⁶Статья основана на компиляции информации, собранной за несколько лет из различных источников, в том числе предварительных поверхностных расчетов, сделанных участниками форума House4u.
Направлений, по пассивному использованию тепла земли сформировалось два:
- Использование грунта, как инерционной тепловой массы для сглаживания сезонных и суточных колебаний температуры воздуха в системах принудительной вентиляции.
- Использование грунта в качестве аккумулятора с заранее прогнозируемыми потерями, низким КПД, но дешевой реализацией.
Грунт, как тепловая инерционная система
Не секрет, что земля обладает большим тепловым потенциалом, который активно используют производители тепловых насосов, выкачивая его для использования в низкотемпературном отоплении. Тепловой насос - это всем известный кондиционер, работающий в режиме обогрева, но вместо воздуха, он пропускает сквозь себя технические жидкости. На 5 кВт электроэнергии, затраченной на работу теплового насоса, мы получаем примерно 10 кВт тепла в трубе с теплоносителем. Ко всему стоит учесть высокую стоимость как тепловых насосов, так и стоимость работ по установке системы.
Принцип основан на том, что земля, обладая огромной массой, способна длительное время поддерживать постоянную температуру в своей толще. Для наших широт это примерно +10°С. То есть, если мы помещаем в землю теплообменник, охватывающий большой объем грунта и имеющий большую площадь поверхности (очень похоже на теплые полы в доме), то, пуская по этой трубе антифриз с отрицательной температурой, на выходе мы получаем неизменные +10°С градусов - вода нагрелась!
Если тепловые насосы используют эту разницу температур для аккумулирования тепла и повышения температуры в отопительной системе, то возможен и пассивный способ – использовать этот эффект напрямую в системе вентиляции.
Как видим, если на входе системы вентиляции поставить калорифер, то мы, как бы подключаем тепловую мощность земли с ее "стабильными +10" к воздуховоду, всасывающему свежий воздух с улицы, который меняет свою температуру в широких приделах от +30°С летом, до -30°С зимой, а также и в течение суток.
Чем бОльшую массу земли мы сможем задействовать в обмене тепла, тем более стабильную в температурном отношении систему мы получаем.
Здорово же в суровые крещенские морозы иметь на входе вентиляции не -35°С, а +10°С, которые останется немножко подогреть искусственным способом (например подойдет #электрический конвектор ) до приемлемых 20-22°С. Другими словами, в описанной ситуации мы просто поднимаем температуру на 45 градусов практически бесплатно (только электричество для насоса, гоняющего антифриз по кругу).
В случае сезонного проживания, это не плохой способ уберечь дом от вымораживания без дополнительных источников тепла, а если дача посещается регулярно по выходным, то поддержание положительной температуры в отсутствие хозяев можно легко совместить с дистанционной системой, разогревающей помещения до комфортной температуры по SMS к моменту приезда хозяев, причем довольно быстро (нам же остается только 10-15 градусов набрать).
Точно такая же картина в летнюю жару, когда система используется уже в виде кондиционера (электрическая мощность насоса 30-100 Вт, вместо сплит-систем, потребляемая мощность которых, начинается от 1 кВт).
Для мастерской или гаража, мне кажется, это тоже не плохой способ поддержания температуры в помещении, тем более, что воздух в рабочих помещениях как правило оставляют прохладным.
Как сделать компактную систему подземного теплообмена
Глядя на фотографию, приведенную выше, энтузиазм заниматься подобной работой пропадает еще в зачаточном состоянии.🤪
Но, оказывается, есть способ сделать все эффективно и быстро. В течение одного дня можно развернуть систему на 10-15 тепловых зондов. Потребуется некоторая сумма на материалы и на аренду 1 смены ямобура.
Оригинальная конструкция
В основе зонда труба из полиэтилена. Характеристики этого материала давно известны и гибкость его достаточна для скручивания в спираль. Так как эксплуатироваться труба будет при пониженных температурах, то срок ее службы подразумевается выше срока эксплуатации обслуживаемого дома.
Монтаж такой конструкции представляется очень простым:
- Арендуется механический ямобур с оператором и шнеком 300 мм, позволяющим бурить на глубину до 5 метров. Можно и больше, но обращаться с более длинным зондом сложнее.
- Бурится скважина.
- Вставляется зонд.
- Засыпается все песком и проливается водой для равномерной усадки и заполнения пустот. Также этот песок будет служить аккумулятором влаги и распределителем тепла по пространственному объему нашего зонда.
- Свободные концы труб заводятся в распределяющий коллектор. Если длинны труб в зондах выбрать одинаковыми (вместе с монтажными выводами), то отпадает необходимость в балансировке коллектора, так как гидравлические сопротивления ответвлений на каждый зонд будут равны.
- Далее все это подключается к канальному калориферу через насос и гидравлическую обвязку.
Относительно тепловой мощности одного зонда пока можно сказать, что приблизительно, зонд, длиной 5 м имеет площадь боковой поверхности 5 м кв. и должен обеспечивать тепловой поток не хуже 500 Вт, если опираться на статью Valtec:
По сути, зонд является сегментом теплого пола, скрученного в спираль и помещенного в более теплопроводную среду относительно сухого бетона (земля ведь сырая), который используют для съема, накопления и распределения тепла в системах теплого пола. Теплопроводность бетона для стяжки 0,7 Вт/м*К, а у сырого песка, которым должен быть засыпан зонд - 1,18 Вт/м*К, то есть почти в 2 раза лучше.
#энергоэффективные дома #экономия денег #конструирование #свой участок #организация пространства #строительство для себя