Воздушный теплообменник на форточку своими руками: Грунтовый теплообменник для вентиляции своими руками

alexxlab

Содержание

Грунтовый теплообменник для вентиляции своими руками

Простая и эффективная система грунтового воздушного теплообменника, которую легко сделать самостоятельно

Затраты на подогрев и охлаждение воздуха в приточно-вытяжной вентиляции можно значительно уменьшить, воспользовавшись бесплатной энергией грунта. Какое-то время считалось, что для экономии тепла (и затрат на обогрев свежего воздуха) достаточно рекуператора — теплообменника, в котором поступающий холодный воздух нагревается теплым вытяжным. Но требования к энергосберегающим домам безостановочно растут, и в последнее время домовладельцы все чаще стали делать грунтовые теплообменники, которые подогревают воздух перед его поступлением в систему вентиляции. В этой статье мы расскажем, как сделать грунтовый теплообменник для вентиляции своими руками и об опыте эксплуатации этого устройства.

Содержание:

  • Принцип работы грунтового воздушного теплообменника
  • Основные типы грунтовых воздушных теплообменников
  • Недостатки грунтового теплообменника
  • Насколько эффективен воздушный грунтовый теплообменник

Принцип работы грунтового воздушного теплообменника

Температура грунта на глубине около двух метров всегда одинакова – примерно +10 градусов; и это значение верно для любого региона СНГ (плюс — минус два градуса). Грунтовый теплообменник позволит «забирать» эту энергию и летом охлаждать ей воздух, экономя на кондиционировании, а зимой – подогревать и беречь тепло, вырабатываемое отопительными приборами.

Воздушный теплообменник может подогревать/охлаждать воздух на 5 градусов, а может и на 20 – это зависит от разницы температур грунта и воздуха.

Чем больше разница температур грунта и воздуха, тем эффективнее работает устройство.

Поэтому круглый год использовать это устройство нельзя. Летом, в самую жару, теплообменник может снизить температуру с +30 до +20 градусов, зимой прогреть от -20 до 0 градусов. Но осенью и весной, когда грунт и воздух примерно одной температуры, устройство скорее вредит, чем помогает: например, в помещении, где было +12, благодаря работе теплообменника станет +8. Поэтому, делая грунтовый теплообменник своими руками, нужно продумать, как отключать его на время межсезонья.

Обычно грунтовый теплообменник используют вместе с рекуператором.

Основные типы грунтовых воздушных теплообменников

Грунтовые теплообменники для вентиляции делятся на три основных группы: гравийные (бесканальные),  трубные (канальные) и безмембранные.
В бесканальных устройствах воздух проходит через подземный слой грунта. В трубных – через подземные трубы. Безмембранные теплообменники – это комбинация трубных и гравийных: в них на ровный слой гравия укладывается ровный слой полимерных плит.

При любой схеме основной канал подводящего типа соединяется с вентиляцией, и предусматривается механизм, позволяющий переключаться с режима использования теплообменника на режим использования прямого притока воздуха с улицы.

В частных домах обычно используют трубные теплообменники – они более эффективны. При этом способе в траншею укладывают трубопровод диаметром 200-2500 мм и длиной 15-50 метров: чем длиннее трубопровод, тем эффективнее будет его работа, но тем выше и аэродинамическое сопротивление. Изгибы и повороты в трубопроводе допускаются, они на эффективность работы не влияют.

Отлично, если участок большой, и есть возможность уложить одну трубу, но допускается и параллельная укладка труб, и веерная.

Обычно для того, чтобы устроить грунтовый теплообменник для вентиляции своими руками, берут полипропиленовые трубы. Трубы с большой поверхностью и меньшей толщиной стенок обладают лучшей теплопроводностью, поэтому выбор часто падает на гофрированный материал. Для стока конденсата, который появится летом, во время охлаждения горячего воздуха, трубы укладывают с уклоном в 2 градуса. Начало трубопровода на участке должно быть установлено выше обычного уровня снега и оснащено воздухозаборником с фильтром.

Рассмотрим такой теплообменник на примере устройства, сделанный пользователем нашего портала с ником Prayfor, который живет в Ровно, в одноэтажном доме площадью 160 квадратных метров. Конечно, это вспомогательная система отопления «для комфорта и экономии», основное отопление дома – электричество и газ.

Грунтовый теплооменник смонтирован из канализационных труб диаметром 160 метров. Общая длина 60 метров, плюс еще 12 метров под домом.

Трубы тепообменника уложены в отдельные траншеи на глубине от 1 до 2 метров, они веером сходятся в одну точку. В этой точке сделан дренаж, а от нее под домом идет одна двенадцатиметровая труба, которая ведет к рекуператору.

Для каждой трубы сделан свой воздухозаборник, они спрятаны в деревянные короба.

Рекуператор висит на стене котельной, а разводка воздуховодов – на неотапливаемом чердаке трубами 160 с переходом в 125 на выходе. Все они утеплены, укрыты слоем минваты (40 см), и накрыты доской толщиной 40 мм.

Prayfor

Сделано 6 точек подачи (4 в комнатах и 2 в гостиной) и 3 точки забора (2 в санузлах и 1 в простирочной).

Недостатки грунтового воздушного теплообменника

Наш пользователь говорит, что воздух, который попадет в дом из теплообменника, не отличается от воздуха из форточки – он такой же чистый, единственное – в нем нет уличной прохлады. Ни у кого в семье нет ощущения, что в помещение попадает воздух из грунта.

Субъективно он пока что видит в этой конструкции одни плюсы.

Но воздушный грунтовый теплообменник – не самая одобряемая конструкция на FORUMHOUSE.

Минусы конструкции:

  1. Она может быть опасна для здоровья.
  2. В трубах образуется конденсат, который необходимо удалять.
  3. Для прокачки воздуха по десяткам метров труб нужна довольно мощная вентиляционная установка.

GaserКонсультант раздела «Вентиляция» FORUMHOUSE

Если дренаж негерметичный, то вы, очевидно, дышите «воздухом из грунта».  У меня это как-то не очень состыкуется со здоровьем. Ладно, если район не радоноопасный, а если да?

Внутри стенок грунтового воздушного контура создана идеальная среда для размножения различных микроорганизмов, многие из которых могут представлять опасность для здоровья людей.

Николай 1Участник FORUMHOUSE

Лично я опасаюсь гонять воздух по длинным магистралям, тем более под землей. Воздух придется обязательно фильтровать от пыли и возможных бактерий.

Настоятельно не рекомендуется делать грунтовые воздушные теплообменники в радонопасных районах.  Радон – это газ, выделяемый из толщи земли.  При высоких концентрациях он с большой вероятностью приводит к  раку легких.

Радоноопасные районы России:

  • Алтайский край;
  • Кавказские минеральные воды;
  • Карелия;
  • Кольский полуостров;
  • Ленинградская область;
  • Урал.

Дом Prayfor стоит на плите – так геологи называют горизонтальное залегающие в грунте горные породы, поэтому наш пользователь считает, что радона ему бояться нечего. А бактерии он уничтожает, проводя ежегодную дезинфекцию труб специальной воздушной пушкой.

Трубы заполнили паром с дезинфицирующим средством,  закрыли все выходы и оставили так на несколько часов. В доме все точки подачи и забора воздуха закрыли, чтобы воздух пошел через всю систему прямо на улицу. Через несколько часов по системе прогнали чистый воздух, который вытеснил из нее остатки дезинфицирующего пара.

Насколько эффективен воздушный грунтовый теплообменник

И с точки зрения комфортности эксплуатации, и с точки зрения энергоэффективности отзывы на работу системы отопления и вентиляции с грунтовым теплообменником у нашего пользователя самые лучшие.

Рекуператор всю зиму работал каждый день не менее 14 часов, обязательно – ночью, когда было холоднее всего.

Наш пользователь каждое утро измерял температуру:

  • уличного воздуха;
  • воздуха, который поступает из теплообменника;
  • воздуха после рекуператора;
  • вытяжного воздуха.

Все время наблюдений температура воздуха на улице была -18 — -21 градус,  после теплообменника в дом она поступала не ниже +12,8, а к концу февраля стабилизировалась до +14 градусов.

Prayfor даже не ожидал, что все будет работать настолько хорошо.
Prayfor

Эффективность системы превзошла все наши ожидания.

Источник

Изготовление теплообменника для буржуйки — ВикиСтрой

В предыдущих статьях мы рассмотрели различные виды организации сгорания топлива. Также мы рассказали, как оптимизировать его расход и контролировать температуру газов. Весь процесс отопления можно условно разделить на четыре этапа:

  • Создание выброса тепловой энергии. Это и есть сжигание топлива, при котором происходит термохимическая реакция с выделением тепла.
  • Теплообмен. На этом этапе тепловая энергия, стремясь к равновесию, переходит от избыточного состояния к стабильному. Проще говоря — тепло передаётся от разогретого носителя к охлаждённому.
  • Перенос. Агент (жидкость или воздух) переносит тепловую энергию к потребителю (радиатор), который находится в отдалённом от реактора месте. Непрерывная циркуляция агента в замкнутой системе обеспечивает его возврат к реактору в охлаждённом состоянии, затем цикл повторяется.
  • Теплоотдача. Потребитель (по сути, теплообменник) за счёт свойств теплопроводности отдаёт тепловую энергию окружающей среде (воздуху), выравнивая её температуру.

    • Результат процесса в пункте 1 предсказуем — по размеру топки, её типу и топливу мы можем судить о режиме работы, мощности и производительности реактора.

    Но без эффективного теплообмена (пункт 2) большая часть энергии окажется избыточной и будет удалена вместе с первичным носителем в виде раскалённого газа. Проще говоря — вылетит в трубу в прямом смысле слова. Чтобы этого не произошло, нужно правильно подобрать и организовать теплообменник.

    Разнообразие свойств различных материалов и сред даёт широкие возможности выбора, но мы остановимся на самых доступных — воздух и жидкость.

    Теплообменник решает всего одну, но ключевую задачу — охлаждения первичного теплоносителя. Строго говоря, он является системой охлаждения реактора. Решающий фактор эффективности его работы — теплоёмкость и теплопроводность среды (агента). Как известно, вода и воздух имеют взаимоисключающие свойства, но при этом выполняют одну работу. Невозможно оспорить превосходящие физические свойства жидкости, которая плотнее воздуха. Однако она требует устройства герметичной замкнутой системы, без чего воздух вполне может обойтись.

    Воздушный теплообменник

    В случае, когда первичным теплообменником служит топка (стальные буржуйки, печи длительного горения — ПДГ, печи на отработанном масле — ПОМ), можно принять следующие меры для повышения эффективности «сухой» теплоотдачи.

    Сквозные вертикальные и горизонтальные прямые каналы (трубы)

    Стальные трубы навариваются прямо на топку. Лучше устанавливать их вертикально — это улучшит проходимость воздуха. Подходит при наличии подручного материала — обрезков труб (форма сечения не имеет значения). Диаметр 50–200 мм. Оригинальным решением топки будет сварить стенки из равных отрезков трубы.

    Изогнутые и закруглённые каналы

    Идеальный вариант — «обернуть» в 1–2 витка всю топку. Для этого потребуется навык и время, но эффект будет гораздо выше, чем от простых прямых каналов. Чем больше разница уровней забора и выхода воздуха, тем лучше будет работать канал. Если вывести забор на улицу, эффект будет максимальным, т. к. при разогретой топке за счёт разницы температур возникнет тяга, которая обеспечит постоянный поток в «автоматическом» режиме.

    Лабиринты с переборками в ёмкости

    Для реализации такого теплообменника нужно устроить на верхней стенке дополнительный стальной короб высотой около 100 мм и толстыми стенками. В этом коробе следует расположить стальные 5–8 мм переборки таким образом, чтобы получился «лабиринт». В начале и конце его должны располагаться входные отверстия под сечение воздуховода. Сверху «лабиринт» также накрывается крышкой. В этом варианте теплообменником служит пространство между стенкой топки и стенками короба. Такие теплообменники можно устроить и на боковых стенках стального реактора.

    Сквозные каналы в реакторе, интегрированные в топку

    Такие каналы закладываются в проект при создании печи, затем ввариваются в стенки. Они могут быть расположены рядом в верхней части топки. Диаметр от 50 мм.

    В любом из видов ВТ используется явление конвекции*, однако в большинстве случаев из-за высокой температуры в реакторе естественного движения воздуха недостаточно и его нагнетают принудительно — вентиляторами. Этот способ ещё называют инжектирование.

    * Конвекция — способ передачи тепла потоками или струями.

    Инжектирование можно производить любым доступным способом — встраивая воздушный насос в канал или просто направляя его на теплообменник. «Сухие» теплообменники — самые простые и доступные устройства отопления.

    Достоинства воздушных теплообменников:

  • Не требуется герметичность соединений.
  • Может работать без инжекторов.
  • Простота монтажа и доступность подручного материала.

    • Недостатки воздушных теплообменников (ТО):

  • Требуется значительный (от 100 мм) диаметр воздуховода.
  • Низкая теплоёмкость среды (воздуха).
  • Малая дальность переноса температуры.

    • Жидкостный теплообменник

    Любая жидкость значительно превосходит атмосферный воздух по теплоёмкости, а значит, способна перенести тепло на гораздо большее расстояние от реактора. При этом она требует к себе большего внимания — герметичность всей системы (кроме гравитационной). Также отличительным свойством является бóльшая масса, а это значит, что эффект естественной конвекции возможен только при значительном диаметре канала (от 75 мм), либо требуется инжектор — нагнетатель среды.

    Все жидкостные теплообменники можно условно разделить на два типа — ёмкостные и магистральные.

    Ёмкостные ТО, или теплообменные баки, представляют собой ёмкости, интегрированные в реактор. В других случаях реактор может быть интегрирован в ёмкость. Теплообмен производится в жидкой среде, которая находится в баке. Он (бак) имеет каналы подачи (в верхней части) и «обратки» (в нижней). При диаметре труб меньше 75 мм обязательно наличие нагнетателя на «обратке», иначе температурное расширение не сможет протолкнуть воду по каналу.

    Другой тип жидкостного ТО выполнен в виде цилиндрического бака с прямым сквозным каналом внутри. Канал может выполнять функцию дымохода и во многих случаях такой бак устанавливают прямо на буржуйку. Вода в нём снимает температуру отработанных газов и переносит её при помощи принудительной циркуляции. Такой ТО ещё называют трубным котлом.

    Описанный принцип — основа для всех современных видов котлов, работающих на сжигании топлива. В современном исполнении они служат основой замкнутой герметичной системы с трубами малого диаметра (16–32 мм) и радиаторами. Работа такой системы невозможна без электричества для насоса. Однако есть вариант, при котором вода циркулирует под действием гравитации. В этом случае теплообменником служит сплошная стальная труба, заполненная водой. Это труба закольцована с котлом и расположена всегда под уклоном, что позволяет воде самотёком проходить путь от подачи до «обратки».

    Магистральные ТО или змеевики представляют собой сплошную трубку 16–25 мм значительной длины (от 15 м), обёрнутую вокруг реактора, дымохода или теплообменного бака с водой. Постоянная циркуляция воды по трубке позволяет агенту (воде) набирать максимальную температуру до 120 °С. Такой эффект делает возможным устройство парового отопления. Однако он требует термоизоляции для того, чтобы удержать температуру.

    Чтобы собрать такой котёл, нам потребуется следующее:

  • Две бочки или бочковидных бака с разницей диаметров 50–100 мм и разницей по высоте от 100 мм.
  • Сплошная медная трубка 16 мм — 50 м.
  • Шамотная глина.
  • Вибратор.
  • Циркуляционный насос.
  • Материал для установки котла — ножки, дверца, дымоход и т. д.

    • Порядок работы:

  • Наматываем медную трубку на бочку малого диаметра

    • Внимание! Наматывайте осторожно, чтобы не деформировать трубку.

  • Выводим концы на сторону дна бочки с торца.
  • Прорезаем в большой бочке отверстия под выводы подачи и «обратки».
  • Устанавливаем малую бочку с трубками в большую.
  • Укрепляем булаву вибратора на стенке большой бочки.
  • Заливаем пазуху жидким раствором шамотной глины, периодически включая вибратор.
  • Внутри малой бочки устраиваем камин (при горизонтальном расположении) или поршневую ПДГ типа «Бубафоня» (при вертикальном расположении).

    • Ещё одна интересная идея — симбиоз каменной печи и жидкостного котла.

    Видео: водяной контур в кирпичной печи

    В этом случае из труб 75–85 мм варится объёмный герметичный регистр в форме куба или составной фигуры (куб + треугольник). С виду она напоминает дом с двускатной крышей. Регистр также имеет подачу и «обратку». Вся конструкция устанавливается на фундамент и обкладывается шамотным кирпичом.

    Это самый трудоёмкий вариант. Он будет рентабельным в случае свободного доступа к материалу и возможности транспортировки изделия. Вес регистра составляет 200–300 кг.

    Теплообменник может иметь произвольную конструкцию — необходимо только соблюсти основной его принцип — передача тепла от реактора к скоплению или потоку агента. Затем агент разносит тепло по потребителям. Форма, размеры и особенности этого элемента определяются лишь вашими потребностями и фантазией.

    Виталий Долбинов, рмнт.ру

    Воздушный теплообменник на дымоход своими руками: мастер-класс

    Приборы отопления, использующие для получения тепла процесс сгорания топлива, не могут функционировать без дымоотводящего канала. Устройство отводит токсичные продукты сгорания, которые могут быть опасны для человека. Однако дымовые газы, уходящие по трубе в атмосферу, буквально уносят с собой большое количество тепла, которое могло бы быть использовано для обогрева помещения. Чтобы исправить этот недостаток можно установить теплообменник на дымоход. Устройство позволяет существенно повысить КПД отопительного прибора.

    Принцип работы и устройство теплообменника

    Существует несколько различных моделей теплообменников. Их конструкция, как и принцип работы, в целом схожи. Теплообменник имеет полый корпус, снабженный выходным и входным патрубками. Внутри корпуса устанавливается так называемое тормозное устройство, предназначенное для дымовых газов. Чаще всего это система заслонок с вырезами, установленных на осях. Элементы имеют возможность поворачиваться, создавая зигзагообразный газоход различной длины. Регулировка положения заслонок позволяет выбирать оптимальное соотношение эффективности теплообмена и тяги в дымоотводящем канале, не нарушая при этом норм безопасной эксплуатации. Встречаются и более простые варианты без системы регулируемых заслонок.

    Устройство теплообменника для печи «Буллерьян». Холодный воздух через отверстия в нижней части устройства попадает внутрь конструкции, нагревается от продуктов сгорания, проходящих по дымоходу, и выходит наружу

    Через отверстия, расположенные в нижней части устройства, по принципу конвекции затягивается более холодный воздух. Он проходит по внутреннему пространству, где дымовые газы, проходящие через газоход, нагревают его. Через верхние отверстия разогретый воздух выбрасывается в обогреваемое помещение. Таким образом удается повысить КПД отопительного прибора и существенно уменьшить количество потребляемого им топлива. Были проведены эксперименты, которые показали, что расход топлива у печки-буржуйки с установленным на дымоходе теплообменником уменьшился в три раза.

    Однако для того, чтобы добиться такого эффекта, следует правильно подобрать устройство. Не стоит забывать, что отдавая свое тепло в газоходе, продукты сгорания достаточно быстро остывают. Это приводит к уменьшению разности температур в дымоходе и, соответственно, падению тяги в системе. Чтобы не допустить появление этого неприятного эффекта используются регулировки заслонками или подбираются оптимальные размеры конструкции.

    Как самостоятельно сделать такой теплообменник?

    Домашние мастера могут сделать теплообменник на дымоход своими руками. Технология его изготовления довольно проста. Рассмотрим ее на примере конструкции для печки-буржуйки. Для работы понадобятся:

    • листовой металл размером 350х350 мм два куска;
    • восемь отрезков трубы диаметра 32 мм или 1,25 дюйма длиной 300 мм;
    • труба диаметром 57 мм или 2,25 дюйма длиной 300 мм;
    • металлическое ведро объемом 20 л.

    Начинаем работу с изготовления торцевых заглушек. Для этого берем листовой металл и вырезаем две окружности радиусом 150 мм. Размечаем на них отверстия под трубы. В центре каждой детали должна располагаться самая большая труба диаметром 57 мм, на равном от нее расстоянии по кругу размещаем восемь элементов диаметром 32 мм. Расстояние от центра заглушки до центра каждой из восьми труб должно составлять 100 мм. Проверяем разметку и выполняем отверстия.

    Для точности сборки теплообменника следует изготовить шаблон из фанеры толщиной 20 мм. Установив в него детали, будет гораздо проще собирать устройство

    Для точности сборки рекомендуется изготовить шаблон, он выполняется из фанеры толщиной 20 мм. Отрезки труб поочередно вставляем в подготовленные отверстия и надежно привариваем к плоской детали. Сначала работаем с одной заглушкой, затем переворачиваем конструкцию и повторяем операцию с другой. В результате получаем «сердцевину» теплообменника, подготовленную к установке в корпус.

    Фрагменты труб привариваются к заглушкам. В результате получается «сердцевина» теплообменника, готовая к установке в корпус

    Для корпуса теплообменника можно использовать стальное ведро, в которых продаются технические жидкости. Его нужно хорошо очистить от остатков содержимого. Лучше всего в таком случае обжечь ведро и тщательно пройтись по стенкам металлической щеткой. Дно вырезаем угловой шлифовальной машинкой. Теперь нужно присоединить выходной и входной патрубки. Это фрагменты обычной дымоходной трубы, приобретенные в магазине.

    На корпусе намечаем место для входного патрубка. Он должен располагаться по центру боковой части конструкции. Ножницами по металлу вырезаем отверстие. Примеряем патрубок. На нижней части дымовой трубы делаем насечки. Вставляем подготовленный таким образом патрубок в заготовку корпуса и с помощью молотка отгибаем насечки, закрепляя деталь на месте. Снаружи крепим деталь к основе сварочными прихватками. Установка входного патрубка завершена. Аналогично проводится монтаж выходного. Он должен быть расположен с противоположной стороны корпуса.

    Подготовленную «сердцевину» теплообменника вставляем в корпус, закрепляем сваркой и обязательно герметизируем все швы огнеупорным герметиком. Просохшую конструкцию красим специальной краской

    В подготовленный корпус устанавливаем теплообменник и надежно фиксируем его сварочными прихватками. Все швы тщательно промазываем специальным огнеупорным герметиком. Оставляем изделие для высыхания на сутки. Теперь готовый теплообменник можно покрасить специальной краской или печным лаком. Монтируем готовое устройство на дымоход буржуйки. Для усиления эффекта можно установить около теплообменника вентилятор, который будет усиливать циркуляцию воздуха. Прибор может быть переносной или стационарно закрепленный на корпусе устройства. Второй вариант более практичный и удобный.

    Чтобы улучшить циркуляцию воздуха в устройстве используется обычный вентилятор. Он может быть переносной. Как на фото, но гораздо более удобно закрепить прибор с помощью кронштейнов прямо на теплообменнике

    Ну и как говориться, лучше один раз увидеть. Поэтому предлагаем вам к просмотру видео с примером создания похожей конструкции:

    youtube.com/v/moRNVG2i6_U?autoplay=0″ wmode=»transparent»/>

    Воздушный теплообменник на дымоход – чрезвычайно полезная конструкция, дающая возможность серьезно увеличить эффективность использования приборов отопления. Выросший КПД системы позволяет уменьшить расход топлива и, соответственно, сэкономить на отоплении. Теплообменник можно сделать самостоятельно, однако это достаточно сложная и кропотливая работа, справиться с которой смогут только довольно опытные домашние умельцы.

    • Автор: Инна