Грунтовый теплообменник своими руками – изготовление

Грунтовый теплообменник — что это такое и как используется?

Грунтовый теплообменник – теплообменник подземного типа, способный улавливать тепло из грунта и/или рассеивать его там. Они используют практически неизменную подземную температуру планеты для нагревания или охлаждения воздуха или других текучих сред с целью применения в жилом, аграрном или промышленном секторе.

Если воздух в здании проходит через теплообменники с целью теплоутилизации, в Европе их называют подземными трубопроводами (они же – нагревательные и охладительные подземные трубопроводы), а в Северной Америке – грунтово-воздушными теплообменниками (ГВТ). Эти системы известны под рядом других названий, среди которых – воздушно-почвенный теплообменник, грунтовые каналы, грунтовые канавы, грунтово-воздушные туннельные системы, подземный трубчатый теплообменник, гипокаусты, грунтовые теплообменники, тепловые лабиринты, подземные вентиляционные трубы и так далее.

Подземные трубопроводы зачастую выступают практически осуществимой и экономичной альтернативой или дополнением к стандартным системам центрального отопления или воздушного кондиционирования, так как у них отсутствуют компрессоры, химикаты и горелки, а для движения воздуха требуются только вентиляторы. Они используются как для частичного, так и для полного охлаждения и/или нагревания воздуха, подающегося в здание через вентиляторы.

Их применение может помочь зданиям соответствовать стандартам Пассивного дома или сертификации Руководства по энергоэффективному и экологическому проектированию.

Грунтово-воздушные теплообменники использовались на аграрных (животноводческих постройках) и садоводческих предприятиях (теплицах) в США последние несколько десятилетий, а вместе с солнечной вытяжной трубой в жарких сухих регионах – в течение тысячелетий, начиная, вероятно, со времен Персидской империи. Разработка этих систем в Австрии, Дании, Германии и Индии стало достаточно распространенной, начиная с середины 1990-х, и постепенно принимается в Северной Америке.

Грунтовый теплообменник также может использовать воду или антифриз в качестве теплообменной среды, часто – вместе с геотермальным тепловым насосом.

Что такое воздушный теплообменник и для чего он используется

Чаще всего, используется горячий воздух из сушилок, дымовых труб, топочных камеры различного оборудования. В бытовых целях может использоваться теплый вытяжной воздух. Использование устройства преследует цель нагрева свежего приточного воздуха до определенной температуры, которую позволяет достичь отдающая среда.

В зависимости от эффективности нагрева теплый воздух может использоваться для разных целей:

• воздушное отопление помещений
• подогрев свежей струи для снижения расходов на отопление

Подача неподготовленного воздуха в жилые или производственные помещения создаст условия для интенсивного вывода тепла, что отразится на расходах на обогрев. Если воздух на улице имеет температуру -20°С, а кратность воздухообмена в помещении равна 1, то весь объем будет ежечасно полностью меняться, вызывая необходимость быстро нагревать его для обеспечения комфортной обстановки. Такая ситуация весьма неэкономична и вынуждает искать способы подготовки приточной струи. Основным из них является рекуперация.

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.

Лучшие модели

Для того чтобы начать с чего-то выбор эффективного теплообменника для палатки, можно ориентироваться на рейтинг лучших моделей, представленный следующими брендами.

«ГЕК»

Является достаточно популярной торговой маркой. Производит она разную продукцию, в том числе и теплообменники. Их характерной особенностью является сбалансированность всех показателей. Многими покупателями отмечается долговечность этих моделей. Из других плюсов можно также отметить наличие в комплекте вентилятора и трубы для вывода продуктов горения. Материал, из которого произведена горелка – оцинкованная сталь. Она не восприимчива к коррозии, а также достаточно крепкая.

Недостатки тоже имеются. Главный из них – мягкость материала, из которого сделана гофра и вентилятор. При неаккуратной транспортировке эти детали могут деформироваться.

«Омский»

Данная модель производится компаний «Сибтермо». Как утверждает производитель, его модели будет достаточно, чтобы обогреть небольшую палатку. В комплекте вместе с горелкой идут 2 кулера для конвекции воздуха. Теплообменник изготовлен из алюминия, который имеет высокую теплопроводность. Минусом данной модели является неполный комплект нужных деталей. Так, в покупном наборе не предусмотрены датчик углекислого газа, дымовая труба и сумка для транспортировки.

«Суховей»

Данная модель изготовлена из нержавеющей стали, а дымовая труба из алюминия. В целом вес теплообменника является довольно низким. За счёт разных хитростей конструкции его КПД выше, чем среднее значение этого показателя на рынке. В комплекте с горелкой дополнительно идут вентилятор и три дымохода.

Важной и интересной особенностью «Суховея» является возможность настраивать обороты вентилятора. Это позволяет экономить электричество в тех случаях, когда температура горелки невысокая, и наоборот, сделать максимальную производительность при больших температурах. Минусом можно назвать слегка завышенную цену на данную модель

Минусом можно назвать слегка завышенную цену на данную модель.

«Десна БМ»

Очень компактный вариант теплообменника, который отлично подойдёт для обогревания небольшой палатки. Особенностью данного аппарата является возможность переключения двух режимов: экономного и турбо. В экономном режиме расход топлива становится минимальным, а общее КПД возрастает.

«Урал»

Ещё один компактный и производительный теплообменник. Имеется выбор из трёх комплектов: маленький, средний и большой. Каждый из них имеет разную стоимость и комплектацию. Сама горелка имеет выдвижные ножки, что убирает риск их потерять. Также выделяется то, что модель имеет 2 вентилятора, благодаря чему нагрев палатки идёт более равномерно.

Это была только часть тех моделей, которыми наполнен рынок товаров. Также можно выделить следующие бренды, которые выделяются на общем фоне:

«Рипус»;

Воздушный конвектор для отопления дома

Основное отличие конвектора от других обогрева­тельных приборов в том, что существует возможность подобрать конвектор для абсолютно любого помеще­ния, так как современные модели этих приборов обла­дают превосходным дизайном и способны украсить со­бой интерьер, придав ему элегантный внешний вид.

Говоря об отопительных приборах, специалисты от­мечают характерную особенность — развитие конвек­торов идет по пути уменьшения их массы и внутренне­го объема. Более тяжелый прибор дольше сохраняет тепло, то есть имеет большую тепловую инерцион­ность. Будучи нагрет, он не может быть быстро охлаж­ден с помощью терморегулятора и продолжает излу­чать накопленное тепло, делая температуру в помеще­нии излишне высокой.

Тепловые конвекторы — приборы, позволяющие распределять тепло по комнате более равномерно, чем радиаторы или другие отопительные системы. В результате предотвращается образование влаги и грибка. Кроме того, мы знаем, что основная теплоотдача радиатора происходит за счет излучения. Кон­вектор же более 90% тепла передает именно конвек­цией, что является неоспоримым преимуществом для создания эффективного, комфортного и здорового климата помещений. Регуляторы температуры позво­ляют быстро установить и поддерживать температуру с точностью от 0,4 до 1 оС.

Эффективность конвекторов в сочетании с автома­тической регулировкой температуры позволяет полу­чить ровно столько тепла, сколько необходимо. И сов­сем не случайно, конвекторы на территории Западной Европы эффективно и успешно используют уже в тече­ние 20 лет. Там уже давно подсчитано, что обогрев по­мещений конвектором на 30-40% экономичнее по сравнению с традиционными методами отопления. На российском рынке присутствуют различные модели конвекторов, которые отличаются друг от друга, как по нагревательному элементу, так и по дизайну. Но наи­больший успех у газовых конвекторов, выпуск которых освоили многие отечественные и зарубежные произво­дители, поставляющие на российский рынок отопи­тельные приборы.

От воды к земле

Альтернативой грунтово-воздушным теплообменником является «водно»-грунтовый теплообменник. Как правило, он схож с геотермальным тепловым насосом за счет трубопровода, проложенного в почве горизонтально (хотя может быть и вертикальный зонд) на глубине, схожей с аналогичной величиной для грунтово-воздушного теплообменника. Он использует трубу длиной примерно вдвое больше обычной при диаметре в 35 мм, к примеру 80 метров, в сравнению с ГВТ длиной в 40 метров.  Катушка теплообменника располагается перед вытяжным отверстием вентилятора-теплоутилизатора. В качестве жидкость теплообменника, как правило, используется жидкий охлаждающий солевой раствор (сильно посоленная вода).

Многие европейские постройки сейчас используют эту систему из-за простоты установки. Не требуется никакой точки дренажа, также это – безопасно из-за пониженного риска просачивания почвы.

https://www.youtube.com/watch?v=bzhXf_HKB2c

Принцип работы

Хотелось рассказать об эксплуатации системы вентиляции с рекуперацией к которой подключен грунтовый теплообменник. А именно о Грунтовом теплообменнике.

В одном из домов Проект 500.

был закопан грунтовый теплообменник.

Закопано две ветки трубы диаметром 200мм, общей длиной 80м, закопан с небольшим уклоном в сторону дома, где установлен конденсатосборник, для сбора конденсата в летнее время, при охлаждении воздуха. Труба двухстенная, снаружи гофрированная может выдерживать большие нагрузки и закапываться на грубину до 10 м (материал ПВД), внутри гладкая ПНД. Труба закована на глубину 1,5-1,8 м

Грунтовый теплообменник создавался для подогрева входящего воздуха перед рекуператором, чтобы тот не подвергался заморозки и критическим температурам.

Естественно перед входом в Грунтовый теплообменник необходимо поставить фильтр

Предварительно это выглядит так. (пока не облагорожено, далее это будет тумба отделанная клинкером)

В доме

В доме установлена приточно-вытяжная система с рекуперацией electrolux star epvs-1300 (мощность выбрана из-за протяженных трасс, и падения давления)

Так же установлен подпорный вентилятор на грунтовый теплообменник

Система автоматики позволяет управлять установленными заслонками, а именно:

1. при температуре наружного воздуха от +5 до +25 воздух подается с улицы без грунтового теплообменника, при любой другой температуре воздух идет через грунтовый теплообменник

2. дом разделен на три зоны, 1- спальни на 2-ом этаже, 2- комнаты на 1-ом этаже, 3- гостинная, любую зону можно отключить, например ночью гостинная обычно не нужна соответсвенно вентиляция работает только в спальнях, либо днем когда в спальнях никого нет, вентиляция работает в гостинной

Среднее кол-во воздуха проходящее через грунтовый теплообменник — 600 м3 в час

Подача воздуха идет в жилые комнаты, забор воздуха из санузлов и кухни. Кухонная вытяжка над плитой не подключена к рекуператору.

При этом при температуре на улицы до -15, после грунтового теплообменника до рекуператора стабильная температура +9 — +11 градусов

Система вентиляции работает не постоянно, дом наездами, когда никого нет естественно её отключают. Но режим работы в новогодние праздники более двух недель показал стабильные температуры. Конечно к концу зимы грунт при постоянном режиме промерзнет, но в данном варианте длина трубы рассчитана на этот режим работы, при постоянной эксплуатации она нужна чуть длиннее, хотя и морозы с сильным минусом не постоянны, и более недели не держаться.

Рассматривать температуру после рекуператора не будем, т.к. и так понятно, что при расходе воздуха в 600 кубов при рекуператоре рассчитанном на 1300, КПД будет максимальный, и реально разница составляет максимум 2 градуса.

Для информации чтобы не возникало вопросов по этой теме: в систему после рекуператора установлен догрев от отопительного котла

Сделано это для того, чтобы быстро прогреть воздух в доме до +22 который при отсутствии людей может быть понижен до 18 гр, для этого подачу воздуха прогреваем до +26.

Итоги: Грунтовый теплообменник показал хорошую работу в зимний период, полностью заменил догрев входящего воздуха до плюсовых температур.

Расчет длины рекуператора можно посмотреть тут

Пример расчета горизонтального геотермального коллектора

Для примера рассчитаем площадь, занимаемую горизонтальным коллектором.  Допустим, что для дома необходим тепловой насос мощностью 8 кВт.

Снимаемая мощность контуров грунтового коллектора теплового насоса вычисляется относительно мощности и СОР выбранного теплового насоса по формуле:

Ре = Pн * (1 – 1/СОР), кВт

Где Рн – номинальная мощность теплового насоса, СОР – коэффициент преобразования. Расчет применяют для одного из режимов согласно стандарту EN 14511 (обычно принимают точку В0/W35, где 0 °С – температура теплоносителя на входе в испаритель, 35 °С – температуры подачи в систему отопления). В качестве образца возьмем тепловой насос Nibe F1145-8 с параметрами при В0/W35: мощность – 8,3 кВт и СОР  — 5,01.

Ре = 8,3 * (1 -1/5,01) = 6,64 кВт

Необходимая длинна горизонтального теплообменника теплового насоса, равна отношению необходимой мощности к снимаемой мощности одного метра трубы:

L = Pe/q, м

Где q  — принимаем 20 Вт/м = 0,02 кВт/м (среднее значение для горизонтальных коллекторов).

L = 6,64/0,02 = 332 м

Для нашего теплового насоса будет оптимально 3 грунтовых контура по 111 м каждый. Что бы узнать какую площадь будет занимать такой коллектор необходимо это число умножить на величину шага укладки труб (принимаем шаг равный 0,7 м) S = 333 * 0,7  = 233 м². Это соответствует площадке размером примерно 13 х 18 м.

Особенности конструкции

Чтобы вы смогли представить, как работает теплообменник, хотим предложить вам одну очень простую конструкцию, которая с недавних пор завоевала огромную популярность у дачников. По сути, это обычная солнечная батарея, потому что источником тепла будут являться солнечные лучи, которых в летнее время в избытке.

Для этого вам потребуется деревянная площадка, которую лучше всего покрасить в черный цвет. Теперь на ней соберите змеевик из резиновых шлангов, стальных или медных труб, пластиковых труб. Это на ваше усмотрение, не забывайте о показателях теплопроводности. Соедините трубы в змеевик. Чем чаще витки, тем лучше. Один конец змеевика подсоединяется к водопроводу, второй к месту отбора горячей воды. К примеру, к смесителю летнего душа.

Ставите площадку под наклоном так, чтобы солнце всегда было направлено на нее. Вот вам готовый, дешевый теплообменник, изготовленный своими руками, который использует бесплатную солнечную энергию.

На этом примере видно, что собой представляет теплообменник для печи, как он работает. Самое главное, что сделать его своими руками несложно

Важно знать его конструкцию, размеры и выбрать материал для изготовления

От воды к земле

Альтернативой грунтово-воздушным теплообменником является «водно»-грунтовый теплообменник. Как правило, он схож с геотермальным тепловым насосом за счет трубопровода, проложенного в почве горизонтально (хотя может быть и вертикальный зонд) на глубине, схожей с аналогичной величиной для грунтово-воздушного теплообменника. Он использует трубу длиной примерно вдвое больше обычной при диаметре в 35 мм, к примеру 80 метров, в сравнению с ГВТ длиной в 40 метров. Катушка теплообменника располагается перед вытяжным отверстием вентилятора-теплоутилизатора. В качестве жидкость теплообменника, как правило, используется жидкий охлаждающий солевой раствор (сильно посоленная вода).

Многие европейские постройки сейчас используют эту систему из-за простоты установки. Не требуется никакой точки дренажа, также это – безопасно из-за пониженного риска просачивания почвы.

Источник

Плюсы и минусы

Системы ВО отно­сительно мало распространены в жилом секторе нашей страны, и на них до сих пор смотрят как на экзотику. Как пра­вило, система ВО требует проведения пусконаладочных работ «по воздуху» и «по системе автоматики», которые мо­гут сделать только подготовленные спе­циалисты, имеющие соответствующие приборы и инструменты.

Ошибки при проектировании системы и её монтаже могут привести к повышенному уровню шума в помещениях, дисбалансу пода­чи воздуха по помещениям и, как след­ствие — дисбалансу по температуре.

Воздуховоды, кроме того, занимают определённый объём и поэтому очень важно, чтобы это было учтено на этапе проектирования дома. При грамотном подходе практически все воздухово­ды удаётся спрятать так, что полезный объём дома почти не уменьшается. При проектировании системы воздухо­водов важно иметь дизайн-проект расста­новки мебели и бытового оборудования

Крайне нежелательно, чтобы подающие вентиляционные решётки находились в зо­не долговременного пребывания людей

При проектировании системы воздухо­водов важно иметь дизайн-проект расста­новки мебели и бытового оборудования. Крайне нежелательно, чтобы подающие вентиляционные решётки находились в зо­не долговременного пребывания людей. Система ВО — электрозависима, по­этому в доме желательно иметь систему резервного электроснабжения и систе­му резервного отопления (к примеру камин промышленного изготовления)

Система ВО — электрозависима, по­этому в доме желательно иметь систему резервного электроснабжения и систе­му резервного отопления (к примеру камин промышленного изготовления).

Всё вышеперечисленное можно отне­сти к минусам системы ВО. Но есть у неё и неоспоримые преимущества по срав­нению с конвекционными системами.

Главным преимуществом этой систе­мы является возможность совмещения в одной системе отопления и вентиля­ции. Нужно сказать, что необходимость устройства вентиляции в наших домах, построенных по энергосберегающим технологиям и оснащённых современны­ми герметичными окнами и дверями, всё больше и больше осознаётся застройщи­ками. Отсутствие нормальной приточно-вытяжной вентиляции может привести к накоплению влаги в стенах и появлению плесени. А воздушная система, выполня­ющая сразу функции отопления и венти­ляции, обойдётся дешевле, чем две спе­циализированные системы.

В системе ВО обязательно устанавлива­ют фильтры. Они бывают нескольких типов: обычный механический, который удаля­ет частицы пыли до 0,3 мкм; электронный фильтр — удаляет частицы пыли размером до 0,01 мкм; угольный фильтр — удаляет неприятные запахи. Через электронный фильтр, к примеру, не проходит пыльца растений и табачный дым, а обслуживание его сводится к периодической промывке под струёй воды.

Рисунок 6. Схема размещения системы воздушного отопления: 1 — теплообменник; 2 — подающие воздуховоды; 3 — возвратные воздуховоды; 4 — забор свежего воздуха; 5 — рекуператор; 6 — дымоход.

В системе возвратных воздуховодов в простейшем случае предусматривает­ся рукав, забирающий воздух с улицы и подмешивающий его к внутреннему воз­духу (рисунок 6). Эта смесь воздуха, пройдя через фильтр и теплообменник, нагревается и равномерно распределяется по всем помещениям. Проблема открытых фор­точек и сквозняков при этом снимается. Форточки просто не открывают, а в доме создается небольшое избыточное дав­ление, что препятствует проникновению в помещения «забортного» воздуха и создаёт условия для лучшей вентиляции «грязных» помещений.

При работе ВО на нижнем этаже до­ма основная часть воздуха забирается снизу, а на верхнем этаже — с потол­ка. Тем самым обеспечивается вырав­нивание температуры воздуха по всему объёму отапливаемых помещений.

В систему воздуховодов, кроме то­го, может быть установлен канальный увлажнитель воздуха, обеспечивающий контролируемую влажность в доме, и кондиционер, который поддержит ком­фортную температуру в жаркие месяцы. Можно установить и ультрафиолетовый стерилизатор воздуха, который включа­ется для профилактики инфекционных заболеваний или в случае, если кто-то из домашних заболел.

Гравийный грунтовый теплообменник без труб

Гравийный теплообменник имеет размеры 3,5 — 4 м. в длину, 2,5 — 3 м в ширину и не менее 0,8 м. толщина засыпки.

Существует вариант устройства грунтового теплообменника без применения труб. Вместо труб в траншею на горизонтальном участке насыпают слой щебня или гравия крупной фракции толщиной не менее 800 мм.

Гравийный теплообменник рекомендуется размещать на участке рядом с домом, что уменьшит длину и аэродинамическое сопротивление труб, соединяющих его с домом. Кроме того, гравийный теплообменник максимально удаляют от очистных устройств местной канализации. Уровень грунтовых вод должен быть ниже дна теплообменника.

Для устройства гравийного теплообменника роют котлован размером, позволяющим разместить в нем гравийную засыпку объемом 9 — 13 м3. Рекомендуемая толщина слоя засыпки гравия в котловане 0,9 — 2 м.

Дно и стенки котлована покрывают геотекстилем для предотвращения заиливания грунтом. Котлован заполняют гравием или щебнем фракции 20 мм. Перед укладкой материал засыпки тщательно промывают для удаления песка и других загрязнений. Засыпку накрывают сверху полотном геотекстиля, что предотвращает смешивание гравия с лежащим выше грунтом.

Ввод в дом и воздухозаборник выполняют как обычно, из труб диаметром 200 — 250 мм. Горизонтальные участки труб укладывают с уклоном 1-2% в сторону засыпки для стока воды. На концах подводящих труб в слое засыпки рекомендуется сделать гребенку из труб диаметром 150 мм для более равномерного распределения воздуха в слое как по вертикали, так и по горизонтали. Трубы гребенки располагают с шагом 600 — 800 мм.

Гравийный теплообменник:

• Гравийному теплообменнику не нужны устройства для отвода конденсата.
• Меньше стоимость сооружения.
• Имеет более высокое аэродинамическое сопротивление.
• Увлажняет поступающий в дом воздух.
• Не защищен от попадания в нагнетаемый в дом воздух почвенных газов.

Гравийный теплообменник бывает выгодно соорудить на небольшой глубине в 0,5-0,6 м., в слое, где грунт зимой промерзает. Грунт над теплообменником в этом случае защищают от промерзания, утепляя его слоем теплоизоляции. Для утепления используют плиты из экструдированного пенополистирола (XPS) марки 35. Толщину и ширину слоя утеплителя определяют расчетом.

Гравийный теплообменник не следует применять в районах интенсивного выделения из недр земли радиоактивного почвенного газа радона.

Эксплуатация грунтового теплообменника

Наиболее эффективная работа грунтового теплообменника обеспечивается при его эксплуатации с перерывами на восстановление. Если воздух через теплообменник пропускать непрерывно, то температура почвы будет постепенно уравниваться с температурой воздуха, а эффективность теплообменника падать. Через каждые 10 — 20 часов работы грунтовый теплообменник необходимо отключать для восстановления на такой же период времени. Для этого лучше всего использовать время, когда все уходят из дома. На это время забор воздуха переключают на байпас помимо теплообменника.

Переключение клапанов — заслонок, меняющих режим работы теплообменника в зависимости от температуры наружного воздуха и перерывов на восстановление, должно выполняться автоматикой. При ручном управлении хозяева обычно забывают это делать.

Для того, чтобы грунтовый теплообменник работал непрерывно, без перерывов на восстановление, рекомендуется делать два теплообменника — прокладывать две трубы. Пока один теплообменник отключен для восстановления, работает другой, и наоборот.

При переключении забора воздуха через грунтовый теплообменник, аэродинамическое сопротивление притока на входе в блок принудительной вентиляции заметно увеличивается. Вентилятор притока в блоке вентиляции на это часто не рассчитан и не может обеспечить необходимый приток воздуха в помещения. Необходимо выбирать блок принудительной вентиляции, рассчитанный на работу с грунтовым теплообменником. Или придется устанавливать дополнительный вентилятор на выходе воздуха из трубы грунтового теплообменника.

Выберите тип вентиляции для своего дома

Прочитайте статью:

Вентиляция в частном доме — естественная или принудительная?

Какую вентиляцию выбрали Вы? Голосуйте!
Узнайте, что выбрали другие.

Типы воздушных теплообменников, классификация и рабочие среды

Воздушные теплообменники применяются для охлаждения газов и жидкостей, а также для конденсации газо-жидкостных и парожидкостных сред. Они классифицируются как аппараты поверхностного теплообмена и полностью исключают смешение сред (замкнутый цикл теплоносителя).

В категорию воздушных теплообменников входят:

• Воздухоохладители
• Конденсаторы
• Калориферы
• Испарители
• Рекуператоры
• Радиаторы
• Паровые нагреватели
• Драйкулеры.

Устройство теплообменников зависит от характера рабочей среды. Различают основные типы теплообмена:

• Воздух – воздух
• Воздух – пар
• Воздух – жидкость
• Воздух – фреон
• Воздух – масло

Теплообменники «воздух-воздух»

Основная сфера применения теплообменников типа «воздух-воздух» – климатическое оборудование: рекуперативные установки обеспечивают передачу тепла от вытяжного воздуха к потоку воздуха приточного.

Теплообменники «воздух-пар»

Воздушные теплообменники для конденсации пара широко применяются в электроэнергетике и промышленных системах парогенерации (котельные установки, газовые и электрические парогенераторы). Отработанный пар

Теплообменники «воздух-жидкость»

В роли охлаждаемой жидкости в воздушном пластинчатом теплообменнике может выступать вода, водные растворы этилен- и пропиленгликоля, соляной раствор, продукт технологической переработки или другая вязкая среда.

Жидкость проходит через секционные теплообменники (трубы с оребрением), которые обдуваются потоком воздуха от вентиляторов), в результате чего ее температура снижается.

Конструкции теплообменников подобного типа различаются в зависимости от направления расположения секций на вертикальные, горизонтальные и V-образные.

Для охлаждения жидкостей повышенной вязкости используются секции с трубками увеличенного сечения, для охлаждения агрессивных сред и работы в неблагоприятных условиях применяются теплообменники из нержавеющей стали с более низким коэффициентом теплопроводности и более высокой сопротивляемостью к коррозии.

Теплообменники «воздух-фреон»

Теплообменники данного типа применяются в системах промышленного и бытового кондиционирования. Климатическое оборудование внутри помещений выполняет теплообмен между жидкой фазой хладагента и воздухом, в результате чего воздух охлаждается, а фреон переходит в газообразное состояние (испаритель).

Затем хладагент по системе труб выводится из здания, и во внешнем теплообменнике происходит утилизация тепла в атмосферу с переходом фреона в жидкое состояние (конденсатор).

Теплообменники «воздух-масло»

Основные сферы применения теплообменников данного типа (для охлаждения) – промышленность и автомобилестроение. Масло в данном случае выполняет роль смазки для движущихся деталей станков и двигателей. Нагретое масло выводится в теплообменник, где охлаждается до приемлемых температур и возвращается обратно в систему.

Наиболее популярные типы конструкций – масляные радиаторы и маслоохладители (для трансформаторного масла).

Типы грунтовых теплообменников

На сегодняшний день применяются два типа грунтовых теплообменников:

• канальный (трубный), воздух в нем пропускается сквозь закопанный под землей канал (трубу);
• бесканальный — здесь воздух проходит непосредственно через подготовленный подземный слой, с которым и происходит теплообмен.

В обоих случаях канал для подвода воздуха, прошедшего грунтовой теплообменник, присоединяется к каналу системы вентиляции, по которому снаружи подается свежий воздух (входное отверстие этого канала расположено, как правило, в стене дома).

При этом необходимо установить в вентиляционную систему механизм, с помощью которого можно выбрать источник свежего воздуха — грунтовой теплообменник или отверстие в стене.

Грунтовый теплообменник — что это такое и как используется?

Грунтовый теплообменник – теплообменник подземного типа, способный улавливать тепло из грунта и/или рассеивать его там. Они используют практически неизменную подземную температуру планеты для нагревания или охлаждения воздуха или других текучих сред с целью применения в жилом, аграрном или промышленном секторе.

Если воздух в здании проходит через теплообменники с целью теплоутилизации, в Европе их называют подземными трубопроводами (они же – нагревательные и охладительные подземные трубопроводы), а в Северной Америке – грунтово-воздушными теплообменниками (ГВТ). Эти системы известны под рядом других названий, среди которых – воздушно-почвенный теплообменник, грунтовые каналы, грунтовые канавы, грунтово-воздушные туннельные системы, подземный трубчатый теплообменник, гипокаусты, грунтовые теплообменники, тепловые лабиринты, подземные вентиляционные трубы и так далее.

Подземные трубопроводы зачастую выступают практически осуществимой и экономичной альтернативой или дополнением к стандартным системам центрального отопления или воздушного кондиционирования, так как у них отсутствуют компрессоры, химикаты и горелки, а для движения воздуха требуются только вентиляторы. Они используются как для частичного, так и для полного охлаждения и/или нагревания воздуха, подающегося в здание через вентиляторы.

Их применение может помочь зданиям соответствовать стандартам Пассивного дома или сертификации Руководства по энергоэффективному и экологическому проектированию.

Грунтово-воздушные теплообменники использовались на аграрных (животноводческих постройках) и садоводческих предприятиях (теплицах) в США последние несколько десятилетий, а вместе с солнечной вытяжной трубой в жарких сухих регионах – в течение тысячелетий, начиная, вероятно, со времен Персидской империи. Разработка этих систем в Австрии, Дании, Германии и Индии стало достаточно распространенной, начиная с середины 1990-х, и постепенно принимается в Северной Америке.

Грунтовый теплообменник также может использовать воду или антифриз в качестве теплообменной среды, часто – вместе с геотермальным тепловым насосом.

Теплообменник своими руками

Теплообменником можно назвать устройство, не имеющее собственного источника нагрева, но позволяющее извлекать тепло из внешних обогревателей. При необходимости можно сделать теплообменник самостоятельно. Однако сначала следует определиться, какой именно вид конструкции вам необходим.

Как сделать теплообменник своими руками?

Наиболее простым в изготовлении является змеевик. Для его устройства лучше всего подойдет медная трубка. Она легко гнется и обладает высокой теплоотдачей. Возьмите необходимый отрезок трубки и аккуратно согните ее в спираль, поместите ее в бак или бочку. Затем выведите концы наружу и закрепите. К окончаниям трубки при помощи обжимных соединений присоедините резьбовой фитинг. В результате у вас получится теплообменник – змеевик. В качестве альтернативы медной трубки можно использовать и другие легкогнущиеся трубки. Это может быть металлопласт или алюминий.

Другой разновидностью теплообменника является так называемая водяная рубашка. Наибольшее распространение такой вид теплообменников имеет в небольших котлах систем отопления и представляет собой герметичную емкость, установленную внутри котла и позволяющую нагревать воду от циркулирующей жидкости в системе отопления дома. Недостатком такого вида теплообменника является невысокая пропускная способность и зависимость от температуры в системе.

Более сложным для самостоятельного изготовления, но и более эффективным теплообменником является конструкция под названием трубная доска. Для самостоятельного изготовления потребуется несколько вальцовочных соединений. Состоит такой тип теплообменника из трех и более герметичных емкостей, соединенных трубами. Находящиеся по разным концам емкости соединены развальцованными на концах трубами. Циркуляция жидкости межу ними дает необходимый теплообмен в средней части конструкции.

Если желание сделать теплообменник самостоятельно, не делая больших затрат, в качестве основного материала можно использовать автомобильные радиаторы, радиаторы отопления или газовые колонки.

Особое внимание на устройство теплообменника стоит обратить владельцам дач или небольших коттеджей, находящихся за городом и не имеющих возможности пользования природным газом. Устройство небольшой каменной печи снабженной теплообменником, позволит наслаждаться теплом и уютом во всех помещениях. Для этого потребуется вмонтировать в печь две емкости, соединенные между собой несколькими трубами

Одна емкость должна быть прямоугольной и располагаться в низу, а другая цилиндрической, наверху. Для необходимой циркуляции трубы системы отопления требуется закольцевать в закрытый контур, чтобы выход горячей воды был из верхней цилиндрической емкости, а вход остывшей в нижний прямоугольный. Подчиняясь неизбежным законам физики, горячая вода будет подниматься вверх, обеспечивая необходимую циркуляцию жидкости по всем помещениям. При такой конструкции необходимо в верхней точке контура установить расширительный бачек, с помощью которого будет поддерживаться уровень жидкости в системе, и устраняться воздушные пробки. Стоит заметить, что принцип теплообмена может служить не только для нагрева, но и для охлаждения жидкости

Для этого потребуется вмонтировать в печь две емкости, соединенные между собой несколькими трубами. Одна емкость должна быть прямоугольной и располагаться в низу, а другая цилиндрической, наверху. Для необходимой циркуляции трубы системы отопления требуется закольцевать в закрытый контур, чтобы выход горячей воды был из верхней цилиндрической емкости, а вход остывшей в нижний прямоугольный. Подчиняясь неизбежным законам физики, горячая вода будет подниматься вверх, обеспечивая необходимую циркуляцию жидкости по всем помещениям. При такой конструкции необходимо в верхней точке контура установить расширительный бачек, с помощью которого будет поддерживаться уровень жидкости в системе, и устраняться воздушные пробки. Стоит заметить, что принцип теплообмена может служить не только для нагрева, но и для охлаждения жидкости.