Грунтовый теплообменник для вентиляции своими руками

Простая и эффективная система грунтового воздушного теплообменника, которую легко сделать самостоятельно

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.

Содержание:

  • 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.

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

Чем больше разница температур грунта и воздуха, тем эффективнее работает устройство.

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.

Prayfor

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 FORUMHOUSE.

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.
GaserКонсультант раздела «Вентиляция» FORUMHOUSE

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?

Внутри стенок грунтового воздушного контура создана идеальная среда для размножения различных микроорганизмов, многие из которых могут представлять опасность для здоровья людей.
Николай 1Участник FORUMHOUSE

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.
 

Prayfor

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 FORUMHOUSE. 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 FORUMHOUSE 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.