Закопанная труба в землю позволяет экономить на обогреве и охлаждении дома
Поверхностный слой почвы Земли — это естественный тепловой аккумулятор. Главный источник тепловой энергии, поступающей в верхние слои Земли — солнечная радиация. На глубине около 3 м и более (ниже уровня промерзания) температура почвы в течение года практически не меняется и примерно равна среднегодовой температуре наружного воздуха. На глубине 1.5-3.2 м зимой температура составляет от +5 до + 7°С, а летом от +10 до + 12°С. Этим теплом можно зимой не допустить замерзания дома, а летом не дать ему перегреться выше 18-20°С.
Самым простым способом использования тепла земли является использование почвенного теплообменника (ПТО). Под землей, ниже уровня промерзания грунта, укладывается система воздуховодов, которые выполняют функцию теплообменника между землей и воздухом, который проходит по этих воздуховодах. Зимой входящий холодный воздух, который поступает в дом и проходит по трубам — нагревается, а летом — охлаждается. При рациональном размещении воздуховодов можно отбирать из почвы значительное количество тепловой энергии с небольшими затратами электроэнергии.
Можно использовать теплообменник «труба в трубе». Внутренние воздуховоды из нержавеющей стали выступают здесь в роли рекуператоров.
Охлаждение в летний период
В теплое время года грунтовый теплообменник обеспечивает охлаждение приточного воздуха. Наружный воздух поступает через воздухозаборное устройство в грунтовый теплообменник, где охлаждается за счет грунта. Затем охлажденный воздух подается воздуховодами в приточно-вытяжную установку, в которой на летний период вместо рекуператора установлена летняя вставка. Благодаря такому решению, происходит снижение температуры в помещениях, улучшается микроклимат в доме, снижаются затраты электроэнергии на кондиционирование.
Работа в межсезонье
Когда разница между температурой наружного и внутреннего воздуха небольшая, подачу свежего воздуха можно осуществлять через приточную решетку, размещенную на стене дома в надземной части. В тот период, когда разница существенная, подачу свежего воздуха можно осуществлять через ПТО, обеспечивая подогрев / охлаждение приточного воздуха.
Экономия в зимний период
В холодное время года наружный воздух поступает через воздухозаборное устройство в ПТО, где прогревается и затем поступает в приточно-вытяжную установку для нагрева в рекуператоре. Предварительный нагрев воздуха в ПТО снижает вероятность обледенения рекуператора приточно-вытяжной установки, увеличивая эффективное время использования рекуперации и минимизирует затраты на дополнительный нагрев воздуха в водяном / электрическом нагревателе.
Можно предварительно подсчитать затраты на нагрев воздуха в зимний период для помещения, куда поступает воздух при нормативе 300 м3/час. В зимний период среднесуточная температура в течение 80 дней составляет -5°С — ее нужно подогреть до + 20°С. Для нагрева такого количества воздуха нужно затрачивать 2.55 кВт в час (при отсутствии системы утилизации тепла). При использовании геотермальной системы происходит подогрев наружного воздуха до +5°С и тогда на догрев входящего воздуха к комфортному уходит 1.02 кВт. Еще лучше ситуация при использовании рекуперации — надо затрачивать только 0.714 кВт. За период 80 дней будет потрачено соответственно 2448 кВт*ч тепловой энергии, а геотермальные системы снизят затраты на 1175 или 685 кВт*ч.
В межсезонье в течение 180 дней среднесуточная температура составляет + 5°С — ее нужно подогреть до + 20°С. Плановые расходы составляют 3305 кВт*ч, а геотермальные системы снизят затраты на 1322 или 1102 кВт*ч.
В летний период в течение 60 дней среднесуточная температура около + 20°С, но в течение 8 часов она находится в пределах + 26°С. Затраты для охлаждения составят 206 кВт*ч, а геотермальная система снизит затраты на 137 кВт*ч.
На протяжении года работу такой геотермальной системы оценивают с помощью коэффициента — SPF (фактор сезонной мощности), который определяется как отношение количества полученной тепловой энергии к количеству потребленной электрической с учетом сезонных изменений температуры воздуха/грунта.
Для получения от грунта 2634 кВт*ч тепловой мощности в год вентиляционной установкой тратится 635 кВт*ч электроэнергии. SPF = 2634/635 = 4.14.
По материалам: EcoTown