Энергоэффективный дом. Использование геотермальной вентиляции

Устройство вентиляции пассивного дома, рассчитанного на суровые климатические условия россии, — одна из основных технических проблем, которую сегодня решают инженеры-строители.

Приточно-вытяжная система вентиляции с рекуперацией отработанного воздуха стала неотъемлемой частью энергоэффективных домов, в том числе и пассивных. КПД таких установок сегодня доходит до рекордных 93% (немецкая установка фирмы Zender). Это значит, что на прогрев свежего воздуха потребуется лишь 7% от расчётной величины. Правда, такими КПД могут похвастаться далеко не все вентустановки: средние показатели чуть переваливают за 55%. Но если говорить о пассивных домах, то согласно стандарту КПД венустановки должно быть больше 75%, иначе их не сертифицировать по немецкому стандарту пассивного дома (в настоящее время стандарт и сертификация добровольные).

ГРУНТ ПОДОГРЕЕТ И ОХЛАДИТ ВОЗДУХ

В то же время существует известный способ повышения КПД вентиляционных систем с помощью энергии земли. По сути, земля - бездонный источник низкопотенциальной энергии, своего рода теплоаккумулятор с температурой 5... 15 °С (в зависимости от региона).
Он способен подогреть воздух зимой, когда его температура ниже +5 °С, тем самым повышая КПД вентустановки, и охладить летом, когда температура начинает превышать комфортные 20...23 °С.

Самый простой способ реализации такого геоконтура - это проложить подающую воздушную трубу в земле на глубине 1-3 м (где температура стабильна и не сильно зависит от сезона) перед входом в вентустановку (рис. 1). Именно таким путём пошли в Германии, встав на путь повышения энергоэффективности после энергетического кризиса 1970-х годов.

НО ЕСТЬ ПРОБЛЕМЫ

Способ геотермального подогрева и охлаждения имеет недостатки. Основной минус эксплуатации таких систем -необходимость ежегодной дезинфекции контура, так как термовлажностный режим в нём предполагает конденсацию влаги и, как следствие, создание благоприятной среды для развития бактерий. Стоимость дезинфекции сопоставима с экономической выгодой от применения геоконтура в течение года, поэтому инженеры начали искать другие способы решения задачи.


Одним из направлений, не получившим развития, было применение антибактериальных труб (с напылением серебра, например). Другим направлением стало применение гидравлического геоконтура, передающего тепло грунта теплоносителю, который в теплообменнике подогревает/охлаждает поступающий в рекуператор воздух. Система оказалась надёжной, энергоэффективной и экономичной,так как не требует больших затрат на обслуживание (рис. 2).

А НУЖЕН ЛИ ГЕОКОНТУР В ПАССИВНОМ ДОМЕ?

Насколько экономически целесообразен геоконтур в пассивном доме, в котором рекуперация энергии достигает 93%? В условиях мягкого европейского климата срок окупаемости таких систем может быть слишком большим. Ведь речь идёт о повышении КПД на 5-10%, правда, появляется возможность летнего кондиционирования. В суровую зиму такой контур необходим не только в пассивных, но и в любых энергоэффективных домах. Без подогрева воздуха перед рекуперацией длительные сильные морозы могут привести к обледенению рекуператоров в европейских вентустановках. С наличием же геоконтура вент-установка оказывается «в родной среде обитания».

СКОЛЬКО МОЖЕТ СЭКОНОМИТЬ ГЕОТЕРМАЛЬНЫЙ КОНТУР

Величина экономии зависит от многих факторов: площади дома, количества проживающих, наличия режимов, в том числе гостевого, нормативов, по которым спроектирована вентсистема (их много -как по странам, так и по уровню комфорта). Мы же будем говорить об удельной экономии, то есть о том, сколько энергии сэкономит нам геоконтур вентиляции на прогреве 1 м3 приточного воздуха.

Грамотно спроектированный геоконтур вентиляции может дать от 0,33 до 0,60 Вт ч энергии на 1 м3 воздуха. Много это или мало? Для любого пассивного дома в нашем климате -в самый раз (как зимой, так и летом), его потери на вентиляцию зимой составляют около 0,6 Вт ч на 1 м3 воздуха. Для домов с ультранизким потреблением энергии на отопление (до 35 кВт-ч/м2 в год) это приемлемо, но может потребоваться дополнительный подогрев/охлаждение воздуха после рекуперации. Для менее энергоэффективных домов такой геоконтур внесёт свою небольшую лепту в энергоэффективность, но, главное, позволит без проблем работать с рекуперацией даже в очень сильные морозы.

В целом обустройство геоконтура при наличии приточно-вытяжной вентиляции экономически целесообразно, даже если не будет полностью покрывать энергетические потребности на подогрев зимой и охлаждение летом.