Існує кілька видів ґрунтових теплообмінників, які можуть використовуватися в даний час. Можливість облаштування своїми руками, хороша ефективність, а також простота самої конструкції зробили цей тип вентиляції дуже популярним для облаштування в приватному будинку.
Опис системи
На сьогоднішній день точно відомо, що на території всіх країн СНД температура ґрунту на глибині близько двох метрів залишається практично незмінною. Цілий рік приблизна температура грунту становить +10 градусів за Цельсієм. Невеликі зміни спостерігаються в залежності від регіону, але вони зазвичай не перевищують двох градусів. Установка ґрунтових теплообмінників має на увазі під собою використання цієї безкоштовної енергії. Таким чином, в теплу пору року така вентиляція буде охолоджувати повітря всередині приміщення, а в зимовий період, навпаки, підігрівати його. Крім того, додаткове тепло може допомогти зберегти температуру, яка створюється за рахунок інших обігрівальних елементів.
На сьогоднішній день ґрунтовий теплообмінник частіше всього використовується разом з рекуператором. Рекуператор — це теплообмінний пристрій, який призначений для нагрівання холодного повітря за рахунок вентиляційних теплого. Крім того, в його систему входять вентилятори, фільтри, трубопровід і нагріває пристрій.
Використання системи
Така схема ґрунтового теплообмінника дозволяє отримувати повітря з грунту вже кілька підігрітим, що допомагає економити деяку кількість енергії, яке пішло б на роботу рекуператора. Наявність такої повітряної системи для обігріву також допоможе заощадити електроенергію і конструкцію теплообмінника. У даному випадку мається на увазі, що всередині трубопроводу не буде утворюватися конденсат, так як температура повітря, який буде проходити по трубах, буде весь час приблизно однакова. Проблема з конденсатом може виникнути лише в тому випадку, коли в роботу включається рекуператор, але при цьому у нього буде надходити спочатку морозне повітря.
Вплив клімату на вентиляцію
Ефективність ґрунтового теплообмінника для вентиляції досить сильно залежить від клімату, який спостерігається в регіоні. Якщо говорити про клімат на території країн СНД, то установка теплообмінника може допомогти у підігріванні або охолодженні повітря в районі від 5 до 20 градусів за Цельсієм. Ефективність самої ж системи буде прямо залежати від того, наскільки велика різниця температур між ґрунтом і повітрям. Чим більше різниця, тим ефективніше працює система. З-за цього ефекту грунтовий теплообмінник для вентиляції приміщення є ефективним засобом як взимку, так і влітку. Під час спеки система може забезпечити зниження температури з 30 до 20 градусів. У морозну погоду температура може збільшуватися з -20 до 0 градусів.
При розрахунках ґрунтового теплообмінника для вентиляції потрібно брати до уваги і те, що навесні і восени вплив такої вентиляції на температуру практично відсутня. Це обґрунтовано тим, що температури навколишнього повітря і ґрунту занадто близькі за значенням, з-за чого обмін повітря істотно сповільнюється. У деяких випадках така система може і зовсім працювати в негативному режимі. Наприклад, температура в приміщенні становить 12 градусів за Цельсієм, а наявність теплообмінника буде зменшувати її до 8 градусів. Беручи до уваги даний факт, необхідно облаштовувати грунтовий теплообмінник своїми руками таким чином, щоб його можна було відключати або ж перекривати для прямого проходження повітря.
Основні типи системи
В даний час відомо про двох основних видах такої системи — це трубний і бесканальный теплообмінник. При облаштуванні бесканального типу системи буде застосовуватися підземний шар, через який буде проходити повітря. Трубний, або ж канальний тип передбачає наявність труб для монтажу ґрунтового теплообмінника, за якими буде проходити повітря. Укладені вони повинні бути також під землею.
Об’єднує ці два типи те, що основний канал підвідного типу обов’язково повинен бути з’єднаний з вентиляцією. Основна вимога, про який потрібно пам’ятати, полягає в тому, що в системі повинен бути передбачений механізм, що дозволяє перемикатися між двома режимами. При першому режимі буде використовуватися прямий приплив повітря з вулиці, при другому режимі роботи буде використовуватися теплообмінник.
Канальний теплообмінник
При виборі між повітряними ґрунтовими теплообмінниками для приватного будинку краще вибрати саме цей варіант. Він, звичайно, вимагає більше часу і коштів, але і є більш ефективним. Для того щоб виготовити такий тип вентиляції, необхідно укласти систему труб у підготовлену траншею в землі. В середньому довжина трубопроводу становить від 15 до 50 метрів. Вибір залежить лише від можливостей і площі.
Тут важливо пам’ятати про те, що труби для ґрунтового теплообмінника можуть повертатися, так як це практично не впливає на рух повітря. Крім того, чим довше буде система, тим ефективніше вона буде працювати, що також дуже важливо враховувати. Облаштування короткого обмінника практично не має сенсу.
Вибір труб для укладання
Як вже було сказано, для ефективного використання системи вона повинна мати більшу довжину. Якщо площа ділянки навколо будинку дозволяє, то можна укласти всього одну трубу навколо будинку. Якщо простір обмежений, то можна скористатися паралельної укладанням. Діаметр труб для нормального функціонування системи повинен бути від 200 до 250 міліметрів.
Відмінним вибором є поліпропіленові труби. При проведенні розрахунків ґрунтового теплообмінника потрібно знати ще й про те, що можна поліпшити процес обміну теплом, якщо зменшити товщину стінок та збільшити їх площу. Виходячи з цього, можна використовувати гофрований матеріал. В такому випадку тепло зовсім не буде затримуватися в грунтовій системі. Ще дуже важливо облаштувати ухил системи приблизно на 2 % в довільну сторону. Невеликий ухил у даному випадку необхідний, щоб конденсат, який буде утворюватися в дуже жарку погоду, міг без проблем стікати.
Сток та інші елементи системи
Для того щоб ефективно видаляти конденсат з системи, необхідно обладнати трубопровід не тільки ухилом, але і створити невеликий отвір на нижній позначці труби. Для стоку рідини необхідно облаштувати дренажний колодязь або ж зробити висновок прямо в землю. Якщо на ділянці спостерігається низький рівень грунтових вод, то необхідно виготовлення піщаної подушки для системи. Кінець труби, який розташовується на ділянці, повинен бути забезпечений фільтром. Крім того, він повинен бути встановлений вище рівня снігу, який випадає в зимовий період.
При облаштуванні колектора своїми руками потрібно знати, що якщо в регіоні сніг є рідкісним явищем, то висота труби, яка виступає над землею, повинна бути не менше 1,5 метра. Це необхідно зробити в якості захисту від радону — радіоактивного ґрунтового газу.
На кінець труби повинен бути встановлений повітрозабірник. Цей елемент також повинен бути оснащений фільтром і міцною металевою сіткою. Кінець труби повинен бути встановлений та захищеним таким чином, щоб до нього не потрапляли опади, листя, а також не могли проникнути ніякі тварини, птахи і т. д. Якщо є така можливість, то цей елемент встановлюється як можна далі від будь-яких джерел, які можуть вплинути на якість повітря. Мінімальне необхідне видалення — 10 метрів.
Бесканальный тип
Для того, щоб своїми руками облаштувати такий тип теплообмінника, необхідно викопати поглиблення, довжина якого має становити 3-4 метри, а глибина — 80 див. Крім того, цей котлован повинен бути наповнений гравієм, а зверху закритий пінобетонним покриттям. Така конструкція необхідна для того, щоб температура всередині котловану не відрізнялася від температури ґрунту на поглибленні до 5 метрів. Після того, як цей етап буде пройдений, необхідно облаштувати висновок труби, по якій буде проходити повітря.
Що стосується виготовлення даної труби, то цей процес нічим не відрізняється від виготовлення його в минулому варіанті. Природно, інша труба повинна з’єднувати спеціальний теплообмінний шар котловану і вентиляцію приватного будинку. Після цього циркуляція повітря почнеться з найбільш простою схемою. Крім того, повітря буде не тільки зволожуватися, але ще й очищатися. Виходячи з цього, можна стверджувати, що бесканальный тип краще в плані фільтрації повітря, а трубний, або ж канальний тип більш ефективний для підігріву або охолодження.
Особливості системи
Бесканальный тип, або ж гравійний теплообмінник характеризується тим, що він потребує відновлення своїх функцій. Крім того, монтувати його забороняється в тих місцях, де спостерігається вплив зовнішніх навантажень, до прикладу в місці проїзду автомобільного транспорту. Ще одна особливість полягає в тому, що якщо гравій, який призначається для укладання, не промити, то після облаштування системи і початку циркуляції повітря в приміщенні може виникнути неприємних «підвальний» запах. Та ж проблема може виникнути і в тому випадку, якщо гравійний шар намокне через атмосферних опадів або ж із-за підйому ґрунтових вод, приміром.
Недоліки
Якщо пошкодити поверхневий шар такого обмінника, то це призведе до зниження його ефективності, а також до можливого насичення вологою. Все це потребує проведення ремонтних робіт. При облаштуванні обмінника своїми руками саме такого типу потрібно також знати те, що шар гравію є теплообмінним пунктом, так і перешкодою для проходження повітря. З-за цього в системі буде потрібно встановити додаткове джерело нагнітання повітря — вентилятор з досить потужністю (кілька сотень Ват). Природно, що це додаткові витрати на встановлення і купівлю, так і на подальшу оплату електроенергії. Через це доводиться досить ретельно проводити розрахунки системи. Тут можна додати, що розрахунки рідинного ґрунтового теплообмінника дещо простіше, ніж гравійного, хоча його облаштування і конструкція більш складні.
Безмембранный тип
На сьогоднішній день з’явилися такі типи ґрунтових теплообмінників (ГТО), як безмембранные. Вони являють собою комбінацію двох попередніх типів систем. Основна суть установки такого пристрою полягає в тому, що необхідно змонтувати рівний шар полімерних плит поверх рівного шару гравію.
Монтаж системи
Плити необхідно змонтувати на «ніжки», які будуть спиратися на гравійний шар. Таким чином, вийде, що повітря буде рухатися не крізь шару гравію, як при бесканальном типі, а між шаром плит і шаром гравію. Основна перевага полягає в тому, що використовувати такий теплообмінник можна досить тривалий термін без регенерації гравійного шару.
Звичайний шар гравію може працювати лише 12 годин, після чого необхідно 12 годин «відпочинку». Під час такого відпочинку шар гравію буде забирати тепло грунту, щоб потім передати його у вентиляцію. При використанні плит ці рамки досить сильно спрощуються. Ще одна відмінність безмембранного ГТО полягає в тому, що буде відсутня сильна перешкода циркуляції повітря. При бесканальном типі обмінника гравій буде природною перешкодою повітряному потоку, з-за чого доводиться обладнати систему додатковими вентиляторами найчастіше.
Основна проблема використання такої ґрунтового теплообмінника для вентиляції своїми руками полягає в тому, що система не є суцільною, а тому застосовувати її повністю забороняється в тих регіонах, де спостерігається підвищений рівень ґрунтових вод чи є шанс того, що систему затопить атмосферними опадами.
