухозаборным отверстием и дефлектором, через который выбрасывается воздух вытяжной вентиляцией, должно быть не менее 10 м. Такое же расстояние следует выдержать от дымохода, канализационного стояка и других источников запахов и загрязнений воздуха.
- Воздухозаборник размещают на высоте не менее 1,5м от поверхности земли и на 0,5 м выше снегового покрова.
- Отверстие воздухозаборника обязательно закрывают сеткой, для защиты от проникновения в воздуховод птиц, насекомых, листьев и пр.
Все более популярным становится устройство воздухозабора через грунтовый теплообменник.
Воздуховоды вентиляции в частном доме
Как определить сечение воздуховода
Ориентируясь на нормативные значения воздухообмена, определяют необходимую производительность для каждой точки притока и отвода воздуха, Q м 3 /час.
Площадь сечения воздуховода, A м 2 = Q м 3 /час / 3600 * V м/сек (принимаем во внимание, что 1 час = 3600 сек)
Зная необходимую площадь сечения воздуховода А, м 2 можно легко вычислить его диаметр d, м (согласно формуле А = πd 2 / 4), откуда: d = 2√A /π.
Рекомендуется выбирать воздуховод стандартного размера диаметром, больше расчетного.Воздуховоды прямоугольного сечения занимают меньше места, но имеют большее аэродинамическое сопротивление, чем круглые такой же площади.
Блок вентиляции подключают к жестким трубам воздуховодов с помощью гибких эластичных труб длиной не менее 1 м. Такое решение препятствует передаче звуковых колебаний от блока вентиляции по трубам в помещения.
Воздуховоды вентиляции обязательно покрывают слоем теплоизоляции. Теплоизоляция воздуховодов предотвращает конденсацию паров воды на их стенках, а также препятствует передаче звуков по трубе.
Следует учитывать, что по воздуховодам в доме перемещается не только воздух, но и звук, а также грызуны.
Проводником звука служат стенки воздуховодов, а также воздух внутри них. Для снижения уровня передаваемого шума рекомендуется применять воздуховоды из эластичных материалов, оклеивать стенки труб звукопоглощающим материалом.
Звуки, передаваемые по воздуху, сильно затухают с увеличением длины воздуховода и уменьшением его сечения. Поэтому, при проектировании разводки воздуховодов и мест размещения приточных и вытяжных отверстий, необходимо максимально увеличивать длину воздуховодов, соединяющих эти отверстия в соседних помещениях.
Для защиты блока вентиляции и помещений дома от грызунов на всех входных и выходных отверстиях воздуховодов устанавливают металлические решетки.
Диаметр воздуховодов выбирают в соответствии с расчетом аэродинамического сопротивления системы вентиляции.
Реже применяют воздуховоды прямоугольного сечения. Такие воздуховоды более компактно помещаются в строительные конструкции дома, но они менее технологичны в изготовлении, сложнее в монтаже.
Воздуховоды вентиляции имеют довольно большой диаметр. Поэтому еще на стадии проектирования нового дома следует предусмотреть места в строительных конструкциях для скрытой прокладки воздуховодов в жилых помещениях дома.
Для размещения воздуховодов вентиляции предусматривают ниши в стенах, каналы в перекрытиях. Прячут воздуховоды за подвесными потолками, в каркасной оболочке стен и перегородок.
В помещениях приточные воздуховоды заканчиваются анемостатами, которые служат для равномерного рассеивания воздуха, а также позволяют настраивать количество подаваемого воздуха.
В вытяжные воздуховоды воздух из помещений попадает через обычные решетки.
Товары для устройства вентиляции в доме
ВентиляцияСоветы застройщику.
Почему вентиляция у Вас дома должна быть хуже, чем в Вашем автомобиле?!
Сделайте для Вашего дома проект современной централизованной вентиляции с рекуперацией тепла.
При строительстве дома обязательно проложите предусмотренные проектом воздуховоды и электропроводку к центральному блоку вентиляции. После окончания стройки сделать это будет практически невозможно.
Если бюджет стройки не позволяет приобрести блок вентиляции с рекуперацией сразу, оставьте покупку на потом. Установите более дешевый блок приточно-вытяжной вентиляции без рекуператора.
Блоки рекуперации с течением времени быстро дешевеют, а энергия все дорожает. Вскоре неизбежно наступит момент, когда цена блока, размер экономии затрат на отопление, желание комфорта и Ваши доходы позволят приобрести блок рекуперации и установить его на уже подготовленное место.
Подумайте об устройстве грунтового теплообменника. Сделать его бывает удобнее и выгоднее в процессе строительства и прокладки коммуникаций к дому, чем потом, когда стройка уже окончена.
Контролируйте и управляйте влажностью воздуха в доме также, как вы контролируете и управляете температурой. На стену рядом с термометром стоит повесить и прибор для измерения влажности. В продаже имеются недорогие электронные приборы для домашнего использования, которые измеряют сразу оба этих параметра.
Ошибкой будет подбор блока ППВВ без знания величины аэродинамического сопротивления системы. Во многих случаях такая вентиляционная установка будет иметь очень высокую мощность и использовать больше электроэнергии, чем это необходимо. Но чаще оказывается, что она является слишком слабой и не может обеспечить помещения достаточным количеством вентиляционного воздуха.
После монтажа вентиляционной системы потребуйте от подрядчика выполнения замеров количества воздуха, проходящего через каждое приточное и вытяжное устройство. Лучше это сделать до того, как за монтаж будет заплачено. Замеры проводят при плотно закрытых окнах и дверях в помещении. Полученные в результате замеров значения должны быть близкими к проектируемым. Они никогда не будут точно такими же, как в проекте – на практике точная регулировка невозможна.
Грунтовый теплообменник вентиляции в частном доме
При устройстве вентиляции в частном доме все более популярным становится осуществлять воздухозабор свежего воздуха через грунтовый теплообменник.
Воздух в систему приточной вентиляции поступает с улицы через грунтовый теплообменник — трубу проложенную по участку в земле ниже глубины промерзания грунта.
Зимой, проходя по трубе теплообменника, приточный воздух нагревается до температуры, близкой к 0°С.
Это снижает расход энергии на нагрев приточного воздуха, примерно на 25%, а в сильные морозы предотвращает выпадение инея на рекуператоре блока вентиляции, что перекрывает приток воздуха.
Слева: зимой грунтовый теплообменник подогревает приточный воздух; Справа: летом — охлаждает; В межсезонье грунтовый теплообменник бездействует. Слева: зимой грунтовый теплообменник подогревает приточный воздух; Справа: летом — охлаждает; В межсезонье грунтовый теплообменник бездействует.Летом воздух в трубе наоборот — охлаждается. Охлажденный воздух подается в помещения, снижая или вовсе исключая потребность в кондиционировании. Летом температура воздуха на выходе из теплообменника снижается максимум на 10-12оС. при температуре наружного воздуха около 35оС.
Для работы в этом режиме блок вентиляции с рекуператором должен иметь байпас, чтобы пропускать воздух помимо рекуператора.
Схема устройства грунтового теплообменника: 1 — воздухозаборник с фильтром; 2 — труба d=200-250мм.; 3 — ревизионный колодец; 4 — конденсатоотводчик; 5 — заслонка грунтового теплообменника с автоматическим приводом; 6 — тройник; 7 — заслонка байпаса с автоматическим приводом; 8 — приточная труба байпаса; 9 — труба вытяжного канала; 10 — приточная решетка байпаса; 11 — блок принудительной приточно-вытяжной вентиляции с рекуператором Схема устройства грунтового теплообменника: 1 — воздухозаборник с фильтром; 2 — труба d=200-250мм.; 3 — ревизионный колодец; 4 — конденсатоотводчик; 5 — заслонка грунтового теплообменника с автоматическим приводом; 6 — тройник; 7 — заслонка байпаса с автоматическим приводом; 8 — приточная труба байпаса; 9 — труба вытяжного канала; 10 — приточная решетка байпаса; 11 — блок принудительной приточно-вытяжной вентиляции с рекуператоромЧем больше разница температур наружного воздуха и грунта, тем больше теплообмен. Грунтовый теплообменник работает не эффективно, если температура наружного воздуха находится в пределах +5 … +25°С. Поэтому в межсезонье грунтовый теплообменник не используют. Забор воздуха происходит непосредственно с улицы, через воздухозаборник в стене дома.
Использование грунтового теплообменника наиболее выгодно для вентиляции достаточно герметичного воздухо не проницаемого дома , когда весь воздух поступает в дом только через трубу теплообменника.
Грунтовый теплообменник выгодно применять с любым блоком принудительной вентиляции , как с рекуператором, так и без него.
Грунтовый теплообменник в системе естественной вентиляции
В системе естественной вентиляции дома можно организовать приток воздуха через грунтовый теплообменник. Для этого, в трубу теплообменника на входе в дом достаточно установить канальный электровентилятор мощностью 100 — 200 Вт. и выполнить разводку труб приточной вентиляции диаметром 100 мм. в комнаты дома.
Удаление воздуха из дома будет осуществляться через вытяжные каналы естественной вентиляции . Приточная система с грунтовым теплообменником будет выполнять роль приточных клапанов.
Вентилятор лучше разместить в техническом помещении, чтобы снизить уровень шума от его работы.
Грунтовый кондиционер или геотермальная вентиляция. Варианты конструкций и их стоимость
Охлаждения помещений в доме в жару, в летнее время года – элемент комфорта. Хорошо, когда дом каменный с хорошим теплосбережением: летом прохладно, зимой тепло. А если в доме летом жара? Кондиционер в каждую комнату не поставишь. Есть ли достойные внимания эконом-варианты установок, позволяющие охладить воздух в 1-2 или больше комнат?
Посмотрим на принцип охлаждения воздуха на примере грунтового кондиционера или теплообменника:
Система представляет из себя ПВХ-трубы для наружной канализации, уложенные в грунт ниже 1 м. С одного края воздух заходит в подземный коллектор, а с другого, через вентилятор выходит в помещение дома. По опыту и расчетам, 5 м трубы охлаждают воздух на 1 гр. Т.е. что бы охладить воздух с +35 до +25гр. нужно уложить под землей не менее 50 м труб. И нужно создать уклон, сток для конденсата. Как правило, это отдельная вертикальная труба, отвод от нижней точки системы.
Забор воздуха должен быть с фильтром и располагаться в тени, под деревом, например.
Схема такой инсталляции и ее примерная стоимость. Из-за большой длины труб и земляных работ стоимость большая. Экономически выгоднее приобрести установить 2-3 кондиционера на эти деньги. Но есть способы, как удешевить эту систему. Следующая схема:
Схема бункерного теплообменника. Здесь не нужно столько пластиковых труб. Выкапывается колодец глубиной 2-3 м, устанавливаются 2 бетонных кольца для канализации, прокладываются трубы на вход и выход воздуха. И заполняется крупными чистыми камнями: речными валунами, крупной галькой. Они будут выполнять роль теплоаккумулятора. Стоимость примерно на треть меньше, но все-равно слишком высока. Если только камни Вам достанутся бесплатно, если Вы навозите их сами.
Удешевить систему можно лишь в том случае, если Вы и так выкапываете траншею. Например, под ввод кабеля в дом или для ввода водоснабжения со скважины. И тогда по траншее можно пробурить ямы и смонтировать теплообменник из ПНД-трубы:
Но тогда можно посчитать и подумать над тепловым насосом грунт-вода для отопления. Либо еще вариант: обмотать ПНД-трубой бетонный кессон скважины, если он из бетонных колец. Тогда ничего бурить не нужно. А вместе с вводом воды завести и трубу для вентиляции. Экономим на грунтовых работах. А ПНД-труба уже не такая дорогая как канализационная. Но из-за большей толщины стенок и меньшего сечения ее потребуется не менее 100 м.
Стоимость 63 мм ПНД-трубы около 100 руб./м. Эта система будет иметь стоимость
10 тыс. руб. Уже не плохо.
Отзыв о смонтированной системе грунтового теплообменника при прокладке, вводе водопроводной трубы в дом.
Есть риск, что в конденсате может завестись какая-нибудь бактериальная флора. Для этого предлагают поставить УФ-лампу для дезинфекции воздуха, которая будет включаться одновременно с включением вентиляции.
Природный рекуператор или бесплатный кондиционер для загородного дома
Охлаждение воздуха летом — одна из первостепенных задач домовладельца. Как использовать для этой цели энергию, окружающую нас, и сделать кондиционирование воздуха практически бесплатным, расскажет эта статья.
Значение вентиляции трудно переоценить. Мы не будем повторять то, что описано многократно и сосредоточимся на собственной задаче — охладить и освежить воздух в доме. Традиционные системы вентиляции могут быть достаточно дорогими при устройстве за счёт стоимости узлов и агрегатов, а также стоимости квалифицированных работ по монтажу.
В процессе эксплуатации они расходуют значительное количество электроэнергии, особенно для охлаждения воздушной массы, выделяют много тепла и создают шум. Система, описанная в этой статье, проста в монтаже, энергоэффективна, не требует специальных навыков и понятна на интуитивном уровне. Сразу стоит отметить, что за счёт простоты она обладает ограниченными функциями, однако предусматривает модернизацию на любом участке в любой удобный момент.
В нашем случае термин «рекуперация» — синоним слова «теплообмен», поэтому понятия «рекуператор» и «теплообменник» взаимозаменяемы. На физическом уровне процесс заключается в охлаждении/нагревании воздуха, в изменении его температуры за счёт расхода тепловой энергии, а затем смешивания. Как и почему это происходит, мы рассмотрим далее.
Стабильный источник энергии
Преследуя цель понижения температуры в помещении летом, разумно задать вопрос: «Куда отдать энергию нагретого атмосферного воздуха? Как его охладить?». Здесь на помощь нам приходят силы природы. Тот факт, что на определённой глубине температура грунта постоянна, будет нашим основным аргументом при обосновании энергоэффективности системы.
Грунт способен бесконечно обменивать энергию — охлаждать и нагревать любой носитель (воздух, воду), но только до собственной температуры на заданной глубине, которая остаётся постоянной благодаря относительной стабильности земного ядра.
Международная практика
Разумеется, мы далеко не первые, кто решил использовать бесконечную и бесплатную энергию Земли. В европейских странах, которые принято называть развитыми (Германия, Швеция, Бельгия и др.) используют эту энергию с начала прошлого века. Успехи, достигнутые на этом поприще, впечатляют.
Системы теплообмена воды ниже уровня земли называют «тепловыми насосами». Такие подземные и подводные устройства отапливают и охлаждают помещения всего дома. Разработаны стандартные проекты для любого здания и есть возможность перевести дом с традиционной (газовой, электрической) системы климатизации на тепловые насосы . Похожим, но более примитивным образом эту энергию используют и у нас, устраивая подземные хранилища продуктов (погреба).
Чем хорош природный теплообменник
В основе работы нашего рекуператора лежит тот же физический процесс, что и в тепловых насосах. Ориентируясь на экономию, мы используем этот принцип, подведя его под собственные нужды и местные реалии.
Задачи, которые может решить адаптированный автономный рекуператор:
- Постоянное естественное проветривание при закрытых дверях и окнах.
- Быстрая замена воздуха в помещении на свежий.
- Охлаждение воздуха в помещении.
- Подготовка воздушной смеси для последующих действий.
- Абсолютная экологичность. При монтаже и эксплуатации базовой системы не используются токсичные материалы и не происходят тепловые выделения в атмосферу.
- Безопасность. В рекуператоре не используются электродвигатели (мощностью более 100 Вт), химические агенты, высокое напряжение.
- Простота и дешевизна. Для принудительной вентиляции применяются только маломощные вентиляторы мощностью 100 Вт. Вентиляция проходит естественным путём.
- При работе не сжигается кислород.
- Низкий уровень шума.
- базовая система не предусматривает фильтрации, регулировки влажности, подогрева или иной обработки воздушной смеси (но допускает возможность установки соответствующего оборудования впоследствии).
Простая и понятная система
Автономный теплообменник для загородного дома — это система вентканалов, частично проложенная под землёй, включённая в цепь приточно-вытяжной вентиляции. Для того чтобы создать такой «кондиционер», не обязательно разбираться в тонкостях физических явлений. Достаточно просто знать, что это работает. Убедиться в этом можно, спустившись в жару в любой подвал, колодец или метро.
Принцип действия следующий:
- Атмосферный воздух проходит по трубам, проложенным в грунте с постоянной температурой (как правило от +4 до +10 °С).
- В подземной части прохладный грунт поглощает тепловую энергию нагретого воздуха.
- Охлаждённый воздух по вентканалам доставляется в помещения дома.
- Одновременно с этим вытяжной вентилятор удаляет из помещения насыщенную и нагретую воздушную смесь («старый воздух»).
По принципу сооружения такие системы делятся на два основных вида: трубные и бункерные.
Трубный — полностью состоит из труб. Конструкцию можно варьировать в зависимости от условий участка. Подойдёт в случае реконструкции дома без вместительного подвала, но потребуется провести много земляных работ.
Бункерный или каменный — теплообменник представляет собой бункер, заполненный крупными камнями. Занимает меньше площади, чем трубный (можно устроить его в подвале дома). Требует наличия подвала или подземного помещения. Оптимальный вариант при новом строительстве.
Создаём внутреннюю систему вентиляционных каналов дома
В обоих случаях вентканалы внутри дома будут расположены примерно одинаково. Начнём с них.
Примитивная система приточно-вытяжной вентиляции представляет собой наружные и внутренние вентканалы, соединённые в одну сеть. Воздушные розетки расположены в верхних диагонально противоположных углах комнат. В одном — приток, в другом — вытяжка. В одноэтажном здании основные воздуховоды могут быть расположены в чердачном помещении. В двухэтажном здании приточные и вытяжные воздуховоды первого этажа будут проходить в коробах, вписанных во внутреннюю отделку, второго этажа — по чердаку. Расположение основных воздуховодов следует определять для каждого дома индивидуально, с учётом планировки (расположения стен и перегородок).
Совет. Помещения, в которых рекомендована приточно-вытяжная вентиляция: гостиная, спальня, детская, кухня, столовая, кабинеты, кладовая, комнаты отдыха, спортзал. В ванных комнатах и санузлах — только вытяжная. Не нужна вообще в коридорах, тамбурах, холлах и лоджиях.
Правила расчета системы внутренних вентканалов:
- Труба канализационная диаметром 250 мм для раздаточного приточного и объединённого отводного каналов. Ориентировочный расход — две длины дома + высота по верхнему перекрытию + 20%.
- Труба канализационная (серая) диаметром 150 мм. Ориентировочный расход — трехкратная длина дома + 20%. Для двухэтажного дома с равной площадью этажей + 50%.
- Крепёж для трубы (исходя из материала стен) из расчёта 1 шт. на 70 см.
- Утеплитель (рулонная минеральная вата) — 1 рулон.
- Пена, герметик, декоративные решётки.
- Колена, ревизии, муфты (1 шт. на 70 см).
Внимание! Не используйте колена 90°, это затруднит проход воздуха и создаст шумы. Комбинируйте колена 45° (по примеру канализации).
Если предполагается устроить трубный рекуператор в одноэтажном здании, приточный канал будет выходить из-под земли в теплоизолированный короб снаружи здания и попадать на чердак. В двухэтажном лучше завести его в здание внизу первого этажа и установить внутренний вертикальный (раздаточный) канал, который затем будет заведён в чердачное пространство.
При устройстве бункерного варианта в подвале здания вертикальный раздаточный канал будет выходить из бункера сразу в помещение. Возможно смонтировать его и снаружи.
Пример расчёта расхода материалов для устройства внутренних каналов дома
Возьмём в качестве примера одноэтажный дом с расчётной вентилируемой площадью 60 кв. м, который будет иметь примерно 100 кв. м общей площади и ориентировочные размеры 8х12 м:
- Труба 250 мм: 2 х 12 + 3 + 20% = 32 м .
- Труба 150 мм: 3 х 12 + 20% = 43 м .
- Крепёж: 32 + 43 / 0,7 = 107 шт .
- Колена, ревизии, муфты — принять за 1 шт на 3 м: 32 + 43 / 3 = 55/3 = 20 шт .
- Решётки: 8 шт. (по 2 на каждую комнату).
- Выключатели: 4 шт.
- Пена, герметик.
Трубный теплообменник
Для того чтобы не усложнять расчёты математическими выкладками, мы предоставим данные уже проведённых испытаний в усреднённом виде, а точнее их итоги.
Основной принцип, который необходимо соблюдать при создании системы из труб — на одно помещение должна приходиться минимум одна труба подземного канала. Это облегчит работу вентиляторов за счёт атмосферного давления. Теперь осталось разместить необходимое количество труб в подземной части участка. Они могут быть заложены по отдельности или объединены в общий канал (250 мм).
В данном описании мы предлагаем учитывать не максимальную нагрузку, когда все помещения принудительно проветриваются одновременно, а усреднённую, которая будет подаваться при регулярном периодическом проветривании разных помещений (как и бывает в реальной жизни). Это значит, что нет необходимости выводить для каждой комнаты отдельный канал. Достаточно вывести на один общий 250 мм канал воздуховоды 150 мм из каждого помещения. Количество общих каналов принимаем из расчёта один канал на 60 кв. м.
Создаём рекуперационное поле
Рекомендуемая схема подземной части трубного теплообменника:
Схема устройства трубного рекуператора: 1 — вентилятор; 2 — канал в траншее ∅250 мм; 3 — ряды труб ∅250 мм; 4 — рекуперационное поле. Схема устройства трубного рекуператора: 1 — вентилятор; 2 — канал в траншее ∅250 мм; 3 — ряды труб ∅250 мм; 4 — рекуперационное поле.Для начала нужно выбрать место залегания труб (рекуперационное поле). Чем больше протяжённость заложенных труб, тем эффективнее будет охлаждение воздуха. Следует отметить, что после проведения работ эту площадь можно использовать под посадку растений, ландшафтный дизайн или детскую площадку. Ни в коем случае не высаживайте на рекуперационном поле деревья:
- Производим выемку грунта на глубину промерзания плюс 0,4 м.
- Закладываем трубы 250 мм с шагом не менее 700 мм по оси.
- Выводим воздухозаборники на высоту 1 м. Желательно, чтобы они находились в затенённом, но хорошо проветриваемом месте.
- 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:
- За рекуперационое поле принимаем участок размером 15х6 м площадью 90 кв. м.
- Объём грунта котлована при глубине промерзания 0,8 м будет: Vкот = (0,8 + 0,4) х 60 = 72 куб. м .
- Объём траншеи шириной 40 см (10 м от дома): Vтр = 1,2 х 0,4 х 10 = 4,8 куб. м .
- Общий объём земляных работ: Vобщ = Vкот + Vтр = 72 + 4,8 = 77 куб. м.
- Отрезков по 15 м: Nотр = a / 0,7 = 6 / 0,7 = 9 шт. , где а — ширина поля.
- Общая длина труб: L = Nотр х 15 + 10 = 9 х 15 + 10 = 145 пог. м.
- Расход колен, муфт, переходников принимаем 2 шт. х 15 м = 30 шт .
Совет. Чем глубже заложить теплообменник, тем эффективнее будет его работа. Допускается заложение более одного яруса.
Бункерный теплообменник
Если в доме есть незанятые подвальные помещения, их можно также использовать для устройства бункера (воздушного или теплообменного резервуара) для каменного теплообменника. Его действие основано на энергоёмкости камня — он постепенно набирает температуру окружающей среды и балансирует поток проходящего воздуха. При отсутствии свободного места в подвале, бункер можно устроить на участке вне дома.
Схема устройства бункерного теплообменника: 1 — вентилятор; 2 — труба Ø250 мм; 3 — защита; 4 — камень Ø200-450 мм; 5 — стенки из кирпича; 6 — крышка Схема устройства бункерного теплообменника: 1 — вентилятор; 2 — труба Ø250 мм; 3 — защита; 4 — камень Ø200-450 мм; 5 — стенки из кирпича; 6 — крышкаНа определённом месте роется котлован размером примерно 2х3х3 м. От места выхода общего канала системы вентиляции дома к котловану будущего резервуара устраивается траншея, в неё на глубину 140 см укладывается 250 мм труба, по которой охлаждённый воздух будет отводиться из бункера. По стене, к которой подошла траншея, до дна прокладывается вертикальная штроба под трубу диаметром 250 мм. Затем дно выкладывается кирпичом или бетонируется. Дно воздушного резервуара должно быть глубже уровня промерзания грунта минимум на 1 метр.
Внимание! После устройства дна бункера следует заложить отводную трубу 250 мм.
Начало отводной трубы выступает от стены на 1/3 расстояния до противоположной стенки и обкладывается защитой из кирпича. На входное отверстие устанавливается защитная решётка.
Заполняем резервуар
Стены лучше выложить из кирпича или отлить из бетона (без шлака!), т. к. эти материалы лучше остальных проводят температуру. Шлакоблок не подойдёт из-за своих теплоизоляционных свойств. Стены и дно должны быть тщательно гидроизолированы (рубероид) снаружи и оштукатурены изнутри во избежание проникновения органики или влаги. Высота стен — до уровня земли минус 20 см. Вверху любой стены устраивается вводное отверстие и устанавливаются воздухозаборные трубы. Для облегчения работы вентиляторов рекомендуем установить 3 шт.
После того, как затвердеет раствор, бункер необходимо заполнить крупным камнем-галькой. Размер от 200 до 450 мм в диаметре. Камень должен быть чистым от органики, промытым.
Резервуар накрывается «крышкой» из сплошного дощатого настила на деревянных балках, покрывается гидроизоляционными материалами. Сверху укладывается дёрн. Затем отводная труба подсоединяется к системе вентиляции дома (к общему вентканалу) и производится обратная засыпка.
Расчёт объёма работ и расхода материалов:
- При размерах воздушного резервуара 2х3 м и глубине 3 м объём грунта (земляных работ и камня для заполнения) составит: V = 2х3х3 = 18 м3 + Vтр = 22,8 куб. м .
- Объём кирпичной кладки: Vклад = Sстен + Sдна х 0,125 = ((2х3) х 2 + (3х3) х 2 + 2х3) х 0,065 = 36 х 0,065 = 2,34 куб. м .
- Общая длина трубы (10 м от дома): L = (10 + 3) + 10% = 15 м .
- Кол-во колен — 6 шт.
Стоимость камня для заполнения резервуара может изменяться в зависимости от региона строительства.
Как видно из расчётов, окончательная стоимость кондиционирования 1 кв. м у обоих вариантов различается. Основной фактор выбора — уровень залегания грунтовых вод. Если он высокий, менее 3 м, то построить бункерный теплообменник не получится. Трубный подойдёт даже с УГВ 1,5 метра.
Установка вентиляторов
Приведённая здесь система предусматривает синхронную работу двух канальных вентиляторов — приточного и вытяжного — установленных в каждой воздушной розетке комнаты. Это даёт возможность быстро доставить прохладный свежий воздух в помещение и удалить нагретый. Для эффективного проветривания достаточно мощности вентиляторов 100 Вт каждый. При выборе вентилятора обратите внимание на уровень шума при его работе.
Примерная стоимость эксплуатации
Срок эксплуатации рекуператоров и вентканалов дома ограничен сроком службы материала. Для подземных элементов — от 50 лет, для внутренних — неограничен.
Система не требует обслуживания (кроме вентиляторов — раз в 5 лет).
Перспективы
Описанная схема может стать основой более сложной системы кондиционирования. В неё можно постепенно включать дополнительные элементы — фильтры, ТЭНы подогрева и охлаждения, более мощные вентиляторы, блоки автоматического управления и другие. Подготовленная под землёй воздушная смесь имеет стабильную температуру не только летом, но и зимой, поэтому может быть использована и для отопления.
Читайте также: