Вентиляция канадский колодец

Канадские скважины: недорогая природная технология отопления дома

Также известные как прованские (они широко использовались во французском регионе Прованс), канадские колодцы представляют собой простые геотермальные системы кондиционирования воздуха. Они состоят из набора труб, расположенных за пределами дома под землей, но соединенных с ним. Прибор работает по принципу тепловой инерции, он регулирует температуру воздуха, используемого в помещениях. Эта система не потребляет электроэнергию, поэтому после установки кондиционирование воздуха в доме обходится значительно дешевле. Канадские скважины естественная — это технология с низкой стоимостью, экологически чистая и эффективная.

Принцип действия системы прост: воздух под землей имеет относительно стабильную температуру на протяжении всего года. Летом он прохладнее, чем в помещениях. Зимой наоборот — грунт сохраняет тепло, накопленное за лето, на протяжении всей зимы. Поэтому у нас есть теплообменник, который мы будем использовать для обогрева зимой и охлаждения летом, при этому совершенно без потребления электроэнергии.

Наиболее эффективным и экономичным является установка канадской скважины при строительстве жилья, поскольку в уже готовом доме установка может быть достаточно дорогой.

Система значительно уменьшает потребность в энергии для отопления и кондиционирования. Это очень эффективная биоклиматическая стратегия повышения энергоэффективности зданий.

Тепловая инерция

Это свойство определяет количество тепла, которое тело может сохранять и как быстро оно отдает или поглощает его. Это свойство используется в строительстве для поддержания температуры внутри помещения в течение всего дня. Например, летом в течении дня стены нагреваются и ночью отдают свою энергию в помещения, давая нам теплую и комфортную атмосферу.

В случае канадских скважин принцип действия прост. Температура поверхности грунта имеет значение окружающей среды, но разница между ними усиливается и становится стабильной на двух метрах глубины, где температура обычно поддерживается в пределах 18 — 24°C. Это значение может меняться в зависимости от того, какие географические и климатические условия присутствуют на данной территории. На 15-метровой глубине температура постоянна в течение всего года. Если есть такие условия, то уместно устанавливать канадские скважины.

Скважины также содержат некоторое количество трубок, расположенных на заданной глубине — теплообменник, который устанавливают на определенное количество метров под землей. Воздушные потоки в этих трубах вызывают теплообмен между воздухом, циркулирующим в них, и грунтом вокруг него.

Очень важно, прежде чем думать об установке канадских скважин, изучить землю на участке, чтобы знать классификацию почв и, соответстванно, их теплопроводность. С помощью этого исследования, мы будем знать, подходит ли наша почва подходит для установки канадских скважин.

Зимняя эксплуатация

В зимние месяцы наружный воздух холодный. Температура на глубине два метра выше, чем температура поверхности, поэтому, когда холодный наружный воздух проходит через подземные трубы, он нагревается. Далее этот теплый воздух поступает в дом, уменьшая градиент температуры, и тем самым позволяя использовать меньше топлива или электричества для отопления.

Летний режим

В летнее время температура воздуха выше, чем температура под землей. Поэтому, когда воздух проходит через трубу до земли, он теряет тепло и охлаждается. Заходя в дом, он уже на несколько градусов ниже, создавая комфортную атмосферу.

Для чего нужен рекуператор воздуха и нужен ли?

Многие современные строительные технологии предполагают воздухонепроницаемые и паронепроницаемые ограждающие конструкции. Для эффективного проветривания и удаления водяного пара из помещений с герметичными стенами и стеклопакетами необходима принудительная приточно-вытяжная вентиляция. Но при этом резко увеличиваются потери тепла, что при современных энерготарифах очень дорого. Вентиляция обеспечивает до 30% потерь энергии, в общем балансе.

Рекуперация тепла в данном случае является залогом комфортного воздухообмена, с минимальными теплопотерями. Рекуперация тепла в приточно-вытяжной вентиляции – явление неновое, но у нас пока малораспространенное. С технической точки зрения рекуперация является самым обычным процессом теплообмена. Само слово «рекуперация» имеет латинское происхождение и означает «возвращение затраченного». Вентиляционные рекуператоры тепла возвращают его часть назад в помещение посредством теплообмена между входящим и выходящим потоком. Обратный процесс происходит в жаркое время, когда исходящий холодный кондиционный воздух охлаждает встречный теплый нару поток. В таком случае это следует называть рекуперацией холода.

В США и Канаде, еще задолго до появления рекуперационного оборудования, для того, чтобы зимой в помещение попадал не слишком холодный воздух, а летом слишком теплый, придумали использовать грунтовый теплообменник, который впоследствии получил название «канадский колодец». Его идея заключается в том, чтобы наружный воздух, прежде чем попасть в помещения, прошел по заглубленным в грунт приточным воздуховодам, приобретая температурное значение близкое к +10°С – постоянная температура грунта на глубине от 2 м и более. Канадский колодец, по сути, не является рекуператором, но снижает энергозатраты на отопление и кондиционирование. Вентиляция помещений в традиционной схеме с канадским колодцем естественная, но может быть и принудительной.

Рекуперация — сохранение тепла. Выходящий из помещения поток подогревает (охлаждает) подаваемый в помещение приточно-вытяжной установкой воздух. Чаще всего процесс проходит таким образом, что оба воздушных потока конструктивно разделены, чтобы не произошло смешивание. Однако, в роторном теплообменнике возможно попадание удаляемого потока в приточный.

Вообще говоря, «Рекуператор воздуха» — это устройство, в котором утилизируется тепло отходящих газов. Через разделяющую стенку между теплоносителями перманентно осуществляется теплообмен, к тому же, направления движения воздушного потока в нем постоянное.
Одной из самых важных характеристик рекуператоров является его КПД, или коэффициент полезного действия рекуперации (эффективности рекуперации). Он рассчитывается из соотношения максимально возможного получаемого количества тепла и, в действительности, полученного тепла за теплообменником. КПД рекуператоров колеблется от 30 до 96%. Данный коэффициент зависит от вида рекуператора, разницы температур и от скорости движения воздуха через теплообменник.

Существует пять основных видов рекуператоров воздуха: пластинчатый (металлический и влагопроницаемый), роторный, камерный, рекуператор с промежуточным теплоносителем и тепловые трубки. Задача создания эффективных и не дорогих теплообменных аппаратов, в частности рекуператоров, актуальна в настоящее время во всем мире. Одним из путей ее решения является повышение интенсивности теплообмена устройств в основном за счет развития их теплопередающих поверхностей. Так, например, для увеличения поверхностей теплообмена трубчатых теплообменников широко используют спирально оребренные трубы. Но даже при оребрении трубчатые рекуператоры имеют недостаточно высокую эффективность, значительные габариты, вес, стоимость.

В 30-е годы прошлого века широкое распространение получили пластинчатые теплообменники. В этих конструкциях используют насадку из набора тонкостенных плоских листов. Необходимая поверхность теплообмена обеспечивается за счет большого количества этих листов, при этом либо устройство должны иметь большой объем, либо зазоры между пластинами должны быть весьма малыми. Пластинчатые типы рекуператоров до сих пор являются основными конструкциями низкотемпературных устройств теплообмена, в том числе потому, что обычно их эффективность достигается применением алюминиевых пластин, однако, именно поэтому их почти не применяют для высокотемпературных процессов.

При строительстве коттеджа, всегда стоит подумать обо всем, что сделает проживание в нем приятным и функциональным, то есть о вентиляции, канализации и газоснабжении. Многие считают, что вентиляция коттеджей не так важна, как ее наличие в городской квартире, но это не так. На самом деле, вентиляция коттеджей – важный фактор, при отсутствии которого все проживающие в доме будут чувствовать дискомфорт, причем очень явный. Одним проветриванием помещений тут не обойтись, так как санузлы, если они находятся в доме, сквозняком не проветришь, а значит, сырость и плесень там гарантированы. Хотя бы это, дает основание для того, что вентиляция коттеджей должна иметь место даже в дачном доме, не смотря на то, что он используется только в определенный период. На самом деле, проектирование вентиляции не потребует лишних затрат, если оно происходит во время строительства здания, потом же, проектирование вентиляции будет стоить дороже и выглядеть будет крайне неаккуратно. При этом необходимо применить систему рекуперации, обеспечивающую экономное функционирование систем вентиляции.

Сама концепция вентиляционных систем, в которых обеспечивается пассивный нагрев свежего воздуха, ориентирована на снижение платы за отопление. Но в плане оснащения энергоэффективных домов рекуперация – это и экологически чистый способ нормализации микроклимата. Производители выпускают специальные линейки, в которых используются безопасные и эффективные в плане рекуперации материалы. В частности, последние модели получают трехступенчатые теплообменники, выполненные из непористых ультратонких мембран. Такое устройство позволяет отказаться от электрических воздушных нагревателей. Кроме равномерной передачи тепла подобные устройства также эффективно работают и с влажностью. Они обеспечивают полный возврат влаги в помещение с полным исключением конденсаторов. В результате вентиляция с рекуперацией избавляется и от необходимости установки дренажных водоотводов. Развиваются приточно-вытяжные аккумуляторы тепла и в направлении электронной начинки.

С целью оптимального распределения потоков производители снабжают установки возможностью автоматической регулировки положения межканальных перегородок. В более совершенных моделях предусматривается также настройка скоростных режимов, индикация температурных показателей и контроль степени загрязненности фильтров с сигнализацией. Кроме этого, современная вентиляция с рекуперацией предоставляет возможность управления внешним канальным нагревателем без подключения к процессу сторонних устройств. То есть в этом случае обеспечивается дополнительный нагрев воздуха до оптимального показателя. Как и все современные системы вентиляции, модели с рекуперацией предполагают включение в конструкцию очистительных устройств. Так как теплообмен предполагает максимальное сведение исходящего и нагнетаемого воздушных потоков, фильтры в данном случае играют особенно важную роль.

Чаще всего в самих воздуховодах применяются фильтры типа F7, которые исключают прохождение частиц размером в 0,5 мкм. Менее распространены фильтры грубой очистки G3, но в зависимости от конструкции может потребоваться и такое дополнение. Для удобства в обслуживании система рекуперации чаще снабжается фильтрами, изготовленными из пластиков и специальных волокон – такие элементы легко мыть и вытряхивать. Как уже отмечалось, современные модели также оснащаются индикаторами, которые определяют момент для произведения замены фильтра. Эксплуатация традиционных систем вентиляции не дает и намека на энергосберегающую функцию. Как правило, это прожорливые массивные установки, которые вносят существенный вклад в повышение расходов на содержание дома.

На этом фоне рекуперация – это почти революционный подход к производству климатического оборудования, предполагающий рациональное использование уже отработанной тепловой энергии. Если в типовой системе реализуется нагрев воздуха по мере его поступления в помещение с помощью отопительного оборудования, то рекуперация позволяет изначально повышать температуру входящих потоков без подключения специальных нагревателей. Конечно, такие установки имеют свои недостатки, но с ними производители ведут плодотворную борьбу, совершенствуя конструкции рекуператоров.

Но как всё новое, рекуператоры сложно приживаются на российских просторах. Есть и объективные причины: 1. Продолжительные периоды низких температур и как следствие обледенение и снижение эффективности работы рекуператоров. 2. Не создано своих предприятий по производству рекуператоров, учитывающих особенности нашего климата. 3. Мало специалистов, работающих в этой области. 4. Сами строения имеют низкие коэффициенты защиты энергопотерь, что делает неэффективным применение рекуператоров на общем фоне энергопотерь. 5. Мы делаем только первые шаги в части применения технологий энергосбережения.

Что такое пассивный дом?

Если раньше основным критерием строительных технологий была рентабельность, то сегодня многие готовы платить больше, чтобы в последствие снизить эксплуатационные расходы жилья и получить автономию. Концепция «пассивный дом» предлагает отказаться от потребительского отношения к природе и всячески экономить ее ресурсы, но без ущерба для комфорта проживания.

Многие технические решения этой концепции имеют значительные стартовые затраты, однако они и делают жилище устойчивым к кризисным факторам, таким как постоянное удорожание энергоносителей, природные катаклизмы, перебои с электричеством и т.д. Другими словами человеку предлагается один раз заплатить, чтобы иметь гарантию незыблемого комфорта на всю жизнь. Согласитесь, это дорогого стоит, ведь неизвестно, что станет с деньгами и другими активами, а автономное жилье поможет с комфортом пережить глобальные неурядицы. Если же все измерять рентабельностью, то нужно отказаться от хороших автомобилей, дорогой одежды из натуральных тканей и других «излишеств».

Однако концепция «пассивного дома» учитывает и экономический фактор. Все ее технологии направлены также и на быструю окупаемость жилья в первую очередь за счет экономии энергоносителей.

В Европе «пассивхаус» является передовым строительным стандартом, допускающим энергозатраты на отопление не более 15 кВт/м² в год. С учетом затрат на подогрев воды и обеспечения других бытовых нужд расход энергии пассивхауса не превышает 42 кВт/м² в год. Нетрудно подсчитать, что при таких характеристиках на нужды дома с жилой площадью 100 м² в год затрачивается не более 4200 кВт или в среднем 350 кВт в месяц. Если перевести это количество энергии на деньги, то суммы получаются фантастически маленькими. По сравнению с энергозатратами обычного здания затраты пассивного дома ниже на порядок, а это уже очень значительная экономия, которая не может не остаться без внимания внимание.

Суть концепции «пассивный дом»

На Западе «passivhaus» – результат свободного выбора застройщиков, нежели жестко установленная норма. В последнее время все больше желающих строить энергонезависимые жилища и в некоторых странах эта инициатива всячески поощряется. К счастью, и у нас никто не запрещает оказаться услуг энергетических компаний, поэтому европейская мода, рано или поздно распространится и на восток.

Концепция «пассивхауса» преследует те же цели, что и обычное строительство – снижение теплопотерь здания в холодное время года, предотвращение летнего перегрева. Однако в «пассивном доме» эти цели достигаются максимально эффективно. Как следствие – существенно снижаются расходы на отопление, кондиционирование и горячее водоснабжение.

Поставленные цели достигаются благодаря использованию нескольких основополагающих принципов. Конструкция «пассивхауса» объединяет в себе:

• оптимальные решения планировки с использованием инсоляции;
• минимизацию теплопотерь через остекление;
• применение приточно-втяжной вентиляции с использованием рекуперации тепла и подземных воздуховодов;
• использование геоколлекторов и фотоэлектрических панелей;
• использование доступных альтернативных источников энергии.

Проблема отопления пассивного дома решается благодаря рациональному использованию внутренних источников тепла, таких как кухонная плита, включенные электроприборы, лампы освещения и даже сами жильцы, которые с точки зрения теплотехники тоже являются источниками тепловой энергии. Все это в сумме при исключении теплопотерь способно дать немалое количество тепловой энергии, которая в обычном доме выводится наружу и подогревает атмосферу.

Кроме того, «пассивхаус» можно строить где угодно, поскольку он не привязан к теплоцентралям и газовым сетям. Единственное условие – наличие электричества, но и эта проблема постепенно решается, за счет преобразования энергии от альтернативных источников.

Проектирование и планировка

Для постройки энергоэффективного дома по всем правилам «пассивхаус» необходимы специальные знания. В Европе разработкой подобных проектов занимаются специализированные фирмы, например, Architecture&Creation (Бельгия). Пассивхаус – это достаточно сложная строительная технология, которая требует обученного персонала вплоть до исполнителей монтажных работ. На Западе такие дома рассчитываются специальными компьютерными программами как единая энергетическая система. В этих расчетах учитываются абсолютно все факторы, влияющие на теплотехническую стабильность объекта. Программное обеспечение позволяет максимально исключить теплопотери, путем оптимизации строительных конструкций и инженерного оборудования.

Планировка «пассивхауса» начинается со всестороннего анализа ситуации и обязательно предполагает индивидуальный подход. Перед архитектором стоит задача тщательного изучения места строительства. Он должен учесть в проекте все топографические и климатические факторы. Особое внимание уделяется ориентации дома по сторонам света, чтобы использовать солнце как внешний пассивный источник тепла. Все жилые помещения преимущественно размещаются на солнечной стороне, а на противоположной – помещения для хозяйственно-бытовых нужд. Для «пассивхауса» характерны большие площади остекления с южной стороны, а также размещенные на крыше солнечные коллекторы и фотоэлектрические батареи.

Такая планировка позволяет получать условно бесплатное тепло и рационально его использовать. Геоколлекторы большую часть года полностью обеспечивают дом горячей водой, а в остальное время экономят до 50% энергии, затрачиваемой на отопление и ГВС.

Максимальная теплоизоляция

Технология строительства пассивного дома предусматривает полную термоизоляцию ограждающих конструкций и исключает теплообмен помещений и внешней среды. Материалы подбираются особенно тщательно; термоизолируются стены, крыша и фундамент; устраняются малейшие мостики холода. При строительстве пассивных домов нередко используются системы наружного утепления (навесные вентилируемые фасады и закрытые системы с «мокрой» внешней отделкой). В качестве утеплителя используются материалы с самыми высокими теплоизолирующими свойствами, но в то же время и долговечные.

Для того чтобы через большие площади остекления не происходила утечка тепла, используют оконные системы с высоким уровнем теплозащиты. Если через обычные светопрозрачные ограждающие конструкции здание теряет 30-40% тепла, то специальные энергосберегающее остекление допускает утечки не более 15%.

Рамы для окон «пассивхауса» изготавливаются из профилей, обладающих низкой теплопроводностью, а стеклопакеты имеют до семи камер. Кроме того, в данных оконных системах применяются специальные телпоизолирующие вставки, двойное уплотнение и другие модернизации, снижающие теплопотери. При монтаже оконной коробки в стену используются конструктивные приемы, исключающие «мостики холода».

Многокамерные стеклопакеты составляются из специальных энергосберегающих стекол, которые обладают способностью отражать тепло назад в помещение. Такие стекла имеют низкоэммисионное оптическое покрытие, состоящее из оксидов металлов. Это покрытие обращено внутрь стеклопакета.

Энергосберегающая вентиляция

Чтобы минимизировать утечки тепла через вентиляцию в «пассивхаусе» используется рекуперация тепла (теплообмен между входящим и выходящим воздухом), а также задействуется пассивный источник постоянной положительной температуры – земля. В холодное время года воздух, прежде чем направиться в рекуператор, подогревается в подземном воздуховоде до +3°С. Дальше теплый вытягиваемый воздух отдает тепло входящему, в результате чего значительно уменьшается утечка тепла через вентиляцию.

В жару земля играет роль естественного охладителя. Проходя по подземным воздуховодам теплый наружный воздух предварительно охлаждается до +17°С, благодаря чему рекуперация происходит более эффективно. При этом охлаждение воздуха традиционным кондиционированием становится ненужным.

В Европе такую систему называют «канадский колодец». В Канаде уже давно используют стабильную положительную температуру и высокую теплоемкость земли для снижения затрат на отопление и кондиционирование. И это правильно, ведь в домах, где приточно-вытяжная вентиляция осуществляется традиционным способом, тепло попросту выходит в трубу. Рекуперация, безусловно, снижает потери тепла, но система подземных воздуховодов существенно поднимает ее эффективность, и при этом совершенно не требует энергетических затрат.

Это довольно странно, но у нас не только не используют подобным образом теплоемкость земли, но и вообще мало кто слышал о «канадском колодце». А ведь это тот самый пассивный источник энергии, за которую не нужно платить, и которая не зависит ни от времени года, ни от каких-либо внешних факторов.

Строительство пассивных домов фото

13.07.2011 19:05

Важной задачей при строительстве пассивного дома является — исключить теплопотери. Этот факт во многом зависит от используемых строительных материалов. В первую очередь наружная обшивка дома должна быть теплоэффективна, то есть вес элементы конструкции дома должны быть утеплены, исключив возможность теплообмена с внешней средой. Это касается таких конструкций как: стены дома, фундамент , кровля . В некоторых случаях бывает достаточно, осуществляя строительство дома , использовать материалы, теплоизолирующие свойства которых очень высоки, а в некоторых — применять системы наружного утепления зданий. Системы для наружного утепления зданий могут быть разными: это может быть вентилируемый навесной фасад или, к примеру, система «мокрого типа» со слоем штукатурки.

Порядка 1/3 от общих теплопотерь дома приходится на окна. Что бы предотвратить потери тепла в системе пассивный дом устанавливают специальные оконные системы с очень высоким уровнем теплозащиты.

Светопрозрачные конструкции, представленные сегодня на рынке современных товаров, как правило, изготавливают из материалов, теплопроводность которых очень низка (ПВХ), и их конструкция предусмотрена таким образом, чтобы теплощащита обеспечивалась максимально. Это подтверждается наличием до 7 воздушных камер, специальными термоизолирующими вставками, двойными контурами уплотнения и другими современными технологиями.

Кроме того, монтаж таких оконных проемов в стену тоже осуществляется особенным образом, не допуская даже возникновения так называемых мостиков холода.

Предотвращают теплопотери и специальные энергосберегающие стекла, которые способны отражать световой поток обратно в дом. Такой эффект достигается благодаря покрытию стекла низкоэмиссионным оптическим покрытие из оксидов некоторых металлов. Это покрытие в пакете направлено в сторону пространства между стеклами.

Вентиляция

Итак, вышеперечисленные условия соблюдены и в доме обеспечена достаточная герметичность, но обновление воздуха должно каким- то образом регулярно происходить. То есть следующий вопрос, который требует обдуманного подхода — это вентиляция. Для того, чтобы вентиляция выполняла, возложенные на нее задачи, она монтируется с применением теплообменников (рекуператоров). Рекуператоры используют тепло отработанного воздуха для того, чтобы произвести обогрев свежего, который поступает извне. В Европейский странах такая система известна под названием «Канадский колодец». В холодное время года воздух, проходя через подземный воздуховод, нагревается до положительной температуры порядка 3 градусов благодаря теплу земли, и уже в нагретом состоянии поступает в рекуператор. Там он отдает свое тепло свежему воздуху, при этом не происходит смешивания воздуха, и использованный воздух выбрасывается за пределы дома, а свежий и прогретый поступает в помещение. Летом горячий воздух, проходя через подземный воздуховод, охлаждается до температуры порядка 17 градусов благодаря температуре земли, и поступает в дом уже охлажденной. Система летом работает как кондиционер.

Помимо регулирования уровня температуры, современные системы способны дезинфицировать и обеззараживать воздух, то есть улучшать его гигиенические характеристики.

Возможно, в скором времени, выражение «пассивный дом» будет не только известно всем, но для большинства Пассивный станет комфортным и качественным жилищем, ведь относится к природе потребительски и не искать альтернативы — это заведомо тупиковая и губительная для человечества позиция (Статья подготовлена компанией АСК Эгида ).