Грунтовый теплообменник своими руками изготовление

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
• Виды грунтовых теплообменников
• Изготовление трубного теплообменника
• Изготовление бесканального теплообменника
• Итог

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:

Источник

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:

Источник

Грунтовый теплообменник своими руками

Существует несколько видов грунтовых теплообменников, которые могут использоваться в настоящее время. Возможность обустройства своими руками, хорошая эффективность, а также простота самой конструкции сделали этот тип вентиляции очень популярным для обустройства в частном доме.

Описание системы

На сегодняшний день точно известно, что на территории всех стран СНГ температура грунта на глубине около двух метров остается практически неизменной. Круглый год примерная температура грунта составляет +10 градусов по Цельсию. Небольшие изменения наблюдаются в зависимости от региона, но они обычно не превышают двух градусов. Установка грунтовых теплообменников подразумевает под собой использование данной бесплатной энергии. Таким образом, в теплое время года такая вентиляция будет охлаждать воздух внутри помещения, а в зимний период, наоборот, подогревать его. Кроме того, дополнительное тепло может помочь сберечь температуру, которая создается за счет других обогревательных элементов.

На сегодняшний день грунтовой теплообменник чаще всего используется вместе с рекуператором. Рекуператор — это теплообменное устройство, которое предназначено для нагрева холодного воздуха за счет вытяжного теплого. Кроме того, в его систему входят вентиляторы, фильтры, трубопровод и нагревающее устройство.

Использование системы

Такая схема грунтового теплообменника позволяет получать воздух из грунта уже несколько подогретым, что помогает экономить некоторое количество энергии, которое ушло бы на работу рекуператора. Наличие такой воздушной системы для обогрева поможет также сэкономить электроэнергию и конструкцию рекуператора. В данном случае имеется в виду, что внутри трубопровода не будет образовываться конденсат, так как температура воздуха, который будет проходить по трубам, будет все время примерно одинаковая. Проблема с конденсатом может возникнуть лишь в том случае, когда в работу включается рекуператор, но при этом в него будет поступать изначально морозный воздух.

Влияние климата на вентиляцию

Эффективность грунтового теплообменника для вентиляции достаточно сильно зависит от климата, который наблюдается в регионе. Если говорить о климате на территории стран СНГ, то установка теплообменника может помочь в подогреве или охлаждении воздуха в районе от 5 до 20 градусов по Цельсию. Эффективность самой же системы будет напрямую зависеть от того, насколько велика разница температур между грунтом и воздухом. Чем больше разница — тем эффективнее работает система. Из-за данного эффекта грунтовый теплообменник для вентиляции помещения является эффективным средством как зимой, так и летом. Во время жары система может обеспечить снижение температуры с 30 до 20 градусов. В морозную погоду температура может увеличиваться с -20 до 0 градусов.

При расчетах грунтового теплообменника для вентиляции нужно брать во внимание и то, что весной и осенью влияние такой вентиляции на температуру практически отсутствует. Это обосновано тем, что температуры окружающего воздуха и грунта слишком близки по значению, из-за чего обмен воздуха существенно замедляется. В некоторых же случаях такая система может и вовсе работать в отрицательном режиме. К примеру, температура в помещении составляет 12 градусов по Цельсию, а наличие теплообменника будет уменьшать ее до 8 градусов. Принимая во внимание данный факт, необходимо обустраивать грунтовый теплообменник своими руками таким образом, чтобы его можно было отключать или же перекрывать для прямого прохождения воздуха.

Основные типы системы

В настоящее время известно о двух основных видах такой системы — это трубный и бесканальный теплообменник. При обустройстве бесканального типа системы будет применяться подземный слой, через который будет проходить воздух. Трубный, или же канальный тип подразумевает наличие труб для монтажа грунтового теплообменника, по которым будет проходить воздух. Уложены они должны быть также под землей.

Объединяет эти два типа то, что основной канал подводящего типа обязательно должен быть соединен с вентиляцией. Основное требование, о котором нужно помнить, заключается в том, что в системе должен быть предусмотрен механизм, позволяющий переключаться между двумя режимами. При первом режиме будет использоваться прямой приток воздуха с улицы, при втором режиме работы будет использоваться теплообменник.

Канальный теплообменник

При выборе между воздушными грунтовыми теплообменниками для частного дома лучше выбрать именно этот вариант. Он, конечно, требует больше времени и средств, но и является более эффективным. Для того чтобы изготовить такой тип вентиляции, необходимо уложить систему труб в подготовленную траншею в земле. В среднем длина трубопровода составляет от 15 до 50 метров. Выбор зависит лишь от возможностей и площади.

Здесь важно помнить о том, что трубы для грунтового теплообменника могут поворачиваться, так как это практически не влияет на движение воздуха. Кроме того, чем длиннее будет система, тем эффективнее она будет работать, что также очень важно учитывать. Обустройство короткого обменника практически не имеет смысла.

Выбор труб для укладки

Как уже было сказано, для эффективного использования системы она должна иметь большую длину. Если площадь участка вокруг дома позволяет, то можно уложить всего одну трубу вокруг дома. Если пространство ограничено, то можно воспользоваться параллельной укладкой. Диаметр труб для нормального функционирования системы должен быть от 200 до 250 миллиметров.

Отличным выбором являются полипропиленовые трубы. При проведении расчетов грунтового теплообменника нужно знать еще и о том, что можно улучшить процесс обмена теплом, если уменьшить толщину стенок и увеличить их площадь. Исходя из этого, можно использовать гофрированный материал. В таком случае тепло вовсе не будет задерживаться в грунтовой системе. Еще очень важно обустроить уклон системы примерно на 2 % в любую сторону. Небольшой уклон в данном случае необходим, чтобы конденсат, который будет образовываться в очень жаркую погоду, мог без проблем стекать.

Сток и другие элементы системы

Для того чтобы эффективно удалять конденсат из системы, необходимо оборудовать трубопровод не только уклоном, но и создать небольшое отверстие на нижней отметке трубы. Для стока жидкости необходимо обустроить дренажный колодец или же сделать вывод прямо в землю. Если на участке наблюдается низкий уровень грунтовых вод, то необходимо изготовление песчаной подушки для системы. Конец трубы, который располагается на участке, должен быть снабжен фильтром. Кроме того, он должен быть установлен выше уровня снега, который выпадает в зимний период.

При обустройстве грунтового теплообменника своими руками нужно знать, что если в регионе снег является редким явлением, то высота трубы, которая выступает над землей, должна быть не менее 1,5 метра. Это необходимо сделать в качестве защиты от радона — радиоактивного почвенного газа.

На конец трубы должен быть установлен воздухозаборник. Этот элемент также должен быть оснащен фильтром и прочной металлической сеткой. Конец трубы должен быть установлен и защищен таким образом, чтобы в него не попадали осадки, листья, а также не могли проникнуть никакие животные, птицы и т. д. Если есть такая возможность, то этот элемент устанавливается как можно дальше от любых источников, которые могут повлиять на качество воздуха. Минимальное требуемое удаление — 10 метров.

Бесканальный тип

Для того чтобы своими руками обустроить такой тип теплообменника, необходимо выкопать углубление, длина которого должна составлять 3-4 метра, а глубина — 80 см. Кроме того, данный котлован должен быть наполнен гравием, а сверху закрыт пенобетонным покрытием. Такая конструкция необходима для того, чтобы температура внутри котлована не отличалась от температуры грунта на углублении до 5 метров. После того как этот этап будет пройден, необходимо обустроить вывод трубы, по которой будет проходить воздух.

Что касается изготовления данной трубы, то этот процесс ничем не отличается от изготовления его в прошлом варианте. Естественно, другая труба должна соединять специальный теплообменный слой котлована и вентиляцию частного дома. После этого циркуляция воздуха начнется по наиболее простой схеме. Кроме того, воздух будет не только увлажняться, но еще и очищаться. Исходя из этого, можно утверждать, что бесканальный тип лучше в плане фильтрации воздуха, а трубный, или же канальный тип более эффективен для подогрева или охлаждения.

Особенности системы

Бесканальный тип, или же гравийный теплообменник характеризуется тем, что он нуждается в восстановлении своих функций. Кроме того, монтировать его запрещается в тех местах, где наблюдается воздействие внешних нагрузок, к примеру в месте проезда автомобильного транспорта. Еще одна особенность заключается в том, что если гравий, который предназначается для укладки, не промыть, то после обустройства системы и начала циркуляции воздуха в помещении может возникнуть неприятных «подвальный» запах. Та же проблема может возникнуть и в том случае, если гравийный слой намокнет из-за атмосферных осадков или же из-за подъема грунтовых вод, к примеру.

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.

Безмембранный тип

На сегодняшний день появились такие типы грунтовых теплообменников (ГТО), как безмембранные. Они представляют собой комбинацию из двух предыдущих типов систем. Основная суть установки такого устройства заключается в том, что необходимо смонтировать ровный слой полимерных плит поверх ровного слоя гравия.

Монтаж системы

Плиты необходимо смонтировать на «ножки», которые будут опираться на гравийный слой. Таким образом, получится, что воздух будет двигаться не сквозь слоя гравия, как при бесканальном типе, а между слоем плит и слоем гравия. Основное преимущество заключается в том, что использовать такой теплообменник можно достаточно длительный срок без регенерации гравийного слоя.

Обычный слой гравия может работать лишь 12 часов, после чего необходимо 12 часов «отдыха». Во время такого отдыха слой гравия будет забирать тепло у почвы, чтобы потом передать его в вентиляцию. При использовании плит эти рамки достаточно сильно упрощаются. Еще одно отличие безмембранного ГТО заключается в том, что будет отсутствовать сильное препятствие циркуляции воздуха. При бесканальном типе обменника гравий будет являться естественным препятствием воздушному потоку, из-за чего приходится оборудовать систему дополнительными вентиляторами чаще всего.

Основная проблема использования такого грунтового теплообменника для вентиляции своими руками заключается в том, что система не является сплошной, а потому применять ее полностью запрещается в тех регионах, где наблюдается повышенный уровень грунтовых вод или же имеется шанс того, что систему затопит атмосферными осадками.

Источник