Грунтовый воздушный теплообменник

В нашей климатической зоне на глубине 1,2-1,5м, почти на протяжении всего года господствует постоянная температура +10°C (+/- 1,5°С). Для использования энергии почвы оптимально подходит грунтовой воздушный теплообменник или ГВТ.

В холодные и в переходные периоды года ГВТ будет способствовать значительному снижению мощности калорифера нагрева прямоточного воздуха. Воздух из грунтового теплообменника может быть в дальнейшем догрет до необходиммой температуры с помощью рекуператора, теплового насоса и воздушного калорифера.

В теплый период года ГВТ послужит для охлаждения воздуха и так понизит затраты на систему кондиционирования став дополнением как центральный кондиционер.

 


Основные свойства:

  • Простой монтаж ГВТ, из легкодоступных и дешевых материалов, дает возможность выполнить его, в принципе, в каждом месте и условиях. Это создает возможность самого современного применения такого теплообменника для цели вентиляции, кондиционирования и термовентиляции.
  • Использование таким способом естественной энергии почвы из небольшой глубины для охлаждения и обогрева приточного вентиляционного воздуха.
  • Применение грунтового теплообменника - возможность использования восстанавливаемой энергии. 
  • Большой КПД и низкие затраты эксплуатации ГВТ в летний период, позволяют использовать для приточной вентиляции только внешний воздух.
  • Имеем затраты только на транспортировку и фильтрацию воздуха (электропитание вентилятора) необходимого для компенсации потерб давления через сеть воздуховодов (по расчету) или насыпь (сопротивление ~ 100Па), а не на его обогрев или охлаждение!
  • ГВТ почти полностью гарантирует обеспечение потребностей охлаждения в теплый период приточного воздуха - снижает затраты на охлаждение приточного воздуха (но не решает полноценно вопроса кондиционирования по помещениям). Отношение энергии вложенной (вентилятор) к той, которая привлекается достигает в летних пиках отношения 1:30...35 а в зимних 1:35...40.
  • Применение ГВТ в зимний период делает возможным привлечение из почвы в пиках до 50% тепла необходимого на нагрев наружного приточного воздуха.
  • Рециркуляция или применение рекуператора делает возможным последующее привлечение тепла в пределах 20...50%.
  • При относительно экстремальных внешних температурах наружного воздуха + 32°С и -20°C - средняя максимальная разница температур воздуха перед и после ГВТ:
    - в теплый период года (летом) - 10,12°С;
    - в холодный период года (зимой) - 18,20°С.
  • Наилучшие энергетические параметры достигаются в период действия экстремальных погодных условий, при низких температурах внешнего воздуха зимой и высоких внешних температурах летом.
  • После перехода через грунтовый ГВТ происходит понижение влажности воздуха напр. от 15,2 до12,7г/кг и увлажнения воздуха в зимний период. 

Способы монтажа ГВТ

Забор наружного воздуха ООО "ИПЦ "ВЕКОТЕХ" предлагает решать с защитой от осадков и многоступенчатой фильтрацией следующим способом (уже устаревший пример):

     alt

 


Основные типы ГВТ: гравиевый и трубный.

 


Гравиевый тип ГВТ

Грунтовый воздушный гравиевый теплообменник базирован на гравии, кроме упомянутых выше функций выполняет функцию воздушного фильтра. Этот ГВТ отделен от почвы. Внешний воздух, проходя через слой гравия, размещенного на определенной глубине, подогревается в зимних пиках выше +10°С, а летом поддается охлаждению, например, из + 30°С до + 20°С. Гравий ГВТ расположен неглубоко, иногда даже сверх уровня почвы (над грунтовой водой). Однако благодаря хорошей термической изоляции, локализованной над залежью ГВТ, рекомендуется его расположение на глубине 5.6м под поверхностью земли.
В запланированном месте размещения гравиевого обменщика необходимо учесть уровень грунтовых вод, так как они могут стать не только причиной прекращения функционирования ГВТ, а иногда и вызывать интенсивный запах тухлости.
Кроме того для большинства гравиевых теплообменников необходимо применить более мощный по давлению центробежный вентилятор, который будет помогать преодолевать очень высокое собственное сопротивление ГВТ.
Следующим важным аргументом является тот факт, что гравиевий не может работать все время: режим работы следует разделить на 12-часовое использование, а также 12-часовой период возобновления энергии в гравиевом теплообменнике. 

Возобновление это заключается в повторном получении энергии из окружающей среды. Правильно сделанный гравийный ГВТ эффективен как зимой так и летом. Летом мы получаем охлажденный воздух до 15-25°С, что конечно зависит от самой наружной температуры воздуха на воздухозаборе ГВТ. 

Однако, при продолжительном использовании в одном цикле в морозы и горячее лето гравийный ГВТ должен быть оборудовани байпасной линией, а приточный прямоточный воздух должен идти на прямую миную ГВТ на время его наполнения энергией от грунта.


Многотрубчатый ГВТ

Основные компоненты системы приточной вентиляции П1 и ГВТ1:
- Воздухозабор ГВТ с кассетами фильтрации воздуха (похож на флюгарку для кровли);
- Грунтовый воздушный теплообменник ГВТ - фасонные элементы (тройники, переходы, отводы), магистрали и ветви воздуховдов пищевой стали AISI430;
- Воздухозабор прямотока с фасадной решеткой;
- Воздушный калорифер (водяной, электрический, газовый) или рекуператор, или тепловой насос, или комбинации;
- Приточная установка П1 в составе:
-- Утепленный воздушный клапан с ручным или электроприводом (в здании, перед приточной установкой) - перекидной клапан и 1 электропривод (лучше плавной регулировки 0...10В) или 2 клапана и 2 электропривода;
-- Фильтр воздушный приточной установки (необходим фильтр воздухозабора ГВТ) с кассетами:
а) грубой очистки из рядов сеток нерж. стали AISI430, класса очистки G1 (условно "вечный", т.к. моется мойкой высокого давления);
б) панельный тканевый G3 (не восстанавливается, дешевый);
в) карманный тканевый G4 (не восстанавливается, дорогой);
- Шумоглушитель канальный П1;
- Воздуховод приточный из оцинкованной или нержавеющей пищевой стали AISI430;
- Клапаны нестройки и клапаны регулировки расхода воздуха по веткам внутри здания;
- Воздухораспределители воздуха.

 

Подготовка и подача воздуха в помещения через прямоток или ГВТ, пример - оборудование вентиляции в полостях кровли на чердаке

alt

Трубный тип ГВТ возможно монтировать несколькими способами. Три самые популярные из них :

1. Простая версия:

Труба по выходу из здания заключена по пямий линии на глубине не менее 1 г. и длиной приблизно 40-60м., которая идет от забора воздуха к зданию.

Забор воздуха должен находиться под зонтом, чтобы не попадали осадки и выше 2м от уровня земли для уменьшения попадания пыли.

2. Версия ломаная

Труба ГВТ ломаная в одном или двух местах, в форме буквы "U" или "S". Такое решение позволяет заключить ГВТ даже на небольшом участке. В таком случае применяются колени 33-45грд., а не 90. Последние стоит применять в крайнем случае (если очень малый участок).

3. Многотрубчатая версия

Наилучшая система с наименьшими потерями давления за счет параллельных участков.


Пример трубной системы для административного здания

- тип грунта: песок без грунтовых вод;
- теплопроизводительность грунта: 9,0000Е-001 [Вт/(м К)];
- к-т теплопроводности: 
9,0000Е-007 [м2/c];

- глубина заложения: 2м;
- количество уровней: 1шт.;
- расстояние между трубами: 1м;
- длина 60м;
- расход наружного воздуха 4980м3/ч;

- время эксплуатации: 8760 [ч/а].

Холодный период года:
- наружная температура воздуха до ГВТ  -250С;
температура воздуха после ГВТ -12,50С;
- теплосъем: 20,9 [кВтч/а]

Теплый период года:
- наружная температура воздуха до ГВТ  30,50С;
температура воздуха после ГВТ 220С;
- теплоотдача: -20,5 [кВтч/а].

alt

alt

alt

Чем больше потери давления, тем меньше система выдаст расход воздуха или необходимо будет подбирать мощнее вентилятор.

Воздуховод ГВТ, который выходит из здания, разделяется на несколько параллельных каналов, которые дальше опять объединяются между собой перед забором воздуха. Параллельные трубы должны находиться в отдалении минимум 80см одна от другой, что обеспечит равномерный обмен тепла. Мы рекомендуем монтаж их на расстоянии около 1 м одна от второй.

Заключение параллельных труб очень близко может влиять друг на друга, а в результате уменьшения эфективности ГВТ.

В любом случае не стоит размещать ГВТ под зданием! Такое решение мнимо снижает средства монтажа! В случае неисправности ГВТ невозможно будет устранить неполадку. 


Принципиальная схема комбинированного энергосбережения с прмененем трубной ГВТ и двух рекуператоров "воздух-воздух" (пластинчатого типа и теплового насоса)

Трехступенчатая энергосберегающая схема не требующая догрева воздуха, в составе: ГВТ, пластинчатый перекрестный рекуператор, тепловой насос "воздух-воздух".

alt

 

alt

Наивысшую эффективность имеет система с двумя воздуховодами. Где наружный слой - воздуховод из нержавеющей стали не боящийся коррозии и имеющий наивысшую теплоотдачу, а внутри воздуховод из более дешевой оцинкованной стали, по которому проходит вытяжной воздух. Тогда приточный наружный воздух проходит нагреваясь с двух сторон - от грунта через нержавеющую сталь и от вытяжного воздуха через оцинкованную (возможно нержавеющая-нержавеющая). Такие системы конечно дороже обычных однонаправленных грунтовых теплообменников, но весьма эффективные и нашли широкое применение в пасивных домах ЕС, откуда мы переняли опыт. 


Примеры монтажа трубной ГВТ

alt 

 

 alt

 

 alt

 alt

 

 alt
 alt
 
 
alt

 


ООО "Инженерно-производственный центр "ВЕКОТЕХ" предлагает проектирование, подбор оборудования и воздуховодов собственного производства, выполняем проектирование, поставку и монтаж систем микроклимата ОВиК с сопутствующей автоматикой и кондиционирования "под ключ". Проводим авторский надзор выполняемых грунтовых работ для ГВТ и испытания ГВТ до его засыпки грунтом. Сами грунтовые работы - не выполняем.

JoomlaWatch 1.2.12 - Joomla Monitor and Live Stats by Matej Koval
YOOtheme design - Powered by Joomla