Представьте, что наша планета — это неисчерпаемый источник энергии. И его можно подключить почти к любому дому. И он будет греть помещение зимой, а летом — дарить прохладу. И это позволит вам экономить деньги. И это вовсе не фантастика.
В этой статье поговорим о геотермальной системе вентиляции — технологии, которая использует температуру Земли для поддержания микроклимата в доме.
Глубина промерзания
В основе геотермальной вентиляции лежит простой физический принцип: на глубине нескольких метров под землёй температура остаётся относительно постоянной в течение всего года, независимо от жары или холода на поверхности.
Как это работает?
Поверхность земли подвержена сильным температурным колебаниям: летом она нагревается солнцем, зимой — остывает. Однако с увеличением глубины амплитуда этих колебаний запаздывает и уменьшается.
На определённой отметке (обычно от 1,5 до 2,5 метров для средней полосы России) сезонные изменения температуры уже практически не ощущаются. Земля сохраняет стабильную температуру, которая примерно равна среднегодовой температуре воздуха в данной местности. Эта глубина называется глубиной промерзания — условной границей, ниже которой земля не замерзает зимой.
На глубину промерзания влияют разные факторы:
- Климатическая зона. Чем холоднее регион, тем глубже промерзание. К примеру, в Якутии величина составляет от 3 до 4,5 метров.
- Тип грунта. Скальные породы промерзают сильнее, чем песок, а песок — сильнее, чем глина.
- Уровень снежного покрова. Снег — это естественный утеплитель. Чем его больше, тем меньше промерзает грунт.
- Наличие грунтовых вод. Влажный грунт промерзает иначе, чем сухой.
Так, грунт ниже глубины промерзания выступает как гигантский аккумулятор тепловой энергии. Остаётся только «подключиться» к нему. И подобно тому, как смартфон заряжается от розетки, воздух будет «заряжаться» теплом или холодом от планеты — практически бесплатно и круглый год.
Принцип работы геотермальной вентиляции
Итак, чтобы черпать энергию из земли, необходимо наличие геотермального контура. Он представляет из себя трубопроводную систему, которая прокладывается ниже глубины промерзания грунта. Прежде чем попасть в вентиляционную установку, воздух проходит через контур, где и обменивается теплом с грунтом стабильной температуры.
Летом это позволяет «остудить» раскалённый воздух с улицы, снижая нагрузку на кондиционеры, а зимой — предварительно нагреть ледяной поток, расходуя меньше энергии на отопление.
В рамках вентиляции существует два основных типа таких систем:
1. Жидкостный (гликолевый) теплообменник
В этой системе по подземным трубам циркулирует специальная незамерзающая жидкость — например, раствор гликоля. Она собирает тепло или холод земли, после чего отдаёт его воздуху через специальный теплообменник (2) уже внутри дома. Далее цикл повторяется. Этот способ часто бывает более эффективным для крупных объектов.
2. Воздушный теплообменник
Более простой и прямой метод. Уличный воздух сразу проходит по длинному воздуховоду из ПВХ, зарытому в землю. Это позволяет приточному потоку подогреваться или охлаждаться от соприкосновения со стенками воздуховода, а на выходе уже иметь более комфортную температуру.
Отметим, что к любой приточно-вытяжной установке, производимой компанией TURKOV, можно подключить опцию геотермального контура.
Далее рассмотрим, как ведёт себя система при различных условиях — на примере воздушного теплообменника.
Режимы работы геотермальной вентиляции
1. Режим нагрева
Автоматика постоянно сравнивает температуру воздуха на улице (датчик t10) и внутри геотермального контура (датчик t11).
Если воздух в контуре теплее уличного (например, +5° C в земле против −20 °C на улице), система открывает клапан геотермального контура (2) и закрывает клапан прямого забора воздуха (1). В дом поступает уже подогретый до плюсовой температуры поток.
Если же на улице внезапно потеплело и температура воздуха стала выше, чем в земле, система автоматически переключится на прямой забор с улицы (1), закрыв клапан геотермального контура (2).
2. Режим охлаждения
В тёплое время года логика работает зеркально, превращая систему в практически бесплатный кондиционер.
- Если воздух в геоконтуре прохладнее, чем на улице (например, +10 °C против +30 °C), то автоматика закрывает клапан прямого забора воздуха (1) и открывает клапан геоконтура (2). В дом поступает естественная прохлада.
- Если же наружный воздух прохладнее контурного, то забор осуществляется с улицы (1), а канал геотермального контура перекрывается (2).
Чтобы эффект прохлады не терялся и доходил в полном объёме, в системе необходимо предусмотреть линию байпаса. Она направляет охлаждённый воздух напрямую в помещения, минуя рекуператор в корпусе установки. В противном случае приточный поток, проходящий через зону рекуперации, будет дополнительно подогреваться за счёт температуры вытяжного. Зимой это было бы нам на руку, но летом теплообменник может оказать «медвежью услугу».
Алгоритм работы автоматики в режиме охлаждения следующий:
Если температура вытяжного воздуха (датчик t5) выше заданной на пульте управления, то система отключает внутренний приточный вентилятор и активирует внешний (5), открывая заслонку байпаса (4). Обратный клапан (6) не даёт приточному воздуху попасть в зону рекуператора, поэтому поток направляется сразу в дом.
Забор воздуха осуществляется либо с улицы, либо через геотермальный контур — автоматика сама определяет, как будет лучше, исходя из показаний датчиков температур.
При достижении уставки температуры (датчик t5) происходит обратная ситуация. Автоматика включает внутренний приточный вентилятор, отключает внешний (5) и перекрывает линию байпаса (4). Канал забора воздуха выбирается автоматикой так же, как и в предыдущем условии.
3. Режим вентиляции (стандартный)
При переключении работы приточно-вытяжной установки в режим вентиляции (без нагрева и охлаждения) автоматика перестаёт контролировать температуры улицы и геотермального контура, переводя воздушные заслонки в режим классической вентиляции.
Заключение: стоит ли игра свеч?
Несмотря на высокие первоначальные затраты, геотермальная вентиляция является выгодной долгосрочной инвестицией. Срок окупаемости такой системы, в зависимости от климатических условий и стоимости электроэнергии, может составлять от 5 до 10 лет. В дальнейшем она начинает приносить чистую экономию, защищая владельцев от постоянно растущих тарифов на энергоносители.
В мире, который все больше стремится к устойчивому развитию и энергонезависимости, геотермальная вентиляция предлагает эффективный и разумный способ использования природных ресурсов для создания комфортной и здоровой среды обитания. По этой причине геотермальные системы набирают популярность в рамках пассивных домов, а также зданий с нулевым энергопотреблением, где каждый ватт на счету.
Это технология будущего, доступная уже сегодня.
