Resfriar o ar no verão é uma das principais preocupações do proprietário. Como usar a energia que nos cerca para esse fim e tornar o ar condicionado praticamente gratuito, este artigo contará..
A importância da ventilação dificilmente pode ser superestimada. Não repetiremos o que foi descrito muitas vezes e nos concentraremos em nossa própria tarefa – resfriar e refrescar o ar da casa. Os sistemas de ventilação tradicionais podem ser bastante caros para o dispositivo devido ao custo dos componentes e conjuntos, bem como ao custo do trabalho de instalação qualificado.
Durante a operação, eles consomem uma quantidade significativa de eletricidade, principalmente para resfriar a massa de ar, geram muito calor e criam ruído. O sistema descrito neste artigo é fácil de instalar, economiza energia, não requer habilidades especiais e é intuitivo. Ressalta-se desde já que por sua simplicidade possui funções limitadas, porém prevê a modernização em qualquer local e no momento oportuno..
No nosso caso, o termo “recuperação” é sinônimo da palavra “troca de calor”, portanto os conceitos “recuperador” e “trocador de calor” são intercambiáveis. No nível físico, o processo consiste no resfriamento / aquecimento do ar, na alteração de sua temperatura devido ao consumo de energia térmica e, em seguida, na mistura. Como e por que isso acontece, consideraremos mais a fundo..
Fonte de energia estável
Em busca do objetivo de baixar a temperatura da sala no verão, é razoável fazer a pergunta: “Para onde dar a energia do ar atmosférico aquecido? Como resfriar? ” Aqui, as forças da natureza vêm em nosso auxílio. O fato de a temperatura do solo ser constante a uma determinada profundidade será nosso principal argumento para justificar a eficiência energética do sistema..
O solo é capaz de trocar energia indefinidamente – para resfriar e aquecer qualquer meio (ar, água), mas apenas para sua própria temperatura em uma determinada profundidade, que permanece constante devido à relativa estabilidade do núcleo terrestre.
Prática internacional
Claro, estamos longe de ser os primeiros que decidiram usar a energia infinita e livre da Terra. Nos países europeus, normalmente chamados de desenvolvidos (Alemanha, Suécia, Bélgica, etc.), essa energia é utilizada desde o início do século passado. Os sucessos alcançados neste campo são impressionantes.
Os sistemas de transferência de calor para água abaixo do nível do solo são chamados de “bombas de calor”. Esses dispositivos subterrâneos e subaquáticos aquecem e resfriam toda a casa. Projetos padrão foram desenvolvidos para qualquer edifício e é possível transferir uma casa de um sistema de ar condicionado tradicional (gás, elétrico) para bombas de calor. De forma semelhante, mas mais primitiva, essa energia é utilizada em nosso país, organizando o armazenamento subterrâneo de produtos (adegas)..
Por que um trocador de calor natural é bom
O funcionamento do nosso recuperador é baseado no mesmo processo físico das bombas de calor. Com foco na economia, usamos este princípio, resumindo-o às nossas próprias necessidades e realidades locais.
Tarefas que um recuperador autônomo adaptado pode resolver:
- Ventilação natural constante com portas e janelas fechadas.
- Substituição rápida do ar interno por ar fresco.
- Resfriamento de ar interno.
- Preparando a mistura de ar para as ações subsequentes.
Benefícios:
- Respeito ao meio ambiente absoluto. Durante a instalação e operação do sistema básico, materiais tóxicos não são usados e nenhuma emissão térmica para a atmosfera ocorre.
- Segurança. O recuperador não utiliza motores elétricos (potência acima de 100 W), agentes químicos, alta tensão.
- Simplicidade e baixo custo. Para ventilação forçada, apenas ventiladores de 100 W de baixa potência são usados. A ventilação ocorre naturalmente.
- O oxigênio não é queimado durante a operação.
- Baixo nível de ruído.
Desvantagens:
- o sistema básico não prevê filtração, controle de umidade, aquecimento ou outro processamento da mistura de ar (mas permite a possibilidade de instalação do equipamento correspondente posteriormente).
Sistema simples e direto
Um trocador de calor autônomo para uma casa de campo é um sistema de dutos de ventilação, parcialmente enterrados, incluídos no circuito de alimentação e exaustão. Para criar tal “ar condicionado”, não é necessário compreender as complexidades dos fenômenos físicos. Você só precisa saber se funciona. Você pode verificar isso descendo no calor para qualquer porão, poço ou metrô.
O princípio de funcionamento é o seguinte:
- O ar atmosférico passa através de tubos colocados no solo com uma temperatura constante (geralmente de +4 a +10 ° С).
- Na parte subterrânea, o solo frio absorve a energia térmica do ar aquecido.
- O ar resfriado é fornecido através de dutos de ventilação para as instalações da casa.
- Ao mesmo tempo, o exaustor remove a mistura de ar saturado e aquecido (“ar velho”) da sala.
De acordo com o princípio de construção, tais sistemas são divididos em dois tipos principais: tubulação e bunker.
Tubulação – consiste inteiramente em tubos. O design pode ser variado dependendo das condições do local. Adequado no caso de reconstrução de uma casa sem um porão espaçoso, mas vai precisar de muita terraplenagem.
Bunker ou pedra – o trocador de calor é um bunker cheio de pedras grandes. Ocupa menos espaço do que o cano (você pode organizá-lo no porão da casa). Requer um porão ou quarto subterrâneo. A melhor opção para novas construções.
Criamos um sistema interno de dutos de ventilação em casa
Em ambos os casos, os dutos de ventilação dentro da casa serão aproximadamente os mesmos. Vamos começar com eles.
O sistema primitivo de suprimento e exaustão é representado por dutos de ventilação externos e internos, conectados em uma rede. As saídas de ar estão localizadas nos cantos diagonais opostos superiores dos quartos. Em um – o influxo, no outro – o escapamento. Em um prédio térreo, os dutos de ar principais podem ser localizados no sótão. Num edifício de dois pisos, as condutas de insuflação e exaustão do primeiro piso vão correr em condutas que se enquadram na decoração interior e, no segundo piso – pelo sótão. A localização dos dutos de ar principais deve ser determinada para cada casa individualmente, levando em consideração o layout (localização das paredes e divisórias).
Conselho. Instalações em que se recomenda o abastecimento e a ventilação exaustora: sala de estar, quarto, creche, cozinha, sala de jantar, escritórios, despensa, sanitários, ginásio. Nas casas de banho e WC – apenas um exaustor. Não é necessário em todos os corredores, vestíbulos, salões e galerias.
Regras para cálculo do sistema de dutos de ventilação internos:
- Tubo de esgoto com 250 mm de diâmetro para distribuição de canais de abastecimento e saídas combinadas. Consumo estimado – dois comprimentos da casa + altura ao longo do andar superior + 20%.
- Tubo de esgoto (cinza) com diâmetro de 150 mm. Consumo estimado – três vezes o comprimento da casa + 20%. Para uma casa de dois andares com área útil igual + 50%.
- Fixadores de tubo (com base no material da parede) à taxa de 1 pc. 70 cm.
- Isolamento (lã mineral enrolada) – 1 rolo.
- Espuma, selante, grades decorativas.
- Joelhos, revisões, acoplamentos (1 peça por 70 cm).
Atenção! Não use cotovelos de 90 °, pois isso obstruirá a passagem de ar e criará ruído. Combine cotovelos de 45 ° (seguindo o exemplo de um esgoto).
Se for planejado instalar um recuperador de tubos em um prédio de um andar, o duto de abastecimento sairá do solo para uma caixa com isolamento térmico fora do prédio e entrará no sótão. Em um de dois andares, é melhor trazê-lo para o prédio na parte inferior do primeiro andar e instalar um canal interno vertical (distribuição), que será conduzido para o sótão.
Ao instalar uma opção de bunker no porão de um edifício, o canal de distribuição vertical sairá do bunker diretamente para a sala. É possível montá-lo fora.
Um exemplo de cálculo do consumo de materiais para o dispositivo de canais internos em casa
Tomemos, como exemplo, uma casa térrea com uma área ventilada estimada de 60 m2.2, que terá aproximadamente 100 m2 área total e dimensões aproximadas 8×12 m:
- Tubo 250 mm: 2 x 12 + 3 + 20% = 32 m.
- Tubo 150 mm: 3 x 12 + 20% = 43 m.
- Fixadores: 32 + 43 / 0,7 = 107 pcs.
- Cotovelos, revisões, acoplamentos – tome para 1 peça por 3 m: 32 + 43/3 = 55/3 = 20 pcs.
- Treliças: 8 unid. (2 para cada quarto).
- Interruptores: 4 pcs.
- Espuma, selante.
Nome Unidade rev. Qty Preço Total, esfregue. Tubo 250 mm corre. m 32 200 6400 Tubo 150 mm corre. m 43 150 6450 Cotovelos, revisões, acoplamentos PCS. 20 40 800 Fixadores PCS. cem trinta 3000 Decoração treliça PCS. 4 cem 400 Switches 2-cl. PCS. 4 120 500 Isolamento pacote. 1 1000 1000 Espuma, selante, outro 1000 Material total 19550 Trabalho 5000 Material total e trabalho 24550 Trocador de calor de tubo
Para não complicar os cálculos com cálculos matemáticos, iremos disponibilizar os dados dos testes já realizados de forma média, ou melhor, seus resultados.
O princípio básico que deve ser observado ao criar um sistema de tubos é que pelo menos um tubo de um canal subterrâneo deve cair em uma sala. Isso facilitará o funcionamento dos ventiladores devido à pressão atmosférica. Agora resta colocar o número necessário de tubos na parte subterrânea do local. Eles podem ser colocados separadamente ou combinados em um canal comum (250 mm).
Nesta descrição, propomos levar em consideração não a carga máxima, quando todos os cômodos são ventilados forçadamente ao mesmo tempo, mas a carga média, que será fornecida com ventilação periódica regular de diferentes cômodos (como é o caso na vida real). Isso significa que não há necessidade de produzir um canal separado para cada sala. É suficiente levar dutos de ar de 150 mm de cada sala para um canal comum de 250 mm. O número de canais comuns é retirado do cálculo de um canal por 60 m2.
Criamos um campo de recuperação
Layout recomendado da parte subterrânea do trocador de calor de tubo:
Esquema do dispositivo recuperador de tubos: 1 – ventilador; 2 – canal em uma trincheira? 250 mm; 3 – fileiras de tubos – 250 mm; 4 – campo de recuperação.
Primeiro, você precisa escolher a localização dos tubos (campo de recuperação). Quanto maior o comprimento dos tubos colocados, mais eficiente será o resfriamento do ar. De referir que, após a conclusão das obras, esta área pode ser utilizada para plantio de plantas, paisagismo ou parque infantil. Sob nenhuma circunstância plante árvores no campo de recuperação:
- Escavamos o solo até a profundidade de congelamento mais 0,4 m.
- Colocamos tubos de 250 mm com um passo de pelo menos 700 mm ao longo do eixo.
- Levamos as entradas de ar a uma altura de 1 m. É desejável que estejam em um local à sombra, mas bem ventilado.
- Com a ajuda de cotovelos e adaptadores, combinamos em um canal comum de 250 mm, que é conectado ao sistema de ventilação da casa (veja acima).
Atenção! Na parte subterrânea, use canos especiais para esgoto de terra grossa. Eles não precisam ser isolados termicamente, mas simplesmente cobertos com terra, derramando água. Somente a concretagem é permitida se necessário.
Cálculo da quantidade de trabalho e consumo de material:
- Para o campo de recuperação, tomamos uma área de 15×6 m com uma área de 90 m2.
- O volume do poço da fundação a uma profundidade de congelamento de 0,8 m será: Vgato = (0,8 + 0,4) x 60 = 72 m3.
- Volume da trincheira com 40 cm de largura (10 m da casa): Vtr = 1,2 x 0,4 x 10 = 4,8 m3.
- Volume total de terraplenagem: Vtotal = Vgato + Vtr = 72 + 4,8 = 77 m3.
- Seções de 15 m: Nneg = a / 0,7 = 6 / 0,7 = 9 pcs., onde a é a largura do campo.
- Comprimento total do tubo: L = Nneg x 15 + 10 = 9 x 15 + 10 = 145 metros lineares. m.
- O consumo de cotovelos, acoplamentos, adaptadores é aceito 2 pçs. x 15 m = 30 pcs.
Conselho. Quanto mais fundo for colocado o trocador de calor, mais eficiente será sua operação. Mais de uma camada é permitida.
Nome Unidade rev. Qty Preço Total, esfregue. Solo de tubo de esgoto 250 mm corre. m 150 250 37500 Cotovelos, acoplamentos, adaptadores PCS. trinta 50 15000 Escavação: escavação filhote. m 77 300 23000 preenchimento filhote. m 70 150 10500 Trabalho de instalação de tubos 3000 Material total 52500 Trabalho total 36500 Trabalho e material total 89000 Custo de 1 sq. m 89000/60 1500 Trocador de calor Bunker
Se a casa tiver porões desocupados, eles também podem ser usados para construir um bunker (ar ou tanque de troca de calor) para um trocador de calor de pedra. Sua ação é baseada no conteúdo de energia da pedra – ela gradualmente pega a temperatura ambiente e equilibra o fluxo de ar que passa. Se não houver espaço livre no porão, o bunker pode ser arranjado em um local fora da casa.
Diagrama do dispositivo do trocador de calor do bunker: 1 – ventilador; 2 – tubo O250 mm; 3 – proteção; 4 – pedra O200-450 mm; 5 – paredes de tijolos; 6 – capa
Em um determinado local, um poço está cavando cerca de 2x3x3 m de tamanho. Uma trincheira é feita da saída do canal comum do sistema de ventilação da casa até o poço do futuro reservatório, um tubo de 250 mm é colocado nele a uma profundidade de 140 cm, através do qual o ar resfriado será removido do bunker. Ao longo da parede, à qual se aproxima a vala, uma ranhura vertical é colocada no fundo sob um tubo com um diâmetro de 250 mm. Em seguida, o fundo é disposto com tijolos ou concreto. O fundo do tanque de ar deve ser pelo menos 1 metro mais profundo do que o nível de congelamento do solo.
Atenção! Após a instalação do fundo da tremonha, deve ser colocado um tubo ramal de 250 mm.
O início do tubo ramificado se projeta da parede em 1/3 da distância até a parede oposta e é forrado com proteção de tijolo. Uma grade de proteção é instalada na entrada.
Enchemos o tanque
É melhor colocar as paredes de tijolos ou moldar de concreto (sem escória!), Uma vez que esses materiais conduzem a temperatura melhor do que outros. O bloco de concreto não funcionará por causa de suas propriedades de isolamento térmico. As paredes e o fundo devem ser totalmente impermeabilizados (material de cobertura) por fora e rebocados por dentro para evitar a penetração de matéria orgânica ou umidade. A altura das paredes vai até ao nível do solo menos 20 cm. No topo de qualquer parede, é colocada uma entrada e são instalados tubos de entrada de ar. Para facilitar o funcionamento dos ventiladores, recomendamos a instalação de 3 peças..
Após o endurecimento da argamassa, a tremonha deve ser preenchida com grandes pedras de seixo. Tamanhos de 200 a 450 mm de diâmetro. A pedra deve estar limpa de matéria orgânica, lavada.
O tanque é coberto por uma “tampa” feita de piso de tábuas maciças sobre vigas de madeira, revestida com materiais impermeabilizantes. Sod é colocado em cima. Em seguida, o tubo do ramal é conectado ao sistema de ventilação da casa (ao duto de ventilação comum) e o preenchimento é realizado.
Cálculo da quantidade de trabalho e consumo de material:
- Com um tanque de ar de 2×3 me uma profundidade de 3 m, o volume do solo (terraplanagem e pedra para enchimento) será: V = 2x3x3 = 18 m3 + Vtr = 22,8 m3.
- Volume de alvenaria: VTesouro = Sparedes + Sinferior x 0,125 = ((2×3) x 2 + (3×3) x 2 + 2×3) x 0,065 = 36 x 0,065 = 2,34 m3.
- Comprimento total do tubo (10 m da casa): L = (10 + 3) + 10% = 15 m.
- Número de joelhos – 6 peças.
Nome Unidade rev. Qty Preço Total, esfregue. Tijolo vermelho sólido filhote. m 2,3 7000 16.000 Tubos 250 mm corre. m 15 250 3750 Joelho PCS. 6 50 300 Uma pedra filhote. m 18 1500 27000 Cimento / areia / tesouro. rede – – – 2000 Boné – – – 1000 Trabalho: escavação filhote. m 22,8 300 7000 alvenaria de tanque filhote. m 2,3 1000 2300 colocação de tubo corre. m 15 cem 1500 dispositivo de cobertura PCS. 1 1000 1000 Material total 50.000 Trabalho total 12.000 Material total e trabalho 62000 Custo de 1 sq. m 79550/60 1000 O custo da pedra para encher o tanque pode variar dependendo da região de construção.
Como pode ser visto nos cálculos, o custo final do ar condicionado de 1 m2 é diferente para ambas as opções. O principal fator de seleção é o nível de ocorrência da água subterrânea. Se for alto, menos de 3 m, então não funcionará construir um trocador de calor de bunker. Ajuste de tubulação mesmo com um GWL de 1,5 metros.
Instalando os ventiladores
O sistema aqui apresentado prevê a operação síncrona de dois ventiladores de duto – alimentação e exaustão – instalados em cada saída de ar da sala. Isso torna possível fornecer rapidamente ar fresco fresco para a sala e remover o ar aquecido. Para uma ventilação eficaz, uma potência de ventilador de 100 W cada é suficiente. Ao escolher um ventilador, preste atenção ao nível de ruído durante seu funcionamento.
Custo operacional estimado
Se você ventilar cada ambiente três vezes ao dia por 20 minutos, teremos 1 hora de operação de 8 ventiladores de 0,1 kW. Isso é menos de 1 kWh por dia. Por mês – 30 kW. A um preço de 5 rublos / kW, isso será 150 rublos / mês.
A vida útil dos recuperadores e dutos de ventilação em casa é limitada pela vida útil do material. Para elementos subterrâneos – a partir de 50 anos, para internos – ilimitado.
O sistema não requer manutenção (exceto para ventiladores – uma vez a cada 5 anos).
Perspectivas
O esquema descrito pode se tornar a base para um sistema de ar condicionado mais complexo. Elementos adicionais podem ser gradualmente incluídos nele – filtros, tendas de aquecimento e resfriamento, ventiladores mais potentes, unidades de controle automático e outros. A mistura de ar preparada no subsolo tem temperatura estável não só no verão, mas também no inverno, portanto pode ser utilizada para aquecimento..
Recuperador natural ou ar condicionado grátis para uma casa de campo
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Sistemas de engenharia Conteúdo material
Qual seria a opção mais adequada para uma casa de campo, considerando a recuperação natural ou a utilização de um ar condicionado grátis? Gostaria de saber quais são os benefícios e desvantagens de cada opção, levando em consideração o conforto térmico, a sustentabilidade e os custos envolvidos. Qual seria a melhor escolha para garantir um ambiente agradável e econômico? Agradeço desde já pelas informações.