Наземный теплообменник: принцип действия, виды и цена теплообменника

Теоретически экономия за счет нагрева и охлаждения воздуха через наземный теплообменник может составлять несколько сотен рублей в год. Это, однако, безусловно, выгодно? После ознакомления с данной статьей можно будет уже смело купить пластинчатый теплообменник, так какова цена обменника и от чего это зависит?

Принцип работы наземного теплообменника

В наземном теплообменнике (GWC) свежий воздух подогревается до того, как он попадает в рекуператор. Для этого используется свободное естественное тепло от земли, которое на глубине ниже 1 м имеет положительную температуру круглый год. Холодный воздух, проходящий через него, может поэтому нагреваться. Если время контакта воздуха с землей достаточно велико, он нагреется до температуры, достаточно высокой, чтобы рекуператор не замерз.

Воздух, проходящий через GWC, нагревается, когда температура наружного воздуха ниже, чем в земле. Поскольку это не редкость зимой, энергетические преимущества такого решения значительны. У него есть еще одно важное преимущество — летом воздух, соприкасающийся с землей, остывает. Вдув в дом снижает температуру в нем, явно улучшая микроклимат в жаркие дни. Это охлаждение не требует дополнительных затрат.

Наземный теплообменник представляет собой простую систему, не содержащую механических и электронных элементов — его повреждение практически отсутствует.

Типы грунтовых теплообменников

Наземные теплообменники подразделяются на диафрагмы (воздух проходит через кабель, укрытый под землей, без прямого контакта с землей) и диафрагмы (воздух проходит непосредственно через правильно подготовленные слои почвы).

Диафрагменный теплообменник

Диафрагменный теплообменник обычно представляет собой трубу большого диаметра, утопленную в земле. Он начинается с так называемого воздухозаборника, то есть вертикального участка с входным отверстием, размещенным на высоте не менее 0,5 м над землей (чтобы снег не мог его затопить), закрепленной крышей. Водозабор соединен с горизонтальным участком (точнее, с уклоном около 2%, чтобы в нем не скапливалась вода).

Хороший эффект нагревания воздуха зимой и охлаждения летом достигается путем размещения его на 1,2-1,5 м под поверхностью, то есть немного ниже зоны замерзания грунта. Для дома на одну семью, для которого необходима вентиляция 150-250 м3/час воздуха, он изготавливается из трубы диаметром 180-200 мм. Одна труба должна иметь длину 30-50 м, две трубы можно прокладывать параллельно и даже больше (в системе Тихельмана), тогда они могут быть короче и их диаметр меньше (это выбирается так, чтобы скорость воздуха в трубах составляла около 2 м/с).

Для строительства теплообменника часто используются тонкостенные канализационные трубы из ПВХ — достаточно устойчивые к нагрузкам, герметичные и полностью устойчивые к коррозии. Конечно, лучше (но дороже) специальные трубы для строительства наземных теплообменников — полипропиленовые и полиэтиленовые, жесткие или гибкие, с внутренним антибактериальным слоем (с частицами серебра).

Диафрагменный теплообменник представляет собой яму со сторонами 3-4 м в длину и глубиной около 80 см, заполненную очищенным гравием (промытым, без песка) с грануляцией 20-50 мм. Вертикальная труба — впускная труба, такая как в диафрагменном теплообменнике — подается к такому гравийному слою. Далее по горизонтально проложенной дренажной трубе воздухозаборник распределяется по всей ширине теплообменника. На противоположной стороне кровати находится вторая труба, которая всасывается в систему вентиляции внутри здания. Диаметр и материал труб могут быть такими же, как в трубчатом теплообменнике.

Воздух нагревается или охлаждается, пропуская слой гравия. У него есть прямой контакт с ним. Чтобы температура кровати всегда была положительной, ее следует покрыть толстым слоем почвы сверху. На практике обычно гравий закапывается неглубоко и покрывается теплоизоляционным слоем, что дает эффект, аналогичный большому углублению теплообменника. Благодаря этому вы можете избежать проблем с реализацией и проблем с грунтовыми водами (дно кровати должно быть выше ее уровня). При необходимости теплообменник можно сделать над землей, а изоляция позволит температуре внутри отложения соответствовать глубине почвы до 5 м.

Пластинчатый теплообменник

Пластинчатый теплообменник является модификацией гравия GWC. На первый взгляд, это выглядит аналогично, но вместо гравийной залежи под поверхностью земли, на песчаной подсыпке размером 5 см, уложены специальные плиты с зазорами, внутри которых проходит поток воздуха. Конструкция досок означает, что она имеет прямой контакт с землей. Верх платы покрыт пенополистирольной изоляцией толщиной 12 см. Весь покрыт родной почвой. Для создания теплообменника требуется траншея с поверхностью в три-четыре раза больше, чем в случае гравийного отложения.

Преимущество этого решения заключается прежде всего в большей тепловой инерции, которая выражается в стабильности температуры воздуха после прохождения через теплообменник. Это обусловлено тем, что площадь соприкосновения теплообменника с естественным грунтом, в котором накапливается тепло, значительно больше, чем в случае гравийного месторождения. Фактически, весь поток воздуха, проходящий через теплообменник, находится в контакте с ним, тогда как в гравийном слое значительная часть воздуха проходит внутри слоя, вдали от земли. По этой причине количество передаваемой энергии будет значительно меньше, если вы не позаботитесь о так называемой регенерации слоя.

Цена и экономичность теплообменников

Энтузиасты наземных теплообменников не испытывают недостатка, и их существующие пользователи, как правило, очень довольны ими. Помимо комфорта, приложение GWC должно принести, прежде всего, экономические выгоды. Стоимость строительства ГВК для дома на одну семью составляет 2-12 тысяч рублей в зависимости от используемых материалов (самыми дорогими являются антибактериальные трубы), вклада собственной работы и степени сложности. Так не много.

Эффективность, как и в случае любого устройства, использующего энергию, получаемую от природы, зависит от атмосферных факторов, то есть в значительной степени случайна, и ее трудно точно определить заранее.

Помните, что помимо снижения расходов на отопление, мы также улучшаем микроклимат летом, подавая прохладный воздух в салон. Эффективность охлаждения GWC можно сравнить с эффектом простого портативного кондиционера стоимостью почти 1000 рублей и в дополнение к зарядке в несколько раз больше электроэнергии, чем вентиляторы рекуператора. Это также говорит в пользу наземного теплообменника, и это должно быть включено в расчет рентабельности.

Теоретические соображения показывают, что общая экономия за счет нагрева и охлаждения воздуха наземным теплообменником может составлять несколько сотен рублей в год. Чем дороже топлива мы обогреваем дом, тем выше будет прибыль.

По материалам: https://ankort.com/