انواع مختلفی از مبدل های حرارتی زمینی وجود دارد که امروزه می توان از آنها استفاده کرد. امکان چیدمان با دستان خود، کارایی خوب و همچنین سادگی طراحی، این نوع تهویه را برای چیدمان در خانه های شخصی بسیار محبوب کرده است.
شرح سیستم
امروز به طور قطع مشخص شده است که در تمام کشورهای CIS دمای خاک در عمق حدود دو متری تقریباً بدون تغییر باقی می ماند. دمای تقریبی زمین +10 درجه سانتیگراد در تمام طول سال است. تغییرات کوچکی بسته به منطقه مشاهده می شود، اما معمولاً از دو درجه بیشتر نمی شود. نصب مبدل های حرارتی زمینی به معنای استفاده از این انرژی رایگان است. بنابراین، در فصل گرم، چنین تهویه هوای داخل اتاق را خنک می کند و در زمستان، برعکس، آن را گرم می کند. علاوه بر این، گرمای اضافی می تواند به صرفه جویی در دمای تولید شده توسط سایر عناصر گرمایشی کمک کند.
در حال حاضر آسفالت نشده استمبدل حرارتی اغلب به همراه یک ریکاوراتور استفاده می شود. Recuperator یک وسیله تبادل حرارتی است که برای گرم کردن هوای سرد در هزینه هوای گرم خروجی طراحی شده است. علاوه بر این، سیستم آن شامل فن، فیلتر، لوله کشی و یک دستگاه گرمایشی است.
استفاده از سیستم
چنین طرح مبدل حرارتی زمینی به شما امکان می دهد هوا را از زمین دریافت کنید که قبلاً تا حدودی گرم شده است، که به صرفه جویی در مقداری انرژی که برای عملکرد مبدل حرارتی صرف می شود کمک می کند. وجود چنین سیستم گرمایش هوا باعث صرفه جویی در مصرف انرژی و طراحی مبدل حرارتی نیز می شود. در این حالت، به این معنی است که میعانات داخل خط لوله تشکیل نمی شود، زیرا دمای هوایی که از لوله ها عبور می کند تقریباً همیشه یکسان خواهد بود. مشکل میعانات فقط زمانی ایجاد می شود که مبدل حرارتی روشن باشد، اما در همان زمان، ابتدا هوای یخ زده وارد آن می شود.
تاثیر آب و هوا بر تهویه
کارایی یک مبدل حرارتی زمین برای تهویه کاملاً به آب و هوای مشاهده شده در منطقه بستگی دارد. اگر در مورد آب و هوا در کشورهای مستقل مشترک المنافع صحبت کنیم، نصب مبدل حرارتی می تواند به گرم کردن یا خنک کردن هوای منطقه از 5 تا 20 درجه سانتیگراد کمک کند. کارایی خود سیستم مستقیماً به میزان اختلاف دمای بین خاک و هوا بستگی دارد. هرچه این تفاوت بیشتر باشد، سیستم کارآمدتر کار می کند. با توجه به این اثر، مبدل حرارتی زمین برای تهویه اتاق موثر استهم در زمستان و هم در تابستان درمان می شود. در طول گرما، سیستم می تواند کاهش دما را از 30 تا 20 درجه فراهم کند. در هوای یخبندان، دما می تواند از 20- تا 0 درجه افزایش یابد.
هنگام محاسبه مبدل حرارتی زمین برای تهویه، لازم است این واقعیت را در نظر گرفت که در بهار و پاییز تأثیر چنین تهویه بر دما عملاً وجود ندارد. این با این واقعیت توجیه می شود که دمای هوا و زمین از نظر مقدار بسیار نزدیک است و به همین دلیل تبادل هوا به طور قابل توجهی کند می شود. در برخی موارد، چنین سیستمی حتی می تواند در حالت منفی کار کند. به عنوان مثال دمای اتاق 12 درجه سانتیگراد است و وجود مبدل حرارتی آن را به 8 درجه کاهش می دهد. با در نظر گرفتن این واقعیت، لازم است مبدل حرارتی خاک را با دست خود به گونه ای تجهیز کنید که بتوان آن را برای عبور مستقیم هوا خاموش یا مسدود کرد.
انواع سیستم اصلی
در حال حاضر، دو نوع اصلی از چنین سیستمی شناخته شده است - این مبدل حرارتی لوله و بدون کانال است. هنگام چیدمان یک نوع سیستم بدون کانال، از یک لایه زیرزمینی استفاده می شود که هوا از آن عبور می کند. لوله یا نوع کانال به معنای وجود لوله هایی برای نصب مبدل حرارتی زمینی است که هوا از آن عبور می کند. آنها همچنین باید زیر زمین گذاشته شوند.
این دو نوع با این واقعیت متحد می شوند که کانال اصلی نوع ورودی باید به تهویه متصل شود. نیاز اصلی براینکته ای که باید به خاطر داشت این است که سیستم باید مکانیزمی برای جابجایی بین دو حالت داشته باشد. حالت اول از منبع هوای مستقیم از خیابان استفاده می کند، حالت دوم از مبدل حرارتی استفاده می کند.
مبدل حرارتی کانالی
هنگام انتخاب بین مبدل های حرارتی زمینی هوا برای یک خانه خصوصی، بهتر است این گزینه را انتخاب کنید. البته نیاز به زمان و هزینه بیشتری دارد اما تاثیرگذاری بیشتری نیز دارد. برای انجام این نوع تهویه، لازم است سیستم لوله را در یک ترانشه آماده شده در زمین قرار دهید. به طور متوسط طول خط لوله از 15 تا 50 متر است. انتخاب فقط به امکانات و منطقه بستگی دارد.
در اینجا مهم است که به خاطر داشته باشید که لوله های مبدل حرارتی زمینی را می توان چرخاند، زیرا این کار تأثیر کمی بر حرکت هوا دارد. علاوه بر این، هر چه سیستم طولانی‌تر باشد، کارآمدتر کار می‌کند، که در نظر گرفتن آن نیز بسیار مهم است. ترتیب یک مبدل کوتاه منطقی نیست.
انتخاب لوله برای تخمگذار
همانطور که قبلا ذکر شد، برای استفاده موثر از سیستم، باید طول زیادی داشته باشد. اگر اطراف خانه اجازه می دهد، می توانید فقط یک لوله در اطراف خانه بگذارید. اگر فضا محدود است، می توانید از انباشتگی موازی استفاده کنید. قطر لوله ها برای عملکرد عادی سیستم باید از 200 تا 250 میلی متر باشد.
انتخاب عالیلوله های پلی پروپیلن هستند. هنگام محاسبه مبدل حرارتی خاک، همچنین باید بدانید که اگر ضخامت دیواره را کاهش دهید و مساحت آنها را افزایش دهید، می توانید روند تبادل حرارت را بهبود بخشید. بر این اساس می توان از مواد راه راه استفاده کرد. در این صورت گرما به هیچ وجه در سیستم خاک باقی نمی ماند. همچنین تجهیز سیستم با شیب حدود 2 درصد در هر جهت بسیار مهم است. شیب کمی در این مورد ضروری است تا میعاناتی که در هوای بسیار گرم تشکیل می شود بدون مشکل تخلیه شود.
سهام و سایر عناصر سیستم
برای حذف موثر میعانات از سیستم، لازم است خط لوله را نه تنها به شیب مجهز کنید، بلکه یک سوراخ کوچک در پایین لوله نیز ایجاد کنید. برای تخلیه مایع، لازم است یک چاه زهکشی را تجهیز کنید یا مستقیماً در زمین نتیجه گیری کنید. اگر سایت دارای سطح پایین آب زیرزمینی باشد، لازم است یک بالشتک شنی برای سیستم ساخته شود. انتهای لوله که در محل قرار دارد باید مجهز به فیلتر باشد. علاوه بر این، باید بالاتر از سطح برفی که در زمستان می‌بارد نصب شود.
هنگام چیدمان مبدل حرارتی خاک با دستان خود، باید بدانید که اگر برف در منطقه اتفاق نادری است، ارتفاع لوله ای که از سطح زمین بیرون زده باید حداقل 1.5 متر باشد. این باید به عنوان محافظت در برابر رادون، یک گاز رادیواکتیو خاک انجام شود.
یک ورودی هوا باید در انتهای لوله نصب شود. این عنصر همچنین باید مجهز به فیلتر و توری فلزی قوی باشد. انتهای لولهباید به گونه ای نصب و محافظت شود که نزولات جوی، برگ و همچنین حیوانات، پرندگان و غیره وارد آن نشوند و در صورت امکان این عنصر تا حد امکان از هر منبعی که بر کیفیت هوا تأثیر می گذارد نصب شود. حداقل فاصله مورد نیاز 10 متر است.
نوع بدون کانال
برای تجهیز این نوع مبدل حرارتی با دستان خود، لازم است یک فرورفتگی حفر کنید که طول آن باید 3-4 متر و عمق آن 80 سانتی متر باشد، علاوه بر این، این گودال باید با سنگریزه پر شود و روی آن با فوم بتن پوشانده شود. این طراحی برای اینکه دمای داخل گودال با دمای خاک در فرورفتگی تا 5 متر تفاوتی نداشته باشد ضروری است. پس از اتمام این مرحله لازم است خروجی لوله ای که هوا از آن عبور می کند تجهیز شود.
در مورد ساخت این لوله، این فرآیند هیچ تفاوتی با ساخت آن در نسخه قبلی ندارد. به طور طبیعی، یک لوله دیگر باید لایه تبادل حرارت ویژه گودال و تهویه یک خانه خصوصی را متصل کند. پس از آن، گردش هوا طبق ساده ترین طرح آغاز می شود. علاوه بر این، هوا نه تنها مرطوب می شود، بلکه تمیز می شود. بر این اساس می توان ادعا کرد که نوع بدون کانال از نظر فیلتر هوا بهتر است و نوع لوله یا داکت برای گرمایش یا سرمایش کارآمدتر است.
ویژگی های سیستم
نوع بدون کانال یا مبدل حرارتی شنی با این واقعیت مشخص می شود کهاو باید عملکرد خود را بازیابی کند. علاوه بر این، نصب آن در مکان هایی که اثر بارهای خارجی وجود دارد، به عنوان مثال، در محلی که حمل و نقل موتوری عبور می کند، ممنوع است. ویژگی دیگر این است که اگر ماسه ای که برای تخمگذار در نظر گرفته شده است شسته نشود، پس از چیدمان سیستم و شروع گردش هوا در اتاق، ممکن است بوی نامطبوع "زیرزمین" ایجاد شود. برای مثال، اگر لایه شن به دلیل بارش یا بالا آمدن آب های زیرزمینی خیس شود، همین مشکل ممکن است رخ دهد.
عیوب
اگر لایه سطحی چنین مبدلی آسیب ببیند، منجر به کاهش راندمان آن و همچنین اشباع احتمالی از رطوبت می شود. همه اینها نیاز به بازسازی دارند. هنگام چیدمان یک مبدل از این نوع، باید بدانید که لایه شن هم نقطه تبادل حرارت و هم مانعی برای عبور هوا است. به همین دلیل، سیستم نیاز به نصب یک منبع اضافی تزریق هوا - یک فن با قدرت کافی (چند صد وات) دارد. طبیعتاً اینها هزینه های اضافی هم برای نصب و خرید و هم برای پرداخت بعدی برق است. به همین دلیل، لازم است که محاسبات سیستم را با دقت انجام دهید. در اینجا می توان اضافه کرد که محاسبات یک مبدل حرارتی خاک مایع تا حدودی ساده تر از یک مبدل شنی است، اگرچه آرایش و طراحی آن پیچیده تر است.
نوع بدون غشاء
امروزه انواع مبدل های حرارتی زمینی (GTO) مانند مبدل های بدون غشاء ظاهر شده اند. آن ها هستندترکیبی از دو نوع سیستم قبلی هستند. ماهیت اصلی نصب چنین دستگاهی این است که لازم است یک لایه یکنواخت از صفحات پلیمری بر روی یک لایه یکنواخت سنگریزه نصب شود.
نصب سیستم
دال ها باید روی "پاهایی" نصب شوند که روی لایه شن قرار می گیرند. بنابراین، معلوم می شود که هوا از طریق لایه شن مانند نوع بدون کانال حرکت نمی کند، بلکه بین لایه دال و لایه شن حرکت می کند. مزیت اصلی این است که چنین مبدل حرارتی می تواند برای مدت طولانی بدون بازسازی لایه شن استفاده شود.
یک تخت شن معمولی فقط ۱۲ ساعت کار می کند و پس از آن ۱۲ ساعت «استراحت» لازم است. در طول چنین استراحتی، یک لایه شن از خاک گرما می گیرد تا سپس آن را به تهویه منتقل کند. هنگام استفاده از صفحات، این قاب ها تا حد زیادی ساده می شوند. تفاوت دیگر بین TRP بدون غشاء این است که هیچ مانع محکمی برای گردش هوا وجود نخواهد داشت. با یک نوع مبدل بدون کانال، شن یک مانع طبیعی برای جریان هوا خواهد بود، به همین دلیل است که اغلب باید سیستم را به فن های اضافی مجهز کرد.
مشکل اصلی استفاده از چنین مبدل حرارتی زمینی برای تهویه خودکار این است که سیستم پیوسته نیست و بنابراین استفاده از آن در مناطقی که سطح آب زیرزمینی افزایش یافته است کاملاً ممنوع است. یا این احتمال وجود دارد که سیستم سیلابی جوی شودبارش.
