Грунтовый теплообменник сделать самому 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.

Как самостоятельно построить 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.

• 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.

к содержанию ↑

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.

к содержанию ↑

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.

к содержанию ↑

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.

к содержанию ↑

Итог

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:

Типы подземных геотермальных теплообменников (GHEX)

Земля как тепловая батарея (28 секунд)

Подземные теплообменники для геотермальных тепловых насосов (GHP) не размещаются до тех пор, пока не будет достигнута тепловая нагрузка зданий, которые они будут обслуживать известны. Начать бурить или копать и просто «разбрасывать трубу» не приведет к эффективной установке. Это больше похоже на то, как если бы в июле в Долине Смерти накрыли переднюю часть радиатора автомобиля картоном. Нам нужно правильное тарифы теплообмена для эффективной работы наших тепловых насосов (или для экономии двигателя вашего автомобиля). Если вы хотите использовать землю в качестве тепловой батареи, эта батарея должна иметь достаточную мощность для отвода тепла, которое вы хотите получить (ИСТОЧНИК ТЕПЛА), или импорта тепла, от которого вы хотите избавиться (ОТВОД ТЕПЛА). И, как и все батареи, кабельное соединение должно иметь достаточный размер для передачи этой энергии со скоростью , которая вам нужна.

Контур заземления GHP не является сложной задачей (особенно в небольших зданиях), но требует планирования и тщательной установки. Есть много типов, которые мы опишем и проиллюстрируем здесь, но все они предназначены для импорта или экспорта тепловой энергии при соединении GHP с землей. В то время как скважины и петли в траншеях — это места, где происходит «действие» теплообмена, коллекторы, которые подают и возвращают их, являются критически важными функциями, требующими некоторой проектной работы. Простота часто является экономичной, а также элегантной. Существуют установленные системы, которые потребляют слишком много мощности накачки контура, тратя впустую электроэнергию, которую можно было бы сэкономить с помощью более разумной конструкции. Надлежащее тестирование и ввод в эксплуатацию систем важны для того, чтобы конструкция зарекомендовала себя при запуске.

ТИПЫ ПОДЗЕМНЫХ ТЕПЛООБМЕННИКОВ

Существует два основных типа систем подачи GHEX: замкнутые контуры и открытые контуры. Замкнутые контуры являются наиболее распространенными, и в них циркулирует одна и та же жидкость между основным теплообменником теплового насоса и подземным режимом — снова и снова. Открытые контуры перекачивают воду из колодца, пруда или озера прямо через главный теплообменник теплового насоса. Где заканчивается этот возвратный продукт, может быть небольшой проблемой (и чистота этой воды важна для защиты теплообменника от мусора или биологического загрязнения), но это часто представляет собой повышение эффективности (COP, коэффициент производительности). ) по конструкциям с замкнутым контуром. Почти во всех контурах используются трубы из полиэтилена высокой плотности (ПЭВП), а в некоторых — из полиэтилена с поперечными связями. Существует еще более редкая схема, называемая DX (прямой обмен), в которой контур хладагента 9Сам 0010 вступает в контакт с подземными слоями, но мы не будем здесь рассматривать этот метод.

Геотермальные скважины с цементным раствором

Вертикально пробуренная скважина диаметром от 4,5 до 8 дюймов пробивается в землю на заданную глубину (в зависимости от доступа, геологии, электропроводности или выбора). U-образный изгиб трубы из полиэтилена высокой плотности опускается на дно скважины, а на дно направляется временная линия, называемая «Треми», где она перекачивает смесь бентонитовой глины, песка и воды по мере ее подъема на поверхность. . Эта смесь фактически набухает на 5-8% относительно стенки скважины, помогая изолировать от перекрестного загрязнения водоносного горизонта или проникновения поверхностных вод вдоль залитого раствором
цилиндр.

Несколько скважин в одном и том же буровом поле обычно разнесены на 15–20 футов в поперечном направлении, чтобы обеспечить доступ к большей части пласта и свести к минимуму вероятность дрейфа при бурении в соседние скважины. В зависимости от доступа, геологических характеристик пласта и типа проекта такие скважины могут иметь глубину от 150 футов до 600 футов. В последнем иногда развернуты двойные U-образные петли.

Поскольку температура под землей не меняется на глубине ниже 25 футов, после залития геотермальной скважины температура, подаваемая в теплообменник контура заземления GHP, будет почти постоянной. По этой причине экстремальные климатические условия, такие как Северная Дакота зимой и Лас-Вегас летом, значительно выиграют от такой стабильной температуры воды на входе.

Горизонтальное бурение

Горизонтальное бурение GHEX также возможно, обычно меньшего диаметра, с цементным раствором или без него, в зависимости от состояния грунта. Буровые установки дешевле и имеют большие возможности спускаться на выгодную глубину под существующие здания и инфраструктуру (при условии, что все это известно заранее). Horizontal имеет большой потенциал для развертывания в GHP-модернизациях существующих зданий.

Треневые установки (Прямая труба, гоночная трасса и Slinky® Configuration монтаж. Методами копания могут быть экскаватор, обычный экскаватор, мини-экскаватор или цепной траншеекопатель, который роет глубокую, но узкую выемку в земле. В каждом случае состав почвы более важен, чем вертикальное бурение, из-за разнообразия почв и их сильно различающейся проводимости. Если есть много места и рытье траншеи не требует больших затрат, распространен метод развертывания прямой трубы. Когда несколько труб движутся параллельно в одной и той же плоскости, мы называем это конфигурацией беговой дорожки. Когда доступно меньше территории GHEX, возможен более концентрированный метод обмена. Он называется Slinky®, и его торговая марка происходит не от игрушки, а от уникального метода размещения проводящей трубы.

На одной из фотографий галереи (ниже) приспособление используется для формирования петель Slinky® определенного диаметра и расстояния. Диаметр понять несложно. Шаг может быть чем-то менее понятным. Это относится к расстоянию (в дюймах) между 9-часовой позицией петли, которую вы только что закрепили, до 9-часовой позиции следующей петли, которую вы размещаете. Например, петля диаметром 36 дюймов с шагом 36 дюймов будет представлять собой две петли, соприкасающиеся в положениях «9 часов» (петля справа) и «3 часа» (петля слева). Петля Slinky®, показанная на приспособлении ниже, развертывается более чем на 9футов проводящей трубы на каждый погонный метр траншеи. Метод с шестью трубами, показанный на первом слайде, предусматривает развертывание 6 футов проводящей трубы на каждый погонный фут, а три верхних участка трубы находятся в менее эффективном и более мелком месте.

Поля петель Slinky® также возможны, но если они не расположены на большом расстоянии друг от друга, они менее эффективны, чем одиночные, широко расположенные петли (которые, соответственно, более дороги в установке).

Щелкните любое изображение, чтобы увеличить и перейти к нему

Текущая жидкость (и теплообмен под водой)

В этом случае использование термина «контур заземления» несколько неверно, но теплообмен между двумя погруженными жидкостями, разделенными проводящей трубой, даже лучше, чем под землей. . Это потому, что плотность среды увеличивается, когда вы переходите от воздуха к грязи, к жидкости и, наконец, к твердой породе. Все дело в повышенной плотности (теплоемкости) для улучшения кондуктивной теплопередачи. Но в случае с жидкостями есть дополнительное преимущество. Вода является хорошей проводящей средой, но также и конвективной. значит

at когда вы отводите тепло от или обратно

Сборные Slinkies® разворачиваются и крепятся к плотам. Вдоль плота не нужны заголовки. Courtesy Air Connection

вода смешивается конвективно  для вовлечения воды, которая еще не контактировала с вашей петлей или теплообменной пластиной. Чем больше разница температур, тем больше скорость теплообмена между содержимым петлевой трубы и водоемом. Целые мотки петлевой трубы с предварительно вставленными прокладками для улучшения контакта могут размещаться на плотах в связках. Кроме того, петлевые трубы могут быть сконфигурированы как Slinkies® и прикреплены ремнями к каркасным конструкциям. В обоих случаях их нужно расположить в нейтральной плавучести, и они опустятся на дно пруда или озера, когда наполнятся водой.

Еще один плот Slinky®, готовый к спуску на воду. Сообщество Air Connection.   

Расстояние от дна пруда до затонувшего плота предотвратит попадание грязи и мусора в петли, что позволит им лучше взаимодействовать с водной средой. Земля на дне пруда помогает стабилизировать температуру воды в пруду. На верхнем Среднем Западе это важное соображение, особенно потому, что поверхность небольших прудов или озер покрывается полезным слоем изолирующего льда в очень холодную погоду.

Перед погружением 20-тонному GHEX требуется гребная лодка для маневрирования. Предоставлено Air Connection, Санта-Роза, Калифорния.

SLIM Jim® Lake Plates

2 теплообменник с металлическими пластинами, в сотовый элемент которого подается вода через внутреннюю часть между двумя металлическими пластинами для передачи тепла.

Эти пластины использовались в озерах, больших декоративных прудах для многоквартирных жилых домов, а также в оживленных озерах и гаванях. Когда озеро недостаточно глубокое или может возникнуть проблема с зацеплением коллекторов якорными канатами, рыболовными снастями или другими тросами, пластины подвешиваются непосредственно под мостками дока, где они безопаснее. В гаванях с соленой водой пластины из нержавеющей стали обычно заменяются титаном, поскольку его металлическая структура не подвержена ни коррозии, ни морской жизни. Когда водоемы меньше и мощность теплопередачи может быть менее определенной, такие пруды могут включать центральные фонтаны, которые могут значительно охлаждать водоем.

   Дисплей Slim Jim®, вид сбоку.

Поперечный разрез Slim Jim®, показывающий водяные каналы контура заземления.

Плот грузоподъемностью 40 тонн из блоков Slim Jim® опускается и в погруженном состоянии будет опираться на распорные салазки. Предоставлено AWEB.

0003

Какой грунтовый теплообменник лучше для меня?

Перейти к содержимому

Какой грунтовый теплообменник лучше для меня?

Это один из самых популярных вопросов, которые нам задают.

Прежде всего, давайте объясним, что такое грунтовый теплообменник:

Что такое грунтовый теплообменник?

Грунтовый теплообменник — это компонент системы геообмена, который извлекает тепло из земли зимой или возвращает его в землю летом. Это пассивный компонент системы геообмена, который классифицируется как открытый или замкнутый контур в зависимости от того, как он использует воду, протекающую через систему.

Замкнутые контуры изготовлены из полиэтиленовых (PE) труб и непрерывно циркулируют одну и ту же воду в течение многих десятилетий. Они могут быть вертикальной (скважина) или горизонтальной (траншейной) конфигурации, а некоторые даже расположены в поверхностных водоемах, таких как плотины и гавани.

Открытые контуры используют воду непосредственно из скважины или поверхностного водоема для процесса теплообмена.

Этот простой процесс пассивной циркуляции воды через грунтовый теплообменник может обеспечить до 80% тепла, поступающего в ваш дом зимой. Независимо от типа грунтового теплообменника, он будет подключен к геотермальный тепловой насос (или геотермальный тепловой насос), который представляет собой механический компонент, обеспечивающий отопление или охлаждение вашего дома в соответствии с настройками вашего термостата. Если вы хотите узнать больше о геотермальных тепловых насосах, нажмите здесь.

Какой грунтовый теплообменник лучше всего подходит для меня?

Объяснить концепцию грунтового теплообменника несложно. Однако определение оптимального грунтового теплообменника для дома и бизнеса является более сложным процессом.

Как правило, это приводит к следующим вопросам, когда домовладельцы начинают свое путешествие по пути геообмена:

• «Какой грунтовый теплообменник лучше всего подходит для моего дома?»
• ‘Какие грунтовые теплообменники мы используем?’; или
• ‘Что мы рекомендуем для их проекта?’

Простой ответ заключается в том, что мы разработаем и установим лучший грунтовый теплообменник для проекта. В большинстве случаев «лучший» означает самый дешевый теплообменник. Хотя бывают случаи, когда это не всегда так и может быть не самым желательным.

Типы грунтовых теплообменников

Начнем с рассмотрения различных типов грунтовых теплообменников или контуров и краткого описания каждого из них.

• Закрытый вертикальный контур (скважина):

WaterFurnace Иллюстрация вертикального контура для геотермальных источников

Замкнутый вертикальный контур требует буровой установки и устанавливается на глубине от 50 до 150 м. Как правило, это более дорогостоящий вариант, который требуется на большинстве городских или пригородных участков из-за ограничений по площади земли.

• Замкнутый горизонтальный контур (траншеи или котлованы):

Иллюстрация горизонтального контура для геотермальной печи WaterFurnace

Замкнутый горизонтальный контур требует большей площади земли и достаточно глубокого грунта, чтобы получить заданную глубину 1,5 м. Минимальная площадь земли 2 акра или 8000 кв. м является хорошей территорией для работы, так как траншея будет иметь длину несколько сотен метров.

• Замкнутый водный контур (поверхностный водный объект):

WaterFurnace, изображение контура пруда для геотермальной энергии

Для замкнутого водного контура требуется наличие плотины/озера/гавани хорошего размера с надежной глубиной и объемом воды в периоды засухи и колебаний приливов и отливов.

• Открытый водный контур (поверхностный водный объект или подземные воды):

WaterFurnace Иллюстрация открытого контура для геотермальных источников

Открытый водяной контур включает в себя поверхностные водные объекты, такие как плотины и реки, а также скважины. Обратите внимание, что качество воды и защита от засухи имеют решающее значение для этих вариантов.

• Энергетические сваи (строительные сваи или фундаменты):

Фундаменты зданий могут обеспечить возможность теплообмена в коммерческих зданиях. Однако, как правило, это частичная загрузка, а не полное решение.

• Рекуперация тепла канализации (может включать очищенные стоки):

Да, действительно. Хотите верьте, хотите нет, но в качестве теплообменника можно использовать канализацию и сточные воды. Однако для этого требуются минимальные потоки, поэтому только коммерческие или инфраструктурные системы.

Не все из них являются «земляными» как таковыми, хотя фраза «земляной теплообменник» по-прежнему регулярно используется. Для целей этого поста мы отбросим специальные варианты энергетических свай и рекуперации тепла канализации.

Факторы выбора оптимального грунтового теплообменника

Итак, что мы учитываем при оценке оптимальной системы для конкретного проекта? Соображения включают:

• Капитальные затраты
• Эффективность системы
• Свободная земля
• Доступные водные объекты
• Техническая и финансовая эффективность системы в течение 20 лет
• Будущее землепользование
• Будущие изменения в здании/доме
• Изменение климата/погоды
• Будущие затраты на энергию
• Источники энергии будущего

Типичная оценка наилучшего грунтового теплообменника начинается с вопросов о размере здания и площади земельного участка. Есть несколько правил и шаблонов, но, как и в большинстве случаев, всегда есть несколько исключений.

В связи с меньшей площадью земельного участка загородные участки требуют вертикальных систем закрытой вертикальной или открытой воды (подземных вод). Открытые водные системы можно использовать только в районах с хорошими грунтовыми водами, что исключает большинство пригородов в Австралии. Заметным исключением является Перт, где открытые водные контуры являются вероятным вариантом из-за обилия грунтовых вод в значительной части мегаполиса.

Другим исключением являются замкнутые водные контуры на участках с водной поверхностью, таких как гавани, реки, каналы и т. д., где доступ к водному объекту возможен через пристань или понтонное сооружение.

В сельской местности, где есть земля или плотины, вариантами являются замкнутые горизонтальные петли и замкнутые водяные петли.

Что касается общей эффективности системы, мы ожидаем такой же высокой эффективности от любой выбранной системы.