Грунтовый теплообменник своими руками – изготовление

Грунтовый теплообменник своими руками – изготовление

Есть несколько разновидностей грунтовых теплообменников способы использоваться на данный момент. Возможность обустройства собственноручно, прекрасная эффективность, а еще конструктивная простота сделала такой тип вентиляции самым популярным в обустройстве частного дома.

На данный момент на 100% известно, что на территории всех СНГ стран температура земли на глубине примерно 2 метра остается почти неизменной.

На протяжении целого года примерная температура земли составляет +11 градусов. Малые изменения наблюдается в зависимости от региона, но они просто не больше +2 градусов.

Общие сведения

Описание системы

Установка теплообменников грунтового типа подразумевает под собой применении такой даровой энергии. Получается, весной/летом эта вентиляция будет делать воздух холодным внутри помещения, а в зимнее время, наоборот, подогревать его. Более того, дополнительное тепло помогает сберечь температуру, которая будет создаваться за счет остальных элементов обогревания. На данный момент грунтовой обменник тепла чаще всего применяют вместе с рекуператором. Это теплообменное устройство, которое требуется для нагревания прохладного воздуха благодаря вытяжному теплу. Более того, в его систему входят фильтры, вентиляторы, трубопровод и нагревательное устройство.

Применение системы

Подобная схема грунтового теплового обменника дает возможность получать воздух из земли уже несколько нагретым, что помогает экономить определенное количество энергии, которое уйдет на работу рекуператора. Наличие подобной системы воздуха для нагревания помогает еще и сэкономить электрическую энергию и рекуператорную конструкцию. В таком случае будет иметься в виде, что внутри трубопровода не будет появляться конденсат, потому что температурный уровень воздуха, который будет идти по трубам, будет постоянно примерно одинаковой. Проблема с конденсатом может появиться лишь в том случае, когда в работе будет включаться рекуператор, но при этом в него будет попадать изначально холодный и морозный воздух.

Воздействия климата на вентиляцию

Эффективность устройства для вентиляции очень сильно будет зависеть от климатических особенностей, которые наблюдаются в регионе. Если говорить про климат на территории стран, то установка теплового обменника помогает в подогревании или охлаждении воздуха примерно от +6 до +21 градусов. Коэффициент полезного действия самой системы будет в полной мере зависеть от того, насколько большая температурная разница между воздухом или грунтом. Чем больше будет разница, тем эффективнее будет система. Из-за такого эффекта устройство для вентиляции помещения будет эффективным средством и летом, и зимой. При жаре система помогает обеспечивать уменьшение температуры с +31 до +21 градусов. В морозное время года температура способна увеличиваться с -20 градусов до нуля.

При расчете устройства для вентиляции следует брать во внимание и то, что осенью и весной воздействие такой вентиляции на температуру почти отсутствует. Это будет обусловлено тем, что температурный уровень воздуха и земли очень близкие по назначению, из-за чего воздушный обмен сильно замедляется. В определенных случаях такая система может вообще работать при отрицательном режиме. Например, температура в комнате будет равна +12 градусов, а наличие устройства уменьшит ее до +8 градусов. Если брать во внимание такой факт, требуется обустроить грунтовое устройство своими руками так, чтобы его можно отключить или даже перекрывать для идеального прохождения воздуха.

Главные виды системы

Сейчас известно о двух типах системы – бесканальный и трубный грунтовый теплообменник для отопления. при обустройство первого типа системы будет использоваться слой подземного типа, через который сможет просачиваться воздух. Трубный тип имеет в виду наличие труб для установки грунтового устройства, по которым будет идти воздух. Они должны быть уложены еще и под землей. Эти два типа объединяет то, что основной отводящий канал обязательно должен быть соединен с вентиляционной системой. Основным требованием, о котором важно помнить, будет то, что в системе должен быть механизм, который позволяет перескакивать между обоими режимами. При первом будет применен прямой воздушный приток с улицы, при втором рабочем режиме будет применен тепловой обменник.

Теплообменник канального типа

При выборе между грунтовыми воздушными тепловыми обменниками для частных домов лучше выбирать именно такой вариант. Он, естественно, требует куда больше средств и времени, но еще и будет более эффективным. Для того, чтобы сделать такой тип вентиляции, требуется укладывать систему труб в траншею, которая подготовлена в земле. В среднем же длина труб будет равна от 15 до 50 метров. Подбор будет зависеть от площади и возможностей. Тут требуется помнить о том, что трубы для теплообменника грунтовочного типа могут поворачиваться, потому что это почти не воздействует на движение воздуха. Более того, чем длиннее получится система, тем лучше она будет работать, что тоже важно учесть. Обустройство короткого устройства нецелесообразно.

Подбор труб для укладки

Как уже было оговорено ранее, для эффективного применения система она должна быть большой длины. Если площадь участка вокруг строения позволяет, то можно укладывать лишь одну трубу по периметру дома. если площадь ограничена, можно использовать параллельную укладку, и диаметр труб для нормальной работы системы должен быть от 20 до 25 см. Прекрасный выбор – полипропиленовые трубы, и при выполнении расчетов грунтового устройства требуется знать еще и о том, что можно улучшать процесс теплового обмена, если уменьшать толщину стенок и увеличивать их площадь. Исходя из такого можно применять гофрированный материал. В этом случае тепло совсем не будет застаиваться в системе грунта, и еще крайне важно обустраивать наклон системы примерно на 2%. Маленький уклон в таком случае необходимый, чтобы конденсат, который образуется в жаркую погоду, смог стекать без проблем.

Сток и остальные системные элементы

Для того, чтобы эффективно убирать конденсат из системы, требуется оборудовать трубопровод не просто уклоном, а еще создавать маленькое отверстие на нижней трубной отметке. Для стока жидкости требуется обустроить колодец дренажного типа или делать вывод в землю. Если на участке будет наблюдаться низкий уровень грунтовой воды, требуется обустройство подушки из песка для системы. Конец трубы, который будет расположен на участке, должен иметь фильтр. Кроме того, он должен быть поставлен выше уровня снега, который выпадет в зимнее время. При обустройство теплового обменника собственноручно требуется знать, что если в регионе снег – редкое явление, то высота трубы, которая будет выступать над поверхностью земли, должна быть не меньше 1.5 метров.

Это требуется сделать в роли защиты от радона – почвенного радиоактивного газа.

На конец трубы должен быть установлен заборник воздуха. Этот элемент еще должен иметь фильтр и прочную металлическую сетку. Конец трубы должен быть поставлен и защищен так, чтобы в него не попадали осадки, листочки, а еще не могли попадать никакие птицы, животные и прочее. Если есть возможность, то такой элемент устанавливают как можно дальше от всех источников, которые способы воздействовать на качество воздуха, и минимальное удаление – 10 метров.

Бесканальная разновидность

Для того, чтобы собственноручно обустраивать такой тип теплового обменника, требуется выкапывать углубление, протяженность которого должна быть 3-4 метра, а глубина 0.8 метра. Более того, такой котлован должен быть наполнен посредством гравия, а сверху прикрыт пенобетонным покрытием. Эта конструкция требуется для того, чтобы температура внутри котлована не отличается от температуры грунта на углублении до 5 метров. После того, как этот этап будет пройден, требуется обустраивать вывод трубы, по которой будет проходить воздух. Что касательно изготовления такой трубы, то этот процесс ничем не будет отличаться от изготовления его в прошлом варианте. Естественно, вторая труба должна соединять особый теплообменный слой котлована и вентиляцию частного дома. после этого воздушная циркуляция начнется по самой простой схеме, и более того, воздух будет не просто увлажняться, а еще и очищаться. Исходя из этого можно утверждать, что бесканальный тип куда лучше в плане фильтрации, а трубный лучше для охлаждения/подогрева.

Системные особенности

Воздушный грунтовый теплообменник гравийного типа характеризуется тем, что он нуждается в восстановлении своих функций. Более того, устанавливать его запрещено в тех местах, где есть воздействие внешних нагрузок, например, в месте проезда транспорта. Еще одна особенность будет заключаться в том, что если гравий, который нужен для укладки, не промывать, то после обустройства системы и начала воздушной циркуляции в помещении может появиться неприятный затхлый аромат. Та же проблема появляется и в том случае, если слой гравия намокает из-за осадков или подъема грунтовых вод.

Минусы

Если повредить поверхностный слой этого обменника, то это приведет к уменьшению его эффективности, а еще к возможному насыщению влаги. Все это будет требовать проведения ремонтных работ. При обустройстве своими руками именно этого устройства следует знать то, что слой гравия является и теплообменным пунктом, и препятствием для прохождения воздуха. Из-за этого в системе нужна установить дополнительный источник для нагнетания воздуха – вентилятор с большой мощностью (несколько сот Ватт). Естественно, что это лишние траты на покупку и монтаж, и на дальнейшую оплату по счетам. И-за этого требуется тщательно проводить расчет системы, и добавим, что расчеты жидкостного теплового обменника немного проще, чем у гравийного, хотя его обустройства и конструкция куда сложнее.

Безмембранный тип

На сегодняшний день появились такие виды грунтовых устройств, а именно безмембранные. Они представляют собой комбинацию из двух старых типов систем. Основной сутью такого устройства будет то, что требуется смонтировать ровный слой полимерных плит поверх идеально ровного гравийного слоя.

Установка системы

Плиты требуется смонтировать на ножках, которые будут опираться на слой гравия. Получается, что воздух будет двигаться не сквозь гравийного слоя, как при бесканальном типе, а между слоем гравия и плит. Особенное преимущество в том, что применять такой тепловой обменник можно на протяжении длительного времени без регенерации слоя гравия. Обычный слой гравия может работать по 12 часов, а после требуется 12 часов «отдыха». При таком отдыхе слой гравия будет забирать тепло у грунта, чтобы после передать его в вентиляцию. При применении плит такие рамки сильно упрощаются.

Еще одним отличием ГТО без мембран заключается в том, что будет отсутствовать сильное препятствие воздушной циркуляции.

При бесканальном виде обменнике гравий будет являться естественным препятствием потоку воздуха, из-за этого потребуется оборудовать систему дополнительным вентилятором. Основной проблемой применения такого теплового обменника для вентиляции будет то, что система не сплошная, а потому использовать ее в полной мере запрещено в тех регионах, где наблюдается повышенный уровень грунтовых вод, или имеется шанс того, что систему затопит осадками.

Для чего нужен теплообменник в системе отопления

Как видно из названия, теплообменник – это устройство для обмена теплом. Среды или поверхности с разными температурами взаимодействуют, изменяя температуру друг друга.

Теплообменники используют в вентиляции, охлаждении, кондиционировании, но велика их роль и в отоплении. Их устанавливают на различных производствах, в коммунальном хозяйстве и для персонального использования.

Важно позаботиться о наличии такого устройства, например, в частном доме с независимой системой отопления. С его помощью можно будет регулировать температуру воздуха в помещении, контролировать забор тепла от основного источника и т.д.

Теплообменники для систем отопления

В системах отопления эти устройства не так популярны в нашей стране, как в других, там, где каждый пользователь может забирать столько тепла от общего источника, сколько ему требуется. ТО играют ключевую роль в отоплении дома или дачи, а также везде, где есть необходимость регулировать температуру. Установка такого устройства в котельной позволяет автоматизировать работу всей системы и сэкономить.

В качестве носителя тепла чаще всего выступает вода, но может быть и антифриз, масло и т.д.

По сути, ТО — это разделитель между основным источником тепла (поставщиком) и системой конечного пользователя. Система отопления, в которой присутствует ТО, называется независимой. В котельных обменники устанавливаются для погодного регулирования, а также он снижает износ современных труб. Дело в том, что их сейчас делают из пластика, и максимальная температура, которую они могут выдерживать – 90 градусов.

Если теплообменника в системе нет, то от центра (котла) горячая вода передается непосредственно потребителю – в батареи. Но котельная не регулирует подачу тепла, и она не меняется в зависимости от выбора потребителей или погодных условий.

Если в ИТП жилого дома установить теплообменники, то это позволяет существенно экономить. Каждый жилец регулирует температуру по потребностям с помощью кранов на радиаторах в квартирах. Тепло можно увеличивать при сильных морозах и уменьшать при потеплении.

Иногда такие устройства устанавливают и в самой котельной. Такая двойная система, что тоже помогает сэкономить: во внутреннем контуре меньше теплоносителя, а значит, в котлах почти не образуется накипь, они могут служить гораздо дольше.

Теплообменник в домашнем отоплении

В системе отопления дома или дачи теплообменник играет ключевую роль.

Если вы устанавливаете у себя такое устройство, то потом можно развернуть целую систему регулирования: для контроля температуры в разных комнатах, работы теплых полов и т.д. К теплообменнику проводят трубу с горячим носителем от котельной, а с другой стороны – внутреннюю систему с реле, контроллерами и т.д. Вы получаете не только контроль над температурой воздуха в помещении, использование этого устройства помогает прогревать дом более равномерно, стабилизирует давление в трубах, экономит энергию и продлевает срок службы труб.

Кроме того, он сам по себе может служить источником для получения горячей воды: в один контур приходит горячий носитель, а к другому подводится водопровод. Это тоже способ сэкономить: на бойлерах и электроэнергии.

Подключить теплые полы, обогрев ступеней и т.д. тоже не получится без теплообменника. Теплые полы забирают на себя большое количество горячей воды, оставляя соседние помещения в холоде. Кроме того, оптимальной температура носителя тепла для такого пола не должна быть выше 45 градусов.

Виды теплообменников

Все устройства делятся на две большие группы. В первых среды смешиваются друг с другом, во втором случае – они разделены стенкой. Их используют чаще и называют поверхностными. В свою очередь, такие теплообменники делятся тоже на два типа.

1. Рекуператоры. В них тепло передается через стенку, от разных носителей, которые независимо друг от друга движется по разным каналам.
2. Регенераторы. Два потока контактируют с одной и той же поверхностью. Например, горячий поток нагревает ее, а затем холодный забирает тепло.

Самые распространенные ТО первого типа – рекуперативные. К ним относятся

• Кожухотрубчатые: внутри кожуха находятся трубы, внутри которых течет одна среда (горячая), а другая (холодная) движется между ними.
• Погружные: представляют из себя бак, заполненный жидкостью, внутри которого находится змеевик со второй средой.
• Спиральные: несколько спиралей привариваются к одной перегородке. Используются для работы с вязкими средами.
• Пластинчатые разборные: самый распространенный вид. Это особым образом перфорированные (для увеличения поверхности) пластины, собранные вместе, а между ними движутся различные среды.
• «Труба в трубе»: одна труба вставляется в другую, между ними проходит теплообмен. Может состоять из нескольких звеньев. Выдерживают высокое давление, расход воды в системе небольшой.
• Оросительный: собраны несколько труб, по их поверхности течет охлаждающая жидкость. Часто используются в качестве конденсаторов.

Подберем теплообменник для отопления со скидкой до 70 %

Пластинчатый теплообменник: устройство

В основном, в независимых системах отопления применяются пластинчатые теплообменники. По сути это набор пластин, которые перфорируют для увеличения полезной площади и собирают между двумя плитами. Одна из этих плит обычно не фиксируется, ее можно снимать и увеличивать или уменьшать количество пластин. Бывают с спаянные варианты, их уже не получится разобрать.

Между пластинами движутся горячая и холодная жидкости, попеременно. Конструкция герметична благодаря уплотнителям.

Пластины – это основа конструкции. Их изготавливают из стали, меди, графита, титана и других сплавов, толщиной от 0,4 до 1 мм., в зависимости от давления. Выбор материала обусловлен условиями использования, а также выбором среды, которой будет заполнено устройство. Чаще всего это вода, но бывают случаи, например, на специализированных производствах, где используют агрессивные жидкости.

Пластины плотно прижаты друг к другу и образуют каналы благодаря специальной штамповке. На одной стороне каждой пластины есть пазы, куда вставляются резиновые прокладки для герметичности. Устанавливают их одну за одной, в поворот 180 градусов.

В пластинах по 4 отверстия. Два из них служат для провода и отвода горячей и нагреваемой жидкости. Два другие предотвращают смешение жидкостей за счет дополнительной изоляции. Если произойдет прорыв одного из контуров, то дренажные пазы также препятствуют смешиванию.

Благодаря тому, что греющая и нагреваемая среды направлены в противоток друг другу, и извилистому течению (по каналам) эффективность обмена теплом увеличивается, а гидравлическое сопротивление относительно небольшое.

Система самоочищается за счет турбулентных потоков, но на пластинах может откладываться накипь, осадки веществ, находящихся в воде, потому их нужно периодически промывать специальными растворами. Можно понять, что пришло время для очистки по снижения работоспособности прибора, перепадах давления и т.д.

При сборке сначала закрепляются направляющие на штативе и неподвижной плите. На них нанизываются пластины, и подвижная плита стягивается с неподвижной болтами.

Существует 2 варианта компоновки пластин.

Одноходовая. Теплоноситель разделяется на потоки, которые текут параллельно друг другу по пластинам, потом сливается и выходит в порт для вывода.

Многоходовая. Здесь устройство чуть сложнее. Благодаря перегородкам в разделительных пластинах теплоноситель течет по каналам, как бы разворачиваясь в пластине.

Плюсы и минусы пластинчатых теплообменников

Пластинчатые ТО обладают хорошими характеристиками теплопередачи при компактных размерах. Еще один плюс таких устройств в том, что их можно изготовить индивидуально под конкретные задачи.

К плюсам однозначно можно отнести:

• Вариативность размеров теплообменника и материалов, из которых его изготавливают.
• Возможность изменять количество пластин и таким образом изменять мощность устройства (если речь не идет о запаянном ТО).
• Высокий процент теплопередачи.
• Низкие теплопотери.
• Простота использования: устройство легко разобрать, промыть, собрать.
• Легко ремонтировать: пластины, в случае необходимости, можно просто заменить.

Но есть у пластинчатых теплообменников и минусы:

• Давление в пластинах не должно превышать 25 кг/кв.см.
• Температура не выше 200 градусов.
• Если теплоноситель содержит большое количество примесей, на пластинах будет быстро образовываться накипь.

Некоторые изменения в конструкции повышают прочность и КПД пластинчатых теплообменников. Есть такие разновидности, как пластинчато-ребристый и оребренно-пластинчатый. В первом варианте между разделительными пластинами проложены ребристые насадки. Подходят для теплообмена с неагрессивными жидкостями и газом. Оребренно-пластинчатые актуальны при газовом отоплении.

Как правильно выбрать теплообменник

Есть огромное количество теплообменников и нужно знать, как правильно их выбрать. Лучше всего, если такой прибор изготовят под конкретные задачи профессионалы. Он будет рассчитан на определенную нагрузку, материалы будут подходить для теплоносителя и срок службы прибора будет значительно больше, чем при выборе наугад. Что нужно знать для выбора теплообменника:

• температура в контуре теплосети;
• тепловая нагрузка;
• температура во внутреннем контуре;
• рабочее давление;
• допустимые потери напора;
• загрязненность рабочей среды;
• характеристики теплоносителя и т.д.

Подробнее об этом можно узнать на странице
Рассчитать теплообменник
где вы можете указать нужные вам характеристики и получить предложение по ПТО от наших менеджеров.

Теплообменники необходимы для систем отопления как юридическим организациям (поставщикам услуг, управляющим компаниям и т.д.), так и частным лицам – для установки теплого пола или подогрева ступенек в доме, контроля расходов на отопление, экономии на энергии. Современные ТО просты и безопасны в использовании.

Взгляните на представленные теплообменники для отопления