Sezioni dell’articolo
- Fonte di energia stabile
- Pratica internazionale
- Perché uno scambiatore di calore naturale è buono
- Sistema semplice e diretto
- Creiamo un sistema interno di condotti di ventilazione a casa
- Un esempio di calcolo del consumo di materiali per il dispositivo di canali interni a casa
- Scambiatore di calore a tubo
- Creiamo un campo di recupero
- Scambiatore di calore per bunker
- Riempiamo il serbatoio
- Installare i fan
- Costo operativo stimato
- prospettive
Raffreddare l’aria in estate è una delle preoccupazioni principali del proprietario di casa. Come usare l’energia che ci circonda per questo scopo e rendere l’aria condizionata praticamente gratuita, questo articolo lo dirà..
L’importanza della ventilazione difficilmente può essere sopravvalutata. Non ripeteremo ciò che è stato descritto molte volte e ci concentreremo sul nostro compito: raffreddare e rinfrescare l’aria della casa. I sistemi di ventilazione tradizionali possono essere piuttosto costosi per il dispositivo a causa del costo di componenti e assiemi, nonché del costo di lavori di installazione qualificati.
Durante il funzionamento, consumano una quantità significativa di elettricità, in particolare per il raffreddamento della massa d’aria, generano molto calore e creano rumore. Il sistema descritto in questo articolo è facile da installare, efficiente dal punto di vista energetico, non richiede competenze speciali ed è intuitivo. Va notato subito che, per la sua semplicità, ha funzioni limitate, tuttavia, prevede la modernizzazione in qualsiasi sito in qualsiasi momento conveniente..
Nel nostro caso, il termine “recupero” è sinonimo della parola “scambio di calore”, pertanto i concetti “recuperatore” e “scambiatore di calore” sono intercambiabili. A livello fisico, il processo consiste nel raffreddamento / riscaldamento dell’aria, nella modifica della sua temperatura dovuta al consumo di energia termica e quindi nella miscelazione. Come e perché ciò accadrà, considereremo ulteriormente..
Fonte di energia stabile
Nel perseguimento dell’obiettivo di abbassare la temperatura nella stanza in estate, è ragionevole porre la domanda: “Dove dare l’energia dell’energia atmosferica riscaldata? Come raffreddarlo? ” Qui le forze della natura vengono in nostro aiuto. Il fatto che a una certa profondità la temperatura del suolo sia costante sarà il nostro argomento principale nel giustificare l’efficienza energetica del sistema..
Il suolo è in grado di scambiare energia all’infinito – per raffreddare e riscaldare qualsiasi mezzo (aria, acqua), ma solo alla propria temperatura a una data profondità, che rimane costante a causa della relativa stabilità del nucleo terrestre.
Pratica internazionale
Naturalmente, siamo lontani dal primo che ha deciso di utilizzare l’energia infinita e libera della Terra. Nei paesi europei, che di solito sono chiamati sviluppati (Germania, Svezia, Belgio, ecc.), Questa energia è stata utilizzata dall’inizio del secolo scorso. I successi raggiunti in questo campo sono impressionanti.
I sistemi di trasferimento del calore per l’acqua sotto il livello del suolo sono chiamati “pompe di calore”. Questi dispositivi sotterranei e sottomarini riscaldano e raffreddano l’intera casa. Sono stati sviluppati progetti standard per qualsiasi edificio ed è possibile trasferire una casa da un tradizionale sistema di climatizzazione (gas, elettrico) a pompe di calore. In modo simile, ma più primitivo, questa energia viene utilizzata nel nostro paese, organizzando lo stoccaggio sotterraneo di prodotti (cantine).
Perché uno scambiatore di calore naturale è buono
Il funzionamento del nostro recuperatore si basa sullo stesso processo fisico delle pompe di calore. Concentrandoci sull’economia, utilizziamo questo principio, riassumendolo in base alle nostre esigenze e realtà locali.
Compiti che un recuperatore autonomo adattato può risolvere:
- Costante ventilazione naturale con porte e finestre chiuse.
- Sostituzione rapida dell’aria interna con aria fresca.
- Raffreddamento ad aria interna.
- Preparare la miscela d’aria per le azioni successive.
Benefici:
- Assoluta compatibilità ambientale. Durante l’installazione e il funzionamento del sistema di base, non vengono utilizzati materiali tossici e non si verificano emissioni termiche nell’atmosfera.
- Sicurezza. Il recuperatore non utilizza motori elettrici (più di 100 W), agenti chimici, alta tensione.
- Semplicità e basso costo. Per la ventilazione forzata, vengono utilizzate solo ventole a bassa potenza da 100 W. La ventilazione avviene naturalmente.
- L’ossigeno non viene bruciato durante il funzionamento.
- Basso livello di rumore.
svantaggi:
- il sistema di base non prevede filtrazione, controllo dell’umidità, riscaldamento o altri trattamenti della miscela di aria (ma consente la possibilità di installare successivamente l’apparecchiatura corrispondente).
Sistema semplice e diretto
Uno scambiatore di calore autonomo per una casa di campagna è un sistema di condotti di ventilazione, parzialmente interrato, incluso nel circuito di ventilazione di alimentazione e di scarico. Per creare un tale “condizionatore”, non è necessario comprendere la complessità dei fenomeni fisici. Devi solo sapere che funziona. Puoi verificarlo scendendo nel caldo in qualsiasi seminterrato, pozzo o metro.
Il principio di funzionamento è il seguente:
- L’aria atmosferica passa attraverso i tubi posati nel terreno con una temperatura costante (di solito da +4 a +10 ° С).
- Nella parte sotterranea, il terreno fresco assorbe l’energia termica dell’aria riscaldata.
- L’aria raffreddata viene erogata attraverso i condotti di ventilazione ai locali della casa.
- Allo stesso tempo, la ventola di scarico rimuove la miscela di aria satura e riscaldata (“aria vecchia”) dalla stanza.
Secondo il principio di costruzione, tali sistemi sono divisi in due tipi principali: pipe e bunker.
Pipe: consiste interamente di pipe. Il design può essere variato a seconda delle condizioni del sito. Adatto in caso di ricostruzione di una casa senza un ampio seminterrato, ma ci vorranno molti lavori di sterro.
Bunker o pietra: lo scambiatore di calore è un bunker pieno di grandi pietre. Occupa meno spazio della pipa (puoi sistemarla nel seminterrato della casa). Richiede un seminterrato o una stanza sotterranea. L’opzione migliore per le nuove costruzioni.
Creiamo un sistema interno di condotti di ventilazione a casa
In entrambi i casi, i condotti di ventilazione all’interno della casa saranno approssimativamente gli stessi. Cominciamo con loro.
Il sistema primitivo di ventilazione di mandata e di scarico è rappresentato da condotti di ventilazione interni ed esterni, collegati in un’unica rete. Le prese d’aria si trovano negli angoli diagonalmente opposti delle stanze. In uno – l’afflusso, nell’altro – lo scarico. In un edificio a un piano, i condotti principali possono essere situati in soffitta. In un edificio a due piani, i condotti dell’aria di mandata e di scarico del primo piano corrono in condotti che si adattano alla decorazione interna e al secondo piano, attraverso l’attico. La posizione dei principali condotti dell’aria dovrebbe essere determinata individualmente per ogni casa, tenendo conto del layout (posizione delle pareti e delle partizioni).
Consiglio. Locali in cui si consiglia la ventilazione di mandata e di scarico: soggiorno, camera da letto, stanza dei bambini, cucina, sala da pranzo, uffici, ripostiglio, sale ricreative, palestra. Nei bagni e nei servizi igienici – solo uno scarico. Non necessario per niente in corridoi, vestiboli, sale e logge.
Regole per il calcolo del sistema di condotti di ventilazione interna:
- Tubo per fognatura con un diametro di 250 mm per la distribuzione di alimentazione e canali di uscita combinati. Consumo stimato – due lunghezze della casa + altezza lungo il piano superiore + 20%.
- Tubo per fognatura (grigio) con un diametro di 150 mm. Consumo stimato – tre volte la lunghezza della casa + 20%. Per una casa a due piani con uguale superficie + 50%.
- Elementi di fissaggio per tubi (basati sul materiale della parete) al ritmo di 1 pz. 70 cm.
- Isolamento (lana minerale laminata) – 1 rotolo.
- Schiuma, sigillante, griglie decorative.
- Ginocchia, revisioni, giunti (1 pezzo per 70 cm).
Attenzione! Non utilizzare gomiti a 90 °, ciò ostruirà il passaggio dell’aria e creerà rumore. Combina gomiti a 45 ° (simile alle fogne).
Se si prevede di sistemare un recuperatore di tubi in un edificio a un piano, il condotto di alimentazione uscirà da terra in una scatola isolata termicamente all’esterno dell’edificio ed entrerà nella soffitta. In uno di due piani, è meglio portarlo nell’edificio nella parte inferiore del primo piano e installare un canale interno verticale (di distribuzione), che verrà quindi condotto nello spazio della soffitta.
Quando si installa un’opzione bunker nel seminterrato di un edificio, il canale di distribuzione verticale uscirà dal bunker direttamente nella stanza. È possibile montarlo all’esterno.
Un esempio di calcolo del consumo di materiali per il dispositivo di canali interni a casa
Prendiamo ad esempio una casa a un piano con una superficie ventilata stimata di 60 m22, che avrà circa 100 m2 superficie totale e dimensioni approssimative 8×12 m:
- Tubo 250 mm: 2 x 12 + 3 + 20% = 32 m.
- Tubo 150 mm: 3 x 12 + 20% = 43 m.
- Elementi di fissaggio: 32 + 43 / 0.7 = 107 pezzi.
- Gomiti, revisioni, giunti – prendere 1 pezzo per 3 m: 32 + 43/3 = 55/3 = 20 pezzi.
- Grate: 8 pezzi (2 per ogni camera).
- Interruttori: 4 pezzi.
- Schiuma, sigillante.
Nome Unità rev. Quantità Prezzo Totale, strofina. Tubo 250 mm correre. m 32 200 6400 Tubo 150 mm correre. m 43 150 6450 Gomiti, revisioni, giunti PCS. 20 40 800 Elementi di fissaggio PCS. cento trenta 3000 Arredamento reticolare PCS. 4 cento 400 Commuta 2 cl. PCS. 4 120 500 Isolamento imballare. 1 1000 1000 Schiuma, sigillante, altro 1000 Materiale totale 19550 Lavoro 5000 Materiale e lavoro totali 24550 Scambiatore di calore a tubo
Al fine di non complicare i calcoli con calcoli matematici, forniremo i dati dei test già condotti in forma media, o meglio, i loro risultati.
Il principio di base che deve essere osservato quando si crea un sistema di tubi è che almeno un tubo di un canale sotterraneo deve cadere su una stanza. Ciò faciliterà il funzionamento dei ventilatori a causa della pressione atmosferica. Ora resta da posizionare il numero richiesto di tubi nella parte sotterranea del sito. Possono essere posati separatamente o combinati in un canale comune (250 mm).
In questa descrizione, proponiamo di prendere in considerazione non il carico massimo, quando tutte le stanze sono forzatamente ventilate allo stesso tempo, ma il carico medio, che sarà fornito con regolare ventilazione periodica di stanze diverse (come nella vita reale). Ciò significa che non è necessario emettere un canale separato per ogni stanza. È sufficiente portare i condotti dell’aria da 150 mm da ogni stanza a un canale comune da 250 mm. Il numero di canali comuni è ricavato dal calcolo di un canale per 60 m2.
Creiamo un campo di recupero
Schema raccomandato della parte sotterranea dello scambiatore di calore a tubi:
Schema del dispositivo di recupero del tubo: 1 – ventilatore; 2 – canale in una trincea? 250 mm; 3 – file di tubi 250 mm; 4 – campo di recupero.
Innanzitutto, è necessario scegliere la posizione dei tubi (campo di recupero). Maggiore è la lunghezza dei tubi posati, più efficiente sarà il raffreddamento ad aria. Va notato che dopo il lavoro, questa area può essere utilizzata per piantare piante, abbellimento o un parco giochi. In nessun caso piantare alberi nel campo di recupero:
- Scaviamo il terreno fino a una profondità di congelamento più 0,4 m.
- Posiamo tubi da 250 mm con un gradino di almeno 700 mm lungo l’asse.
- Portiamo le prese d’aria ad un’altezza di 1 m. È auspicabile che si trovino in un luogo ombreggiato, ma ben ventilato.
- Con l’aiuto di gomiti e adattatori, li combiniamo in un canale comune di 250 mm, che è collegato al sistema di ventilazione della casa (vedi sopra).
Attenzione! Nella parte sotterranea, utilizzare speciali condotte fognarie in terracotta a pareti spesse. Non hanno bisogno di essere isolati termicamente, ma semplicemente coperti di terra, versando acqua. È consentito solo il calcestruzzo, se necessario.
Calcolo della quantità di lavoro e consumo di materiale:
- Per il campo di recupero, prendiamo un’area di 15×6 m con un’area di 90 m2.
- Il volume della fossa di fondazione con una profondità di congelamento di 0,8 m sarà: Vgatto = (0,8 + 0,4) x 60 = 72 m3.
- Volume della trincea 40 cm di larghezza (10 m dalla casa): VTR = 1,2 x 0,4 x 10 = 4,8 m3.
- Volume totale di lavori in terra: Vtotale = Vgatto + VTR = 72 + 4.8 = 77 m3.
- Sezioni di 15 m: Nneg = a / 0.7 = 6 / 0.7 = 9 pezzi., dove a è la larghezza del campo.
- Lunghezza totale del tubo: L = Nneg x 15 + 10 = 9 x 15 + 10 = 145 metri lineari. m.
- È accettato il consumo di gomiti, giunti e adattatori 2 pezzi x 15 m = 30 pezzi.
Consiglio. Più è profondo lo scambiatore di calore, più efficiente sarà il suo funzionamento. È consentito più di un livello.
Nome Unità rev. Quantità Prezzo Totale, strofina. Tubo per fognatura 250 mm di terreno correre. m 150 250 37500 Gomiti, giunti, adattatori PCS. trenta 50 15000 Scavo: scavo cucciolo. m 77 300 23000 riempimento cucciolo. m 70 150 10500 Lavori di installazione di tubi 3000 Materiale totale 52500 Lavoro totale 36500 Totale lavoro e materiale 89000 Costo di 1 sq. m 89000/60 1500 Scambiatore di calore per bunker
Se la casa ha scantinati non occupati, possono anche essere utilizzati per costruire un bunker (serbatoio di scambio aria o calore) per uno scambiatore di calore in pietra. La sua azione si basa sul contenuto di energia della pietra: raccoglie gradualmente la temperatura ambiente e bilancia il flusso dell’aria che passa. Se non c’è spazio libero nel seminterrato, il bunker può essere organizzato in un sito esterno alla casa.
Schema dispositivo scambiatore di calore bunker: 1 – ventilatore; 2 – tubo O250 mm; 3 – protezione; 4 – pietra O200-450 mm; 5 – muri di mattoni; 6 – copertina
In un certo punto, una fossa sta scavando circa 2 x 3 x 3 m di dimensione. Una trincea viene fatta dall’uscita del canale comune del sistema di ventilazione della casa alla fossa del futuro serbatoio, un tubo da 250 mm viene inserito in una profondità di 140 cm, attraverso la quale l’aria raffreddata verrà scaricata dal bunker. Lungo il muro, a cui arrivava la trincea, una scanalatura verticale è posata sul fondo per un tubo con un diametro di 250 mm. Quindi il fondo è disposto con mattoni o cemento. Il fondo del serbatoio dell’aria deve essere almeno 1 metro più profondo del livello di congelamento del suolo.
Attenzione! Dopo l’installazione del fondo della tramoggia, è necessario posare un tubo di diramazione di 250 mm.
L’inizio del tubo di derivazione sporge dal muro di 1/3 della distanza dalla parete opposta ed è rivestito con una protezione in mattoni. Una griglia protettiva è installata sull’ingresso.
Riempiamo il serbatoio
È meglio posare le pareti di mattoni o gettate dal cemento (nessuna scoria!), Poiché questi materiali conducono la temperatura meglio di altri. Il blocco di scorie non funzionerà a causa delle sue proprietà di isolamento termico. Le pareti e il fondo devono essere completamente impermeabilizzati (materiale di copertura) dall’esterno e intonacati dall’interno per impedire la penetrazione di materiale organico o umidità. L’altezza delle pareti è fino al livello del suolo meno 20 cm, nella parte superiore di qualsiasi parete è installato un ingresso e sono installati dei tubi di aspirazione dell’aria. Per facilitare il funzionamento dei ventilatori, si consiglia di installare 3 pezzi..
Dopo che la malta si è indurita, la tramoggia deve essere riempita con grandi pietre di ghiaia. Dimensioni da 200 a 450 mm di diametro. La pietra deve essere pulita dalla materia organica, lavata.
Il serbatoio è coperto da un “coperchio” in solido passerella su travi di legno, ricoperto di materiali impermeabilizzanti. La zolla è posata in cima. Quindi il tubo di diramazione viene collegato al sistema di ventilazione della casa (al condotto di ventilazione comune) e viene eseguito il riempimento.
Calcolo della quantità di lavoro e consumo di materiale:
- Con una dimensione del serbatoio dell’aria di 2×3 me una profondità di 3 m, il volume del suolo (terrapieni e pietre per il riempimento) sarà: V = 2x3x3 = 18 m3 + VTR = 22,8 m3.
- Volume di muratura: VTesoro = Smuri + Sparte inferiore x 0.125 = ((2×3) x 2 + (3×3) x 2 + 2×3) x 0.065 = 36 x 0.065 = 2.34 m3.
- Lunghezza totale del tubo (10 m dalla casa): L = (10 + 3) + 10% = 15 m.
- Numero di ginocchia – 6 pezzi.
Nome Unità rev. Quantità Prezzo Totale, strofina. Mattone rosso massiccio cucciolo. m 2,3 7000 16000 Tubi 250 mm correre. m 15 250 3750 Ginocchio PCS. 6 50 300 Una pietra cucciolo. m 18 1500 27000 Cemento / sabbia / tesoro. griglia – – – 2000 berretto – – – 1000 Lavoro: scavo cucciolo. m 22.8 300 7000 muratura del serbatoio cucciolo. m 2,3 1000 2300 posa del tubo correre. m 15 cento 1500 dispositivo di copertura PCS. 1 1000 1000 Materiale totale 50.000 Lavoro totale 12000 Materiale e lavoro totali 62000 Costo di 1 sq. m 79550/60 1000 Il costo della pietra per il riempimento del serbatoio può variare a seconda della regione di costruzione.
Come si può vedere dai calcoli, il costo finale del condizionamento d’aria 1 m2 è diverso per entrambe le opzioni. Il principale fattore di scelta è il livello di occorrenza delle acque sotterranee. Se è alto, meno di 3 m, non funzionerà per costruire uno scambiatore di calore per bunker. Il tubo si adatta anche con un GWL di 1,5 metri.
Installare i fan
Il sistema qui presentato prevede il funzionamento sincrono di due ventole del condotto – alimentazione e scarico – installate in ciascuna uscita dell’aria della stanza. Ciò consente di fornire rapidamente aria fresca fresca all’ambiente e rimuovere l’aria calda. Per una ventilazione efficace, è sufficiente una potenza del ventilatore di 100 W ciascuno. Quando si sceglie una ventola, prestare attenzione al livello di rumore durante il suo funzionamento.
Costo operativo stimato
Se ventilate ogni stanza tre volte al giorno per 20 minuti, otteniamo 1 ora di funzionamento di 8 ventilatori da 0,1 kW. Questo è inferiore a 1 kWh al giorno. Al mese – 30 kW. Ad un prezzo di 5 rubli / kW, questo sarà di 150 rubli / mese.
La vita utile dei recuperatori e dei condotti di ventilazione a casa è limitata dalla durata del materiale. Per elementi sotterranei – da 50 anni, per interno – illimitato.
Il sistema non richiede manutenzione (ad eccezione dei ventilatori – ogni 5 anni).
prospettive
Lo schema descritto può diventare la base per un sistema di condizionamento dell’aria più complesso. Ulteriori elementi possono essere gradualmente inclusi in esso: filtri, tende di riscaldamento e raffreddamento, ventilatori più potenti, unità di controllo automatico e altri. La miscela d’aria preparata sottoterra ha una temperatura stabile non solo in estate ma anche in inverno, quindi può essere utilizzata per il riscaldamento..
Mi chiedo quale sarebbe la scelta migliore per rinfrescare una casa di campagna: utilizzare un recuperatore naturale o un condizionatore d’aria gratuito? Quali sono i vantaggi e gli svantaggi di entrambe le opzioni? Spero che qualcuno possa darmi dei consigli in merito a questa decisione.
Quale opzione consigliereste per una casa di campagna: un recuperatore naturale o un condizionatore d’aria gratuito? Quali vantaggi e svantaggi avrebbe ciascuna soluzione? Vorrei conoscere le vostre opinioni e consigli sulla scelta migliore per mantenere una temperatura confortevole all’interno della mia casa di campagna.
Io consiglierei di optare per un recuperatore naturale per una casa di campagna. I vantaggi di questa soluzione sono molti: innanzitutto si tratta di una soluzione ecologica e sostenibile, in quanto non consuma energia elettrica. Inoltre, un recuperatore naturale favorisce la ventilazione naturale della casa, garantendo un ricambio d’aria costante e mantenendo un’aria più salubre all’interno dell’abitazione. Tuttavia, bisogna considerare che un recuperatore naturale potrebbe non essere sufficiente nei periodi più caldi dell’anno, quando potrebbe essere necessario ricorrere a sistemi di raffreddamento aggiuntivi. In questo caso, un condizionatore d’aria potrebbe essere considerato come soluzione complementare, ma va tenuto conto dei costi energetici e ambientali associati all’uso di tale apparecchio. In generale, per mantenere una temperatura confortevole all’interno della tua casa di campagna, ti consiglio di favorire sempre soluzioni che siano rispettose dell’ambiente e che sfruttino le risorse naturali a disposizione.