Recuperador natural o acondicionador de aire gratuito para una casa de campo

El contenido del artículo

• Fuente de energía estable
• Práctica internacional
• Por qué es bueno un intercambiador de calor natural
• Sistema simple y directo
• Creamos un sistema interno de conductos de ventilación en casa
• Un ejemplo de cálculo del consumo de materiales para el dispositivo de canales internos en el hogar.
• Intercambiador de calor de tubos
• Creamos un campo de recuperación
• Intercambiador de calor de búnker
• Llenamos el tanque
• Instalando los ventiladores
• Costo operativo estimado
• Perspectivas

Refrigerar el aire en el verano es una de las principales preocupaciones del propietario. Cómo utilizar la energía que nos rodea para este fin y hacer que el aire acondicionado sea prácticamente gratis, te lo dirá este artículo..

Difícilmente puede subestimarse la importancia de la ventilación. No repetiremos lo que se ha descrito muchas veces y nos centraremos en nuestra propia tarea: enfriar y refrescar el aire en la casa. Los sistemas de ventilación tradicionales pueden ser bastante costosos para el dispositivo debido al costo de los componentes y ensamblajes, así como al costo del trabajo de instalación calificado..

Durante el funcionamiento, consumen una cantidad significativa de electricidad, especialmente para enfriar la masa de aire, generan mucho calor y generan ruido. El sistema descrito en este artículo es fácil de instalar, energéticamente eficiente, no requiere habilidades especiales y es intuitivo. Cabe señalar de inmediato que debido a su simplicidad, tiene funciones limitadas, sin embargo, permite la modernización en cualquier sitio en cualquier momento conveniente..

En nuestro caso, el término «recuperación» es sinónimo de la palabra «intercambio de calor», por lo que los conceptos «recuperador» e «intercambiador de calor» son intercambiables. A nivel físico, el proceso consiste en enfriar / calentar aire, en cambiar su temperatura debido al consumo de energía térmica, y luego mezclar. Cómo y por qué sucede esto, lo consideraremos más a fondo..

Fuente de energía estable

En pos del objetivo de bajar la temperatura de la habitación en verano, es razonable plantearse la pregunta: “¿Dónde dar la energía del aire atmosférico calentado? ¿Cómo enfriarlo? » Aquí las fuerzas de la naturaleza vienen en nuestra ayuda. El hecho de que a cierta profundidad la temperatura del suelo sea constante será nuestro principal argumento a la hora de justificar la eficiencia energética del sistema..

El suelo es capaz de intercambiar energía sin fin, para enfriar y calentar cualquier medio (aire, agua), pero solo a su propia temperatura a una profundidad determinada, que permanece constante debido a la relativa estabilidad del núcleo de la tierra..

Práctica internacional

Por supuesto, estamos lejos de ser los primeros que decidieron utilizar la energía infinita y libre de la Tierra. En los países europeos, a los que se suele llamar desarrollados (Alemania, Suecia, Bélgica, etc.), esta energía se ha utilizado desde principios del siglo pasado. Los éxitos logrados en este campo son impresionantes.

Los sistemas de transferencia de calor para agua por debajo del nivel del suelo se denominan «bombas de calor». Estos dispositivos subterráneos y subacuáticos calientan y enfrían toda la casa. Se han desarrollado proyectos estándar para cualquier edificio y es posible transferir una casa de un sistema de aire acondicionado tradicional (gas, eléctrico) a bombas de calor. De manera similar, pero más primitiva, esta energía se utiliza en nuestro país, disponiendo el almacenamiento subterráneo de productos (bodegas)..

Por qué es bueno un intercambiador de calor natural

El funcionamiento de nuestro recuperador se basa en el mismo proceso físico que en las bombas de calor. Centrándonos en la economía, utilizamos este principio, resumiéndolo a nuestras propias necesidades y realidades locales..

Tareas que puede resolver un recuperador autónomo adaptado:

1. Ventilación natural constante con puertas y ventanas cerradas.
2. Reemplazo rápido del aire interior por aire fresco.
3. Refrigeración por aire interior.
4. Preparación de la mezcla de aire para acciones posteriores..

Beneficios:

1. Amistad absoluta con el medio ambiente. Durante la instalación y operación del sistema básico, no se utilizan materiales tóxicos y no se producen emisiones térmicas a la atmósfera..
2. La seguridad. El recuperador no utiliza motores eléctricos (más de 100 W), agentes químicos, alta tensión.
3. Sencillez y bajo costo. Para la ventilación forzada, solo se utilizan ventiladores de baja potencia de 100 W. La ventilación se realiza de forma natural.
4. El oxígeno no se quema durante el funcionamiento.
5. Bajo nivel de ruido.

Desventajas:

• el sistema básico no prevé filtración, control de humedad, calentamiento u otro procesamiento de la mezcla de aire (pero permite la posibilidad de instalar posteriormente el equipo correspondiente).

Sistema simple y directo

Un intercambiador de calor autónomo para una casa de campo es un sistema de conductos de ventilación, parcialmente enterrado, incluido en el circuito de ventilación de suministro y escape. Para crear tal «acondicionador», no es necesario comprender las complejidades de los fenómenos físicos. Solo necesita saber que funciona. Puede verificar esto bajando en el calor a cualquier sótano, pozo o metro..

El principio de funcionamiento es el siguiente:

1. El aire atmosférico pasa a través de tuberías colocadas en el suelo con una temperatura constante (generalmente de +4 a +10 ° С).
2. En la parte subterránea, el suelo frío absorbe la energía térmica del aire calentado..
3. El aire enfriado se entrega a través de conductos de ventilación a las instalaciones de la casa..
4. Al mismo tiempo, el extractor de aire elimina la mezcla de aire saturado y calentado («aire viejo») de la habitación..

Según el principio de construcción, dichos sistemas se dividen en dos tipos principales: tubería y búnker..

Tubería: consiste enteramente en tuberías. El diseño puede variar según las condiciones del sitio. Adecuado en caso de reconstrucción de una casa sin un sótano espacioso, pero se necesitarán muchos movimientos de tierra..

Búnker o piedra: el intercambiador de calor es un búnker lleno de piedras grandes. Ocupa menos espacio que la tubería (puede colocarlo en el sótano de la casa). Requiere un sótano o habitación subterránea. La mejor opción para obra nueva.

Creamos un sistema interno de conductos de ventilación en casa

En ambos casos, los conductos de ventilación dentro de la casa serán aproximadamente los mismos. Comencemos con ellos.

El sistema primitivo de ventilación de suministro y escape está representado por conductos de ventilación externos e internos, conectados en una red. Las salidas de aire están ubicadas en las esquinas superiores diagonalmente opuestas de las habitaciones. En uno, la entrada, en el otro, el escape. En un edificio de un piso, los conductos de aire principales se pueden ubicar en el ático. En un edificio de dos pisos, los conductos de aire de impulsión y escape del primer piso correrán por conductos que encajen en la decoración interior, y en el segundo piso, a través del ático. La ubicación de los conductos de aire principales debe determinarse para cada casa individualmente, teniendo en cuenta el diseño (ubicación de paredes y particiones).

Consejo. Locales donde se recomienda suministro y ventilación por extracción: sala, dormitorio, guardería, cocina, comedor, oficinas, trastero, salas de recreación, gimnasio. En baños y aseos, solo un escape. No es necesario en absoluto en pasillos, vestíbulos, vestíbulos y logias..

Reglas para calcular el sistema de conductos de ventilación internos:

1. Tubería de alcantarillado con un diámetro de 250 mm para la distribución de canales de suministro y salida combinados. Consumo estimado: dos longitudes de la casa + altura a lo largo del piso superior + 20%.
2. Tubería de alcantarillado (gris) con un diámetro de 150 mm. Consumo estimado: tres veces la longitud de la casa + 20%. Para una casa de dos pisos con igual superficie + 50%.
3. Sujetadores de tubería (basados ​​en el material de la pared) a razón de 1 ud. 70 cm.
4. Aislamiento (lana mineral enrollada) – 1 rollo.
5. Espuma, sellador, rejillas decorativas.
6. Rodillas, revisiones, acoplamientos (1 pieza por 70 cm).

¡Atención! No utilice codos de 90 °, esto obstruirá el paso del aire y generará ruido. Combine codos de 45 ° (similar a las alcantarillas).

Si se planea instalar un recuperador de tuberías en un edificio de un piso, el conducto de suministro saldrá del suelo a una caja con aislamiento térmico fuera del edificio y entrará en el ático. En uno de dos pisos, es mejor llevarlo al edificio en la parte inferior del primer piso e instalar un canal vertical (distribución) interno, que luego se conducirá al espacio del ático.

Al instalar una opción de búnker en el sótano de un edificio, el canal de distribución vertical saldrá del búnker directamente a la habitación. Es posible montarlo en el exterior.

Un ejemplo de cálculo del consumo de materiales para el dispositivo de canales internos en el hogar.

Tomemos como ejemplo una casa de una planta con una superficie ventilada estimada de 60 m2.², que tendrá aproximadamente 100 m² superficie total y dimensiones aproximadas 8×12 m:

1. Tubería 250 mm: 2 x 12 + 3 + 20% = 32 m.
2. Tubería 150 mm: 3 x 12 + 20% = 43 m.
3. Sujetadores: 32 + 43 / 0,7 = 107 piezas.
4. Codos, revisiones, acoplamientos – tome por 1 pieza por 3 m: 32 + 43/3 = 55/3 = 20 piezas.
5. Celosías: 8 uds. (2 por cada habitación).
6. Interruptores: 4 piezas.
7. Espuma, sellador.

Nombre	Unidad Rdo.	Cant.	Precio	Total, frotar.
Tubería 250 mm	correr. metro	32	200	6400
Tubería 150 mm	correr. metro	43	150	6450
Codos, revisiones, acoplamientos	PCS.	20	40	800
Sujetadores	PCS.	cien	treinta	3000
Decoración de celosía	PCS.	4	cien	400
Interruptores 2 cl.	PCS.	4	120	500
Aislamiento	paquete.	1	1000	1000
Espuma, sellador, otro	1000
Material total	19550
Trabajo	5000
Total material y obra	24550

Intercambiador de calor de tubos

Para no complicar los cálculos con cálculos matemáticos, proporcionaremos los datos de las pruebas ya realizadas en forma promediada, o mejor dicho, sus resultados.

El principio básico que debe observarse al crear un sistema de tuberías es que al menos una tubería de un canal subterráneo debe caer sobre una habitación. Esto facilitará el funcionamiento de los ventiladores debido a la presión atmosférica. Ahora queda colocar la cantidad requerida de tuberías en la parte subterránea del sitio. Pueden instalarse individualmente o combinarse en un canal común (250 mm).

En esta descripción, proponemos tener en cuenta no la carga máxima, cuando todas las habitaciones están ventiladas a la fuerza al mismo tiempo, sino la carga media, que se suministrará con ventilación periódica regular de diferentes habitaciones (como es el caso en la vida real). Esto significa que no es necesario generar un canal separado para cada habitación. Es suficiente llevar conductos de aire de 150 mm de cada habitación a un canal común de 250 mm. El número de canales comunes se toma del cálculo de un canal por 60 m².

Creamos un campo de recuperación

Disposición recomendada de la parte subterránea del intercambiador de calor de tubos:

Diagrama del dispositivo recuperador de tubos: 1 – ventilador; 2 – canal en una zanja? 250 mm; 3 – filas de tubos? 250 mm; 4 – campo de recuperación.

Primero, debe elegir la ubicación de las tuberías (campo de recuperación). Cuanto mayor sea la longitud de las tuberías tendidas, más eficiente será la refrigeración por aire. Cabe señalar que después del trabajo, esta área se puede utilizar para plantar plantas, paisajismo o un parque infantil. En ningún caso plante árboles en el campo de recuperación:

1. Excavamos suelo a la profundidad de congelación más 0,4 m.
2. Colocamos tuberías de 250 mm con un paso de al menos 700 mm a lo largo del eje..
3. Llevamos las tomas de aire a una altura de 1 m. Es deseable que estén en un lugar sombreado pero bien ventilado..
4. Con la ayuda de codos y adaptadores, los combinamos en un canal común de 250 mm, que se conecta al sistema de ventilación de la casa (ver arriba).

¡Atención! En la parte subterránea, use tuberías de alcantarillado de tierra especiales de paredes gruesas. No necesitan aislarse térmicamente, sino simplemente cubrirse con tierra, derramando agua. Solo se permite el hormigonado si es necesario.

Cálculo de la cantidad de trabajo y consumo de material:

1. Para el campo de recuperación, tomamos un área de 15×6 m con un área de 90 m².
2. El volumen del pozo de cimentación con una profundidad de congelación de 0,8 m será: V_gato = (0,8 + 0,4) x 60 = 72 m³.
3. Volumen de la zanja de 40 cm de ancho (10 m de la casa): V_tr = 1,2 x 0,4 x 10 = 4,8 metros³.
4. Volumen total de movimiento de tierras: V_total = V_gato + V_tr = 72 + 4.8 = 77 metros³.
5. Secciones de 15 m: norte_neg = a / 0,7 = 6 / 0,7 = 9 piezas., donde a es el ancho del campo.
6. Longitud total de la tubería: L = N_neg x 15 + 10 = 9 x 15 + 10 = 145 metros lineales. metro.
7. Se acepta el consumo de codos, acoplamientos, adaptadores 2 uds. x 15 m = 30 piezas.

Consejo. Cuanto más profundo se coloque el intercambiador de calor, más eficiente será su funcionamiento. Se permite más de un nivel.

Nombre	Unidad Rdo.	Cant.	Precio	Total, frotar.
Tubería de alcantarillado 250 mm suelo	correr. metro	150	250	37500
Codos, acoplamientos, adaptadores	PCS.	treinta	50	15000
Excavación:
excavación	cachorro. metro	77	300	23000
relleno	cachorro. metro	70	150	10500
Trabajos de instalación de tuberías		3000
Material total		52500
Trabajo total		36500
Trabajo y material total		89000
El costo de 1 metro cuadrado. metro	89000/60	1500

Intercambiador de calor de búnker

Si la casa tiene sótanos desocupados, también se pueden usar para construir un búnker (tanque de intercambio de aire o calor) para un intercambiador de calor de piedra. Su acción se basa en el contenido de energía de la piedra: aumenta gradualmente la temperatura ambiente y equilibra el flujo de aire que pasa. Si no hay espacio libre en el sótano, el búnker se puede arreglar en un sitio fuera de la casa..

Diagrama del dispositivo intercambiador de calor de búnker: 1 – ventilador; 2 – tubería O250 mm; 3 – protección; 4 – piedra O200-450 mm; 5 – paredes de ladrillo; 6 – tapa

En un lugar determinado, se está cavando un pozo de aproximadamente 2x3x3 m de tamaño.Se hace una zanja desde la salida del canal común del sistema de ventilación de la casa hasta el pozo del futuro depósito, se coloca una tubería de 250 mm a una profundidad de 140 cm, a través del cual se descargará el aire enfriado del búnker. A lo largo de la pared, a la que llegaba la zanja, se coloca una ranura vertical en el fondo para una tubería con un diámetro de 250 mm. Luego, el fondo se coloca con ladrillos o se hormigona. El fondo del tanque de aire debe estar al menos 1 metro más profundo que el nivel de congelación del suelo..

¡Atención! Después de la instalación del fondo de la tolva, se debe colocar una tubería de bifurcación de 250 mm.

El comienzo del ramal sobresale de la pared 1/3 de la distancia a la pared opuesta y está revestido con protección de ladrillo. Se instala una rejilla protectora en la entrada.

Llenamos el tanque

Es mejor colocar las paredes de ladrillos o de hormigón (¡sin escoria!), Ya que estos materiales conducen la temperatura mejor que otros. El bloque de cemento no funcionará debido a sus propiedades de aislamiento térmico. Las paredes y el fondo deben estar completamente impermeabilizadas (material de techo) desde el exterior y enlucidas desde el interior para evitar la penetración de materia orgánica o humedad. La altura de las paredes es hasta el nivel del suelo menos 20 cm. Se dispone una entrada en la parte superior de cualquier pared y se instalan tuberías de entrada de aire. Para facilitar el funcionamiento de los ventiladores, recomendamos instalar 3 uds..

Una vez que la solución se haya endurecido, la tolva debe llenarse con piedras grandes de cantos rodados. Tamaños de 200 a 450 mm de diámetro. La piedra debe estar limpia de materia orgánica, lavada.

El depósito se cubre con una “tapa” de pasarela maciza sobre vigas de madera, revestida con materiales impermeabilizantes. El césped se pone encima. Luego, la tubería de derivación se conecta al sistema de ventilación de la casa (al conducto de ventilación común) y se realiza el relleno.

Cálculo de la cantidad de trabajo y consumo de material:

1. Con un tanque de aire de 2×3 my una profundidad de 3 m, el volumen de suelo (movimiento de tierras y piedra para relleno) será: V = 2x3x3 = 18 metros³ + V_tr = 22,8 m³.
2. Volumen de mampostería: V_tesoro = S_paredes + S_fondo x 0,125 = ((2×3) x 2 + (3×3) x 2 + 2×3) x 0,065 = 36 x 0,065 = 2,34 m³.
3. Longitud total de la tubería (10 m de la casa): L = (10 + 3) + 10% = 15 m.
4. Número de rodillas – 6 piezas.

Nombre	Unidad Rdo.	Cant.	Precio	Total, frotar.
Ladrillo rojo macizo	cachorro. metro	2,3	7000	16000
Tubos 250 mm	correr. metro	15	250	3750
Rodilla	PCS.	6	50	300
Una roca	cachorro. metro	18	1500	27000
Cemento / arena / tesoro. cuadrícula	–	–	–	2000
Gorra	–	–	–	1000
Trabajo:
excavación	cachorro. metro	22,8	300	7000
mampostería del tanque	cachorro. metro	2,3	1000	2300
instalación de tuberías	correr. metro	15	cien	1500
dispositivo de cubierta	PCS.	1	1000	1000
Material total		50.000
Trabajo total		12000
Total material y obra		62000
El costo de 1 metro cuadrado. metro	79550/60	1000

El costo de la piedra para llenar el tanque puede variar según la región de construcción..

Como se puede ver en los cálculos, el costo final del aire acondicionado 1 m² es diferente para ambas opciones. El principal factor de elección es el nivel de presencia de agua subterránea. Si es alto, menos de 3 m, entonces no funcionará para construir un intercambiador de calor de búnker. Ajuste de tubería incluso con un GWL de 1,5 metros.

Instalando los ventiladores

El sistema que aquí se presenta prevé el funcionamiento sincrónico de dos ventiladores de conducto, suministro y escape, instalados en cada salida de aire de la habitación. Esto hace posible suministrar rápidamente aire fresco a la habitación y eliminar el aire caliente. Para una ventilación eficaz, es suficiente una potencia de ventilador de 100 W cada uno. Al elegir un ventilador, preste atención al nivel de ruido durante su funcionamiento.

Costo operativo estimado

Si ventila cada habitación tres veces al día durante 20 minutos, obtenemos 1 hora de funcionamiento de 8 ventiladores de 0,1 kW. Esto es menos de 1 kWh por día. Por mes – 30 kW. A un precio de 5 rublos / kW, esto será de 150 rublos / mes..

La vida útil de los recuperadores y conductos de ventilación en el hogar está limitada por la vida útil del material. Para elementos subterráneos – a partir de 50 años, para interiores – ilimitado.

El sistema no requiere mantenimiento (a excepción de los ventiladores, cada 5 años).

Perspectivas

El esquema descrito puede convertirse en la base de un sistema de aire acondicionado más complejo. Se pueden incluir elementos adicionales gradualmente en él: filtros, carpas de calefacción y refrigeración, ventiladores más potentes, unidades de control automático y otros. La mezcla de aire preparada bajo tierra tiene una temperatura estable no solo en verano sino también en invierno, por lo que puede usarse para calefacción..