Популярные статьи о строительстве

Строительство дома со встроенным кондиционером и обогревателем

Описание

Архитектурный проект загородного дома или коттеджа не всегда включает в себя проектирование систем вентиляции и кондиционирования. Зачастую вопросы вентиляции дома или коттеджа отдаются «на откуп» естественной инфильтрации воздуха. Казалось бы, какие проблемы с проветриванием могут быть загородом, вдали от городских магистралей и смога? Однако на практике большинство владельцев загородных имений сталкиваются с проблемами вентиляции, которые нельзя решить просто открытыми форточками.

Охлаждение воздуха летом — одна из первостепенных задач домовладельца. Как использовать для этой цели энергию, окружающую нас, и сделать кондиционирование воздуха практически бесплатным, расскажет эта статья.

Создание в жилом помещении комфортных условий для проживания, всегда было связано с дополнительным расходом энергии, за исключением простейших случаев, когда для проветривания достаточно просто открыть окно. Когда же речь идет о принудительном вентилировании – неизбежен расход электроэнергии не только для создания потока воздуха, но и для поддержания его температуры в пределах достаточного температурного комфорта.

Технология, о которой пойдет речь, изначально родилась в США в 70-х годах прошлого века. Позже, в 80-е годы эту технологию взяли на вооружение европейские страны. Вызвано это было, в первую очередь, высокой ценой на энергоносители. Сегодня данная технология наиболее развита в Польше и Германии, где большое количество фирм занято в этой индустрии. У нас же вентиляция с использованием геотермального тепла начала вызывать интерес намного позже, поскольку до недавнего времени энергоносители были не столь дороги как в ЕС. 

Геотермальные системы отличаются от других систем принудительной вентиляции тем, что для поддержания комфортной температуры воздуха требуют значительно меньшего расхода энергии. Электроэнергия требуется только для создания принудительного потока воздуха. Для придания же ему комфортной температуры используется геотермальное тепло. Данное решение позволяет повысить энергоэффективность и существенно снизить эксплуатационные расходы, что особенно актуально ввиду постоянного роста цен на невозобновляемые энергоносители, каковыми, в первую очередь, являются уголь, нефть и природный газ.

Архитектурный проект загородного дома или коттеджа не всегда включает в себя проектирование систем вентиляции и кондиционирования. Зачастую вопросы вентиляции дома или коттеджа отдаются «на откуп» естественной инфильтрации воздуха. Казалось бы, какие проблемы с проветриванием могут быть загородом, вдали от городских магистралей и смога? Однако на практике большинство владельцев загородных имений сталкиваются с проблемами вентиляции, которые нельзя решить просто открытыми форточками.

Охлаждение воздуха летом — одна из первостепенных задач домовладельца. Как использовать для этой цели энергию, окружающую нас, и сделать кондиционирование воздуха практически бесплатным, расскажет эта статья.

Создание в жилом помещении комфортных условий для проживания, всегда было связано с дополнительным расходом энергии, за исключением простейших случаев, когда для проветривания достаточно просто открыть окно. Когда же речь идет о принудительном вентилировании – неизбежен расход электроэнергии не только для создания потока воздуха, но и для поддержания его температуры в пределах достаточного температурного комфорта.

Технология, о которой пойдет речь, изначально родилась в США в 70-х годах прошлого века. Позже, в 80-е годы эту технологию взяли на вооружение европейские страны. Вызвано это было, в первую очередь, высокой ценой на энергоносители. Сегодня данная технология наиболее развита в Польше и Германии, где большое количество фирм занято в этой индустрии. У нас же вентиляция с использованием геотермального тепла начала вызывать интерес намного позже, поскольку до недавнего времени энергоносители были не столь дороги как в ЕС. 

Геотермальные системы отличаются от других систем принудительной вентиляции тем, что для поддержания комфортной температуры воздуха требуют значительно меньшего расхода энергии. Электроэнергия требуется только для создания принудительного потока воздуха. Для придания же ему комфортной температуры используется геотермальное тепло. Данное решение позволяет повысить энергоэффективность и существенно снизить эксплуатационные расходы, что особенно актуально ввиду постоянного роста цен на невозобновляемые энергоносители, каковыми, в первую очередь, являются уголь, нефть и природный газ.

 

Геотермальная вентиляция загородного дома

Значение вентиляции трудно переоценить. Мы не будем повторять то, что описано многократно и сосредоточимся на собственной задаче — охладить и освежить воздух в доме. Традиционные системы вентиляции могут быть достаточно дорогими при устройстве за счёт стоимости узлов и агрегатов, а также стоимости квалифицированных работ по монтажу.

В процессе эксплуатации они расходуют значительное количество электроэнергии, особенно для охлаждения воздушной массы, выделяют много тепла и создают шум. Система, описанная в этой статье, проста в монтаже, энергоэффективна, не требует специальных навыков и понятна на интуитивном уровне. Сразу стоит отметить, что за счёт простоты она обладает ограниченными функциями, однако предусматривает модернизацию на любом участке в любой удобный момент.

В нашем случае термин «рекуперация» — синоним слова «теплообмен», поэтому понятия «рекуператор» и «теплообменник» взаимозаменяемы. На физическом уровне процесс заключается в охлаждении/нагревании воздуха, в изменении его температуры за счёт расхода тепловой энергии, а затем смешивания. Как и почему это происходит, мы рассмотрим далее.

 

Устройство геотермальной вентиляции

Упрощенно можно сказать, что геотермальная схема представляет собой обычную систему канальной приточно-вытяжной вентиляции с размещенными под землей (ниже точки промерзания почвы) воздуховодами.

Внимание! Не используйте колена 90°, это затруднит проход воздуха и создаст шумы. Комбинируйте колена 45° (по примеру канализации).

Вентиляционная приточная система забирает воздух извне и по подземным воздуховодам транспортирует его до точки выброса внутри помещения.

Вытяжная часть вентиляционной установки может утилизировать воздух прямо на улицу или же аналогично приточной вентиляции - по подземному воздуховоду.

В этом случае подземный воздуховодный теплообменник делается двухконтурным. По внутреннему контуру удаляется отработанный воздух из помещения, а по внешнему подается свежий приточный. Таким образом, двухконтурный воздуховод выполняет еще и функцию рекуператора.

Пример расчёта расхода материалов для устройства внутренних каналов дома

Возьмём в качестве примера одноэтажный дом с расчётной вентилируемой площадью 60 м2, который будет иметь примерно 100 м2 общей площади и ориентировочные размеры 8х12 м:

  1. Труба 250 мм: 2 х 12 + 3 + 20% = 32 м.
  2. Труба 150 мм: 3 х 12 + 20% = 43 м.
  3. Крепёж: 32 + 43 / 0,7 = 107 шт.
  4. Колена, ревизии, муфты — принять за 1 шт на 3 м: 32 + 43 / 3 = 55/3 = 20 шт.
  5. Решётки: 8 шт. (по 2 на каждую комнату).
  6. Выключатели: 4 шт.
  7. Пена, герметик.
НаименованиеЕд. изм.Кол-воЦенаИтого, руб.
Труба 250 ммпог. м322006400
Труба 150 ммпог. м431506450
Колена, ревизии, муфтышт.2040800
Крепёжшт.100303000
Решётки декоршт.4100400
Выключатели 2-кл.шт.4120500
Утеплительупак.110001000
Пена, герметик, прочее1000
Итого материал19550
Работа5000
Итого материал и работа24550

Трубный теплообменник

Для того чтобы не усложнять расчёты математическими выкладками, мы предоставим данные уже проведённых испытаний в усреднённом виде, а точнее их итоги.

Основной принцип, который необходимо соблюдать при создании системы из труб — на одно помещение должна приходиться минимум одна труба подземного канала. Это облегчит работу вентиляторов за счёт атмосферного давления. Теперь осталось разместить необходимое количество труб в подземной части участка. Они могут быть заложены по отдельности или объединены в общий канал (250 мм).

В данном описании мы предлагаем учитывать не максимальную нагрузку, когда все помещения принудительно проветриваются одновременно, а усреднённую, которая будет подаваться при регулярном периодическом проветривании разных помещений (как и бывает в реальной жизни). Это значит, что нет необходимости выводить для каждой комнаты отдельный канал. Достаточно вывести на один общий 250 мм канал воздуховоды 150 мм из каждого помещения. Количество общих каналов принимаем из расчёта один канал на 60 м2.

Создаём рекуперационное поле

Рекомендуемая схема подземной части трубного теплообменника:

Фото с сайта rnmt.ru

Схема устройства трубного рекуператора: 1 — вентилятор; 2 — канал в траншее ∅250 мм; 3 — ряды труб ∅250 мм; 4 — рекуперационное поле.

Для начала нужно выбрать место залегания труб (рекуперационное поле). Чем больше протяжённость заложенных труб, тем эффективнее будет охлаждение воздуха. Следует отметить, что после проведения работ эту площадь можно использовать под посадку растений, ландшафтный дизайн или детскую площадку. Ни в коем случае не высаживайте на рекуперационном поле деревья:

  1. Производим выемку грунта на глубину промерзания плюс 0,4 м.
  2. Закладываем трубы 250 мм с шагом не менее 700 мм по оси.
  3. Выводим воздухозаборники на высоту 1 м. Желательно, чтобы они находились в затенённом, но хорошо проветриваемом месте.
  4. При помощи колен и переходников объединяем в общий канал 250 мм, который соединяется с системой вентиляции дома (см. выше).

Внимание! В подземной части используйте специальные грунтовые канализационные трубы с толстой стенкой. Их не нужно теплоизолировать, а просто засыпать грунтом, проливая водой. Допускается только бетонирование в случае необходимости.

Расчёт объёма работ и расхода материала:

  1. За рекуперационое поле принимаем участок размером 15х6 м площадью 90 м2.
  2. Объём грунта котлована при глубине промерзания 0,8 м будет: Vкот = (0,8 + 0,4) х 60 = 72 м3.
  3. Объём траншеи шириной 40 см (10 м от дома): Vтр = 1,2 х 0,4 х 10 = 4,8 м3.
  4. Общий объём земляных работ: Vобщ = Vкот + Vтр = 72 + 4,8 = 77 м3.
  5. Отрезков по 15 м: Nотр = a / 0,7 = 6 / 0,7 = 9 шт., где а — ширина поля.
  6. Общая длина труб: L = Nотр х 15 + 10 = 9 х 15 + 10 = 145 пог. м.
  7. Расход колен, муфт, переходников принимаем 2 шт. х 15 м = 30 шт.

Совет. Чем глубже заложить теплообменник, тем эффективнее будет его работа. Допускается заложение более одного яруса.

НаименованиеЕд. изм.Кол-воЦенаИтого, руб.
Труба канализ 250 мм грунтоваяпог. м15025037500
Колена, муфты, переходникишт.305015000
Земляные работы:    
разработка грунтакуб. м7730023000
обратная засыпкакуб. м7015010500
Работы по монтажу труб 3000
Итого материал 52500
Итого работа 36500
Итого работа и материал 89000
Стоимость 1 кв. м89000 / 601500

Бункерный теплообменник

Если в доме есть незанятые подвальные помещения, их можно также использовать для устройства бункера (воздушного или теплообменного резервуара) для каменного теплообменника. Его действие основано на энергоёмкости камня — он постепенно набирает температуру окружающей среды и балансирует поток проходящего воздуха. При отсутствии свободного места в подвале, бункер можно устроить на участке вне дома.

Фото с сайта rnmt.ru

Схема устройства бункерного теплообменника: 1 — вентилятор; 2 — труба Ø250 мм; 3 — защита; 4 — камень Ø200-450 мм; 5 — стенки из кирпича; 6 — крышка

На определённом месте роется котлован размером примерно 2х3х3 м. От места выхода общего канала системы вентиляции дома к котловану будущего резервуара устраивается траншея, в неё на глубину 140 см укладывается 250 мм труба, по которой охлаждённый воздух будет отводиться из бункера. По стене, к которой подошла траншея, до дна прокладывается вертикальная штроба под трубу диаметром 250 мм. Затем дно выкладывается кирпичом или бетонируется. Дно воздушного резервуара должно быть глубже уровня промерзания грунта минимум на 1 метр.

Внимание! После устройства дна бункера следует заложить отводную трубу 250 мм.

Начало отводной трубы выступает от стены на 1/3 расстояния до противоположной стенки и обкладывается защитой из кирпича. На входное отверстие устанавливается защитная решётка.

 

Заполняем резервуар

Стены лучше выложить из кирпича или отлить из бетона (без шлака!), т. к. эти материалы лучше остальных проводят температуру. Шлакоблок не подойдёт из-за своих теплоизоляционных свойств. Стены и дно должны быть тщательно гидроизолированы (рубероид) снаружи и оштукатурены изнутри во избежание проникновения органики или влаги. Высота стен — до уровня земли минус 20 см. Вверху любой стены устраивается вводное отверстие и устанавливаются воздухозаборные трубы. Для облегчения работы вентиляторов рекомендуем установить 3 шт.

После того, как затвердеет раствор, бункер необходимо заполнить крупным камнем-галькой. Размер от 200 до 450 мм в диаметре. Камень должен быть чистым от органики, промытым.

Резервуар накрывается «крышкой» из сплошного дощатого настила на деревянных балках, покрывается гидроизоляционными материалами. Сверху укладывается дёрн. Затем отводная труба подсоединяется к системе вентиляции дома (к общему вентканалу) и производится обратная засыпка.

Расчёт объёма работ и расхода материалов:

  1. При размерах воздушного резервуара 2х3 м и глубине 3 м объём грунта (земляных работ и камня для заполнения) составит: V = 2х3х3 = 18 м3 + Vтр = 22,8 м3.
  2. Объём кирпичной кладки: Vклад = Sстен + Sдна х 0,125 = ((2х3) х 2 + (3х3) х 2 + 2х3) х 0,065 = 36 х 0,065 = 2,34 м3.
  3. Общая длина трубы (10 м от дома): L = (10 + 3) + 10% = 15 м.
  4. Кол-во колен — 6 шт.
НаименованиеЕд. изм.Кол-воЦенаИтого, руб.
Кирпич красный полнотелыйкуб. м2,3700016000
Трубы 250 ммпог. м152503750
Коленашт.650300
Каменькуб. м18150027000
Цемент/песок/клад. сетка---2000
Крышка---1000
Работа:    
выемка грунтакуб. м22,83007000
кладка резервуаракуб. м2,310002300
укладка трубпог. м151001500
устройство крышкишт.110001000
Итого материал 50000
Итого работа 12000
Итого материал и работа 62000
Стоимость 1 кв. м79550 / 601000

Стоимость камня для заполнения резервуара может изменяться в зависимости от региона строительства.

Как видно из расчётов, окончательная стоимость кондиционирования 1 м2 у обоих вариантов различается. Основной фактор выбора — уровень залегания грунтовых вод. Если он высокий, менее 3 м, то построить бункерный теплообменник не получится. Трубный подойдёт даже с УГВ 1,5 метра.

Установка вентиляторов

Приведённая здесь система предусматривает синхронную работу двух канальных вентиляторов — приточного и вытяжного — установленных в каждой воздушной розетке комнаты. Это даёт возможность быстро доставить прохладный свежий воздух в помещение и удалить нагретый. Для эффективного проветривания достаточно мощности вентиляторов 100 Вт каждый. При выборе вентилятора обратите внимание на уровень шума при его работе.

 

Геотермальная вентиляция летом

Жарким летом приточная вентиляция призвана обеспечивать помещение свежим, чистым и в меру прохладным воздухом. Поскольку летом температура наружного воздуха достигает +30 и более градусов Цельсия, его приходится дополнительно охлаждать, то есть кондиционировать. Для кондиционирования приточных воздушных масс используют различные системы, в том числе и встроенные в воздуховоды вентиляции канальные охладители.

Геотермальная вентиляция позволяет отказаться от специальных кондиционирующих устройств, а приточный воздух охлаждается за счет теплообменных процессов с почвой, проходя путь от точки забора до точки выброса по подземным воздуховодам.

 

Геотермальная вентиляция зимой

Работа вентиляции в зимний период предполагает подогрев приточного воздуха. Согласно нормам вентиляции температура приточного воздуха должен быть не ниже +18°C. В классической схеме вентиляции приточный воздух приходится догревать до требуемой температуры электро- или водяными калориферами, соответственно увеличивается расход электрической энергии. Геотермальная вентиляция позволяет оптимизировать теплообменные процессы. При классической схеме калориферу необходимо прогреть приточный воздух в среднем от -20°C до +18°C. То есть разница температур на входе и выходе канального калорифера должна быть 38°C. При этом чем больше скорость воздушного потока в воздуховодах, тем мощнее должен быть сам нагреватель, чтобы гарантировано нагревать воздух.

При геотермальной схеме воздушный поток предварительно прогревается, проходя подземный контур воздуховодов. При этом часть тепла приточный воздух может забирать непосредственно из почвы, прогреваясь до +7…+12°C, а часть – от удаляемого из помещения воздуха, если система воздуховодов двухконтурная. В этом случае канальному нагревателю остается лишь незначительно догреть входящий воздушный поток, соответственно, не нужны большие мощности калориферов, экономится электрическая энергия.

Совет. Помещения, в которых рекомендована приточно-вытяжная вентиляция: гостиная, спальня, детская, кухня, столовая, кабинеты, кладовая, комнаты отдыха, спортзал. В ванных комнатах и санузлах — только вытяжная. Не нужна вообще в коридорах, тамбурах, холлах и лоджиях.

Геотермальная вентиляция в межсезонные периоды

В весенний и осенний периоды, когда разница температур воздуха снаружи и внутри помещения незначительна, особого эффекта от подземного контура воздуховода нет. Для того чтобы не нагружать вентиляторы, которые должны продавить воздух по всей длине воздуховодной магистрали, в системе можно предусмотреть дополнительную более короткую сеть воздуховодов. При уменьшении длины воздуховодной трассы снижается аэродинамическое сопротивление проходящему воздушному потоку, и вентиляция при одной и той же установленной мощности вентиляторов может быть более производительной.

 

Достоинства и недостатки геотермальной вентиляции

Главным преимуществом подземного воздуховода является значительное снижение энергозатрат на предварительную температурную обработку приточного воздуха перед его подачей в помещение. Благодаря геотермальной технологии энергопотребление оборудования, предназначенного для подогрева или охлаждения воздуха, может быть снижено в несколько раз.

Недостатком геотермальной системы является относительная сложность конструкции, ведущая к увеличению капитальных затрат. Кроме того, требуется более протяженная трасса воздуховодов, а значит и более мощные вентиляторы. С другой стороны, наличие подземного воздуховода вентиляции позволяет отказаться от компрессорно-конденсаторных установок, что можно расценивать как снижение капитальных затрат.

Как показывает опыт, несмотря на некоторые сложности при устройстве геотермальной вентиляции, лучше один раз потратиться при строительстве и потом на протяжении всего срока службы вентиляционной системы пользоваться энергосберегающей технологией, не переплачивая за комфортное пребывание в помещении в любое время года.

 

Грунтовый теплообменник AWADUKT Thermo

Система долговечна, надежна в эксплуатации и экологична. Высокая продольная жесткость труб AWADUKT Thermo снижает вероятность образования ямообразных прогибов. Скопление конденсирующейся воды при этом исключается, и происходит гарантированный отвод конденсата. Высокая герметичность соединений (фиксированных, устойчивых к выдавливанию уплотнений) предотвращает проникновение в систему вентиляции радона (естественного радиоактивного газа без цвета и запаха, выходящего из земных недр и грунтов).

Преимущества, которые дает система REHAU AWADUKT Thermo, позволяют ее эффективно использовать в жилых и общественных зданиях, в том числе детских и медицинских учреждениях. Доказательство этому – сотни разнообразных объектов в Европе и первые показательные здания в России.

Преимущества AWADUCT Thermo:
- антимикробное покрытие внутри трубы препятствует росту микробов и улучшает гигиенические характеристики воздуха, поступающего в помещение;
- материал PP с улучшенной теплопроводностью обеспечивает оптимальную теплоотдачу;
- система полностью укомплектована: от воздухозабора до входа в регенеративный теплообменник;
- сокращение расходов на отопление благодаря предварительному подогреву наружного воздуха в зимний период;
- приятный прохладный климат в летний период.