Points d’article
- Source d’énergie stable
- Pratique internationale
- Pourquoi un échangeur de chaleur naturel est bon
- Système simple et direct
- Nous créons un système interne de conduits de ventilation à la maison
- Un exemple de calcul de la consommation de matériaux pour le dispositif de canaux internes à la maison
- Échangeur de chaleur à tubes
- Nous créons un champ de récupération
- Échangeur de chaleur de soute
- Nous remplissons le réservoir
- Installation des ventilateurs
- Coût d’exploitation estimé
- Points de vue
Refroidir l’air en été est l’une des principales préoccupations du propriétaire. Comment utiliser l’énergie qui nous entoure à cette fin et rendre la climatisation pratiquement gratuite, cet article le dira..
L’importance de la ventilation peut difficilement être surestimée. Nous ne répéterons pas ce qui a été décrit plusieurs fois et nous nous concentrerons sur notre propre tâche: refroidir et rafraîchir l’air de la maison. Les systèmes de ventilation traditionnels peuvent être assez coûteux pour l’appareil en raison du coût des composants et des assemblages, ainsi que du coût des travaux d’installation qualifiés.
En fonctionnement, ils consomment une quantité importante d’électricité, notamment pour refroidir la masse d’air, génèrent beaucoup de chaleur et créent du bruit. Le système décrit dans cet article est facile à installer, économe en énergie, ne nécessite aucune compétence particulière et est intuitif. Il convient de noter tout de suite qu’en raison de sa simplicité, il a des fonctions limitées, mais il permet une modernisation sur n’importe quel site à tout moment opportun..
Dans notre cas, le terme «récupération» est synonyme du mot «échange thermique», donc les concepts «récupérateur» et «échangeur de chaleur» sont interchangeables. Au niveau physique, le procédé consiste à refroidir / chauffer l’air, à changer sa température en raison de la consommation d’énergie thermique, puis à se mélanger. Comment et pourquoi cela se produit, nous examinerons plus en détail..
Source d’énergie stable
Dans la poursuite de l’objectif d’abaisser la température dans la pièce en été, il est raisonnable de se poser la question: «Où donner l’énergie de l’air atmosphérique chauffé? Comment le refroidir? » Ici, les forces de la nature viennent à notre aide. Le fait que la température du sol soit constante à une certaine profondeur sera notre principal argument pour justifier l’efficacité énergétique du système..
Le sol est capable d’échanger de l’énergie à l’infini – pour refroidir et chauffer n’importe quel milieu (air, eau), mais uniquement à sa propre température à une profondeur donnée, qui reste constante en raison de la stabilité relative du noyau terrestre..
Pratique internationale
Bien sûr, nous sommes loin d’être les premiers à avoir décidé d’utiliser l’énergie infinie et gratuite de la Terre. Dans les pays européens, généralement appelés développés (Allemagne, Suède, Belgique, etc.), cette énergie est utilisée depuis le début du siècle dernier. Les succès obtenus dans ce domaine sont impressionnants.
Les systèmes de transfert de chaleur pour l’eau souterraine sont appelés «pompes à chaleur». Ces appareils souterrains et sous-marins chauffent et refroidissent toute la maison. Des projets standard ont été développés pour n’importe quel bâtiment et il est possible de transférer une maison d’un système de climatisation traditionnel (gaz, électrique) à des pompes à chaleur. De manière similaire, mais plus primitive, cette énergie est utilisée dans notre pays, organisant le stockage souterrain des produits (caves).
Pourquoi un échangeur de chaleur naturel est bon
Le fonctionnement de notre récupérateur est basé sur le même processus physique que dans les pompes à chaleur. En nous concentrant sur l’économie, nous utilisons ce principe en le résumant à nos propres besoins et réalités locales.
Tâches qu’un récupérateur autonome adapté peut résoudre:
- Ventilation naturelle constante avec portes et fenêtres fermées.
- Remplacement rapide de l’air intérieur par de l’air frais.
- Refroidissement par air intérieur.
- Préparation du mélange d’air pour les actions ultérieures.
Avantages:
- Respect de l’environnement absolu. Pendant l’installation et le fonctionnement du système de base, aucun matériau toxique n’est utilisé et aucune émission thermique dans l’atmosphère ne se produit.
- Sécurité. Le récupérateur n’utilise pas de moteurs électriques (plus de 100 W), d’agents chimiques, de haute tension.
- Simplicité et faible coût. Pour la ventilation forcée, seuls des ventilateurs de faible puissance de 100 W sont utilisés. La ventilation se fait naturellement.
- L’oxygène n’est pas brûlé pendant le fonctionnement.
- Faible niveau de bruit.
Désavantages:
- le système de base ne prévoit pas de filtration, de contrôle de l’humidité, de chauffage ou autre traitement du mélange d’air (mais permet la possibilité d’installer l’équipement correspondant plus tard).
Système simple et direct
Un échangeur de chaleur autonome pour une maison de campagne est un système de conduits de ventilation, partiellement enterré, inclus dans le circuit de ventilation d’alimentation et d’extraction. Afin de créer un tel «conditionneur», il n’est pas nécessaire de comprendre les subtilités des phénomènes physiques. Vous avez juste besoin de savoir que cela fonctionne. Vous pouvez le vérifier en descendant dans la chaleur dans n’importe quel sous-sol, puits ou métro.
Le principe de fonctionnement est le suivant:
- L’air atmosphérique passe à travers des tuyaux posés dans le sol avec une température constante (généralement de +4 à +10 ° С).
- Dans la partie souterraine, le sol frais absorbe l’énergie thermique de l’air chauffé.
- L’air refroidi est acheminé par des conduits de ventilation vers les locaux de la maison.
- En même temps, le ventilateur d’extraction élimine le mélange d’air saturé et chauffé («air ancien») de la pièce.
Selon le principe de construction, ces systèmes sont divisés en deux types principaux: tuyau et bunker.
Pipe – se compose entièrement de tuyaux. La conception peut être modifiée en fonction des conditions du site. Convient en cas de reconstruction d’une maison sans sous-sol spacieux, mais il faudra beaucoup de terrassements.
Bunker ou pierre – l’échangeur de chaleur est un bunker rempli de grosses pierres. Prend moins de place que le tuyau (vous pouvez l’aménager au sous-sol de la maison). Nécessite un sous-sol ou une salle souterraine. La meilleure option pour une nouvelle construction.
Nous créons un système interne de conduits de ventilation à la maison
Dans les deux cas, les conduits de ventilation à l’intérieur de la maison seront à peu près les mêmes. Commençons par eux.
Le système de ventilation primitive d’alimentation et d’extraction est représenté par des conduits de ventilation externes et internes, connectés en un seul réseau. Les sorties d’air sont situées dans les coins supérieurs diagonalement opposés des pièces. Dans l’un – l’afflux, dans l’autre – l’échappement. Dans un bâtiment d’un étage, les conduits principaux peuvent être situés dans le grenier. Dans un immeuble de deux étages, les conduits de soufflage et d’évacuation d’air du premier étage passeront dans des conduits qui s’intègrent dans la décoration intérieure, et au deuxième étage, à travers le grenier. L’emplacement des principaux conduits d’air doit être déterminé pour chaque maison individuellement, en tenant compte de la disposition (emplacement des murs et des cloisons).
Conseil. Locaux où l’alimentation et la ventilation par aspiration sont recommandées: salon, chambre, crèche, cuisine, salle à manger, bureaux, cellier, salles de loisirs, salle de sport. Dans les salles de bains et toilettes – seulement un échappement. Pas du tout nécessaire dans les couloirs, vestibules, halls et loggias.
Règles de calcul du système de conduits de ventilation internes:
- Tuyau d’égout d’un diamètre de 250 mm pour la distribution des canaux d’alimentation et de sortie combinés. Consommation estimée – deux longueurs de la maison + hauteur le long de l’étage supérieur + 20%.
- Tuyau d’égout (gris) d’un diamètre de 150 mm. Consommation estimée – trois fois la longueur de la maison + 20%. Pour une maison de deux étages avec une surface de plancher égale + 50%.
- Fixations de tuyaux (en fonction du matériau du mur) à raison de 1 pc. 70 cm.
- Isolation (laine minérale roulée) – 1 rouleau.
- Mousse, scellant, grilles décoratives.
- Genoux, révisions, accouplements (1 pièce par 70 cm).
Attention! N’utilisez pas de coudes à 90 ° car cela obstruerait le passage de l’air et créerait du bruit. Combinez les coudes à 45 ° (similaire aux égouts).
S’il est prévu d’aménager un récupérateur de canalisations dans un bâtiment d’un étage, le conduit d’alimentation sortira du sol dans une boîte isolée thermiquement à l’extérieur du bâtiment et entrera dans le grenier. Dans un étage à deux étages, il est préférable de l’amener dans le bâtiment au bas du premier étage et d’installer un canal vertical (de distribution) interne, qui sera ensuite conduit dans le grenier.
Lors de l’installation d’une option de bunker au sous-sol d’un bâtiment, le canal de distribution vertical sortira du bunker directement dans la pièce. Il est possible de le monter à l’extérieur.
Un exemple de calcul de la consommation de matériaux pour le dispositif de canaux internes à la maison
Prenons comme exemple une maison de plain-pied avec une surface ventilée estimée à 60 m22, qui aura environ 100 m2 superficie totale et dimensions approximatives 8×12 m:
- Tuyau 250 mm: 2 x 12 + 3 + 20% = 32 m.
- Tuyau 150 mm: 3 x 12 + 20% = 43 m.
- Attaches: 32 + 43 / 0,7 = 107 pièces.
- Coudes, révisions, accouplements – prenez pour 1 pièce par 3 m: 32 + 43/3 = 55/3 = 20 pièces.
- Treillis: 8 pcs. (2 pour chaque chambre).
- Commutateurs: 4 pièces.
- Mousse, mastic.
Nom Unité tour. Qté Prix Total, frotter. Tuyau 250 mm courir. m 32 200 6400 Tuyau 150 mm courir. m 43 150 6450 Coudes, révisions, accouplements PCS. 20 40 800 Attaches PCS. cent 30 3000 Décor de treillis PCS. 4 cent 400 Interrupteurs 2 cl. PCS. 4 120 500 Isolation pack. 1 1000 1000 Mousse, scellant, autre 1000 Matériel total 19550 Emploi 5000 Total matériel et travail 24550 Échangeur de chaleur à tubes
Afin de ne pas compliquer les calculs avec des calculs mathématiques, nous fournirons les données des tests déjà réalisés sous une forme moyennée, ou plutôt leurs résultats..
Le principe de base à respecter lors de la création d’un système de tuyaux est qu’au moins un tuyau d’un canal souterrain doit tomber sur une pièce. Cela facilitera le fonctionnement des ventilateurs en raison de la pression atmosphérique. Il reste maintenant à placer le nombre de tuyaux requis dans la partie souterraine du site. Ils peuvent être installés individuellement ou combinés dans un canal commun (250 mm).
Dans cette description, nous proposons de prendre en compte non pas la charge maximale, lorsque toutes les pièces sont ventilées de force en même temps, mais la charge moyenne, qui sera alimentée par une ventilation périodique régulière des différentes pièces (comme c’est le cas dans la vraie vie). Cela signifie qu’il n’est pas nécessaire de sortir un canal séparé pour chaque pièce. Il suffit d’amener des conduits d’air de 150 mm de chaque pièce à un canal commun de 250 mm. Le nombre de canaux communs est tiré du calcul d’un canal par 60 m2.
Nous créons un champ de récupération
Disposition recommandée de la partie souterraine de l’échangeur de chaleur à tubes:
Schéma du dispositif récupérateur à tubes: 1 – ventilateur; 2 – canal dans une tranchée? 250 mm; 3 – rangées de tuyaux? 250 mm; 4 – champ de récupération.
Tout d’abord, vous devez choisir l’emplacement des tuyaux (champ de récupération). Plus la longueur des tuyaux posés est grande, plus le refroidissement par air sera efficace. Il est à noter qu’après les travaux, cette zone peut être utilisée pour la plantation de végétaux, l’aménagement paysager ou une aire de jeux. En aucun cas, planter des arbres dans le champ de récupération:
- Nous creusons le sol jusqu’à la profondeur de congélation plus 0,4 m.
- Nous posons des tuyaux de 250 mm avec un pas d’au moins 700 mm le long de l’axe.
- Nous portons les prises d’air à une hauteur de 1 m, il est souhaitable qu’elles soient dans un endroit ombragé mais bien ventilé.
- À l’aide de coudes et d’adaptateurs, nous les combinons dans un canal commun de 250 mm, qui est connecté au système de ventilation de la maison (voir ci-dessus).
Attention! Dans la partie souterraine, utilisez des tuyaux d’égout spéciaux en terre à paroi épaisse. Ils n’ont pas besoin d’être isolés thermiquement, mais simplement recouverts de terre, renversant de l’eau. Seul le bétonnage est autorisé si nécessaire.
Calcul de la quantité de travail et de la consommation de matière:
- Pour le champ de récupération, nous prenons une zone de 15×6 m avec une superficie de 90 m2.
- Le volume de la fosse de fondation avec une profondeur de congélation de 0,8 m sera: Vchat = (0,8 + 0,4) x 60 = 72 m3.
- Volume de tranchée de 40 cm de large (à 10 m de la maison): Vtr = 1,2 x 0,4 x 10 = 4,8 m3.
- Volume total des terrassements: Vtotal = Vchat + Vtr = 72 + 4,8 = 77 m3.
- Sections de 15 m: Nnég = a / 0,7 = 6 / 0,7 = 9 pièces., où a est la largeur du champ.
- Longueur totale du tuyau: L = Nnég x 15 + 10 = 9 x 15 + 10 = 145 mètres linéaires. m.
- La consommation de coudes, accouplements, adaptateurs est acceptée 2 pièces x 15 m = 30 pièces.
Conseil. Plus l’échangeur de chaleur est posé en profondeur, plus son fonctionnement sera efficace. Plus d’un niveau est autorisé.
Nom Unité tour. Qté Prix Total, frotter. Tuyau d’égout 250 mm de sol courir. m 150 250 37500 Coudes, accouplements, adaptateurs PCS. 30 50 15 000 Les fouilles: les fouilles lionceau. m 77 300 23 000 remblayage lionceau. m 70 150 10500 Travaux d’installation de tuyaux 3000 Matériel total 52500 Travail total 36500 Travail total et matériel 89 000 Le coût de 1 m2 m 89000/60 1500 Échangeur de chaleur de soute
Si la maison a des sous-sols inoccupés, ils peuvent également être utilisés pour construire un bunker (réservoir d’échange d’air ou de chaleur) pour un échangeur de chaleur en pierre. Son action est basée sur le contenu énergétique de la pierre – elle capte progressivement la température ambiante et équilibre le flux d’air qui passe. S’il n’y a pas d’espace libre au sous-sol, le bunker peut être aménagé sur un site à l’extérieur de la maison.
Schéma de l’appareil échangeur de chaleur de soute: 1 – ventilateur; 2 – tuyau O250 mm; 3 – protection; 4 – pierre O200-450 mm; 5 – murs de briques; 6 – couverture
À un certain endroit, une fosse creuse d’environ 2x3x3 m Une tranchée est faite de la sortie du canal commun du système de ventilation de la maison à la fosse du futur réservoir, un tuyau de 250 mm y est posé sur une profondeur de 140 cm, à travers lequel l’air refroidi sera évacué du bunker. Le long du mur, auquel la tranchée est venue, une rainure verticale est posée vers le bas pour un tuyau d’un diamètre de 250 mm. Ensuite, le fond est aménagé avec des briques ou bétonné. Le fond du réservoir d’air doit être au moins 1 mètre plus profond que le niveau de gel du sol.
Attention! Après l’installation du fond de la trémie, un tuyau de dérivation de 250 mm doit être posé.
Le début du tuyau de dérivation dépasse du mur de 1/3 de la distance par rapport au mur opposé et est revêtu d’une protection en brique. Une grille de protection est installée sur l’entrée.
Nous remplissons le réservoir
Il est préférable de poser les murs en brique ou en béton (pas de laitier!), Car ces matériaux conduisent mieux la température que d’autres. Le parpaing ne fonctionnera pas en raison de ses propriétés d’isolation thermique. Les murs et le fond doivent être parfaitement imperméabilisés (feutre de toiture) de l’extérieur et enduits de l’intérieur pour éviter la pénétration de matière organique ou d’humidité. La hauteur des murs est jusqu’au niveau du sol moins 20 cm Une entrée est disposée en haut de tout mur et des tuyaux d’admission d’air sont installés. Pour faciliter le fonctionnement des ventilateurs, nous vous recommandons d’installer 3 pièces..
Une fois le mortier durci, la trémie doit être remplie de gros galets. Tailles de 200 à 450 mm de diamètre. La pierre doit être propre de la matière organique, lavée.
Le réservoir est recouvert d’un «couvercle» fait de solide promenade sur poutres en bois, recouvert de matériaux d’étanchéité. Le gazon est posé sur le dessus. Ensuite, le tuyau de dérivation est connecté au système de ventilation de la maison (au conduit de ventilation commun) et le remblayage est effectué.
Calcul de la quantité de travail et de la consommation de matière:
- Avec une taille de réservoir d’air de 2×3 m et une profondeur de 3 m, le volume de sol (terrassement et pierre pour le remplissage) sera: V = 2x3x3 = 18 m3 + Vtr = 22,8 m3.
- Volume de maçonnerie: VTrésor = Sdes murs + Sbas x 0,125 = ((2×3) x 2 + (3×3) x 2 + 2×3) x 0,065 = 36 x 0,065 = 2,34 m3.
- Longueur totale du tuyau (10 m de la maison): L = (10 + 3) + 10% = 15 m.
- Nombre de genoux – 6 pièces.
Nom Unité tour. Qté Prix Total, frotter. Brique rouge solide lionceau. m 2,3 7000 16 000 Tuyaux 250 mm courir. m 15 250 3750 Le genou PCS. 6 50 300 Un rocher lionceau. m 18 1500 27 000 Ciment / sable / trésor. la grille – – – 2000 Casquette – – – 1000 Emploi: les fouilles lionceau. m 22,8 300 7000 maçonnerie de réservoir lionceau. m 2,3 1000 2300 la pose de canalisations courir. m 15 cent 1500 dispositif de couverture PCS. 1 1000 1000 Matériel total 50 000 Travail total 12 000 Total matériel et travail 62000 Le coût de 1 m2 m 79550/60 1000 Le coût de la pierre pour le remplissage du réservoir peut varier en fonction de la région de construction.
Comme on peut le voir d’après les calculs, le coût final de la climatisation 1 m2 est différent pour les deux options. Le principal facteur de sélection est le niveau d’occurrence des eaux souterraines. S’il est haut, moins de 3 m, la construction d’un échangeur de chaleur de soute ne fonctionnera pas. Tuyauterie même avec un GWL de 1,5 mètre.
Installation des ventilateurs
Le système présenté ici permet le fonctionnement synchrone de deux ventilateurs de conduit – alimentation et évacuation – installés dans chaque sortie d’air de la pièce. Cela permet de fournir rapidement de l’air frais frais dans la pièce et d’éliminer l’air chaud. Pour une ventilation efficace, une puissance de ventilateur de 100 W chacun est suffisante. Lors du choix d’un ventilateur, faites attention au niveau de bruit pendant son fonctionnement.
Coût d’exploitation estimé
Si vous ventilez chaque pièce trois fois par jour pendant 20 minutes, nous obtenons 1 heure de fonctionnement de 8 ventilateurs de 0,1 kW. C’est moins de 1 kWh par jour. Par mois – 30 kW. Au prix de 5 roubles / kW, ce sera 150 roubles / mois.
La durée de vie des récupérateurs et des conduits de ventilation à domicile est limitée par la durée de vie du matériau. Pour éléments souterrains – à partir de 50 ans, pour intérieur – illimité.
Le système ne nécessite aucun entretien (sauf pour les ventilateurs – tous les 5 ans).
Points de vue
Le schéma décrit peut devenir la base d’un système de climatisation plus complexe. Des éléments supplémentaires peuvent y être progressivement intégrés – des filtres, des tentes de chauffage et de refroidissement, des ventilateurs plus puissants, des unités de contrôle automatique et autres. Le mélange d’air préparé sous terre a une température stable non seulement en été mais aussi en hiver, il peut donc être utilisé pour le chauffage..
Quel serait le meilleur choix entre un récupérateur naturel d’air frais ou une climatisation gratuite pour une maison de campagne ? Quels sont les avantages et les inconvénients de chaque option en termes d’efficacité, de coûts d’installation et d’impact sur l’environnement ? J’aimerais examiner ces options avant de prendre ma décision.