Геотермальная вентиляция в доме: свежий теплый воздух от природы

Энергоэффективные технологии микроклимата это дорого и сложно

Цены на нефть, газ, электричество постоянно растут, а потребность в энергии не уменьшается. Альтернативные источники энергии давно на слуху, но мало кто знает, как к ним подойти. Существует мнение, что энергоэффективные и автономные технологии микроклимата это сложно и дорого. И во многом это действительно так, ведь подавляющая часть активно продвигаемых сегодня технологий действительно основана на применении дорогостоящего оборудования и материалов, а также требует высококвалифицированного проектирования, монтажа и обслуживания.

В итоге позволить себе иметь в доме свежий воздух с эффективным подогревом и охлаждением могут далеко не все. И большинство жилых домов так и остаются герметичными душными коробками: окошки зимой не открываем – холодно и теплопотери, а летом не открываем, потому что жарко и работает кондиционер, гоняющий по кругу давно уже не пригодный для дыхания воздух. При этом низкое качество воздухообмена может являться причиной множества негативных состояний: быстрая утомляемость, накапливающийся стресс, плохой сон, головные боли, болезни дыхательных путей, недостаток сил и низкий уровень жизненной энергии.

Базы отдыха, ретритные и оздоровительные центры тоже нуждаются в свежем “дыхании”

Это также относится и к любым общественным пространствам. Именно за комфортной и здоровой атмосферой мы идем в подобные места. Но в ретритных, оздоровительных и культурных центрах, базах отдыха и залах для мероприятий вопрос свежего воздуха стоит особо остро из-за больших расходов на его нагрев и охлаждение, а также из-за необходимости устанавливать дорогостоящее оборудование. И как следствие экономии качественная вентиляция становится слабым местом общественных пространств.

А ведь у природы и для премиум и для эконом класса есть решение, как дышать свежо, без лишнего сложного оборудования и чрезмерных расходов. Я говорю о геотермальной системе приточно-вытяжной вентиляции с естественной тягой. В наших проектах жилых домов мы стараемся придерживаться принципа ФЭК – функционально, экономично, красиво. И такая система более чем удовлетворяет этому принципу. Изложу подробнее и по порядку.

Геотермальная пассивная вентиляция – бесплатный воздух и тепло

Эта система использует тепло грунта и работает по основному закону теплообмена – более нагретые тела отдают тепло менее нагретым. Мы пропускаем наружный воздух через каналы в земле, где температура ниже глубины промерзания круглый год находится в пределах от 5 до 10 градусов в зависимости от региона, сезона и типа грунта. Таким образом морозный зимний воздух может подогреваться в грунте градусов на 10-15, сильно облегчая работу системы принудительного нагрева, а летом наоборот – мы фактически получаем природный кондиционер, охлаждая горячий воздух. В цифрах это будет примерно так: зимой с – 20 геотермальное тепло может нагреть воздух до – 5, а летом с + 30 охладить до + 20.

К слову, этот принцип применяет человеком на протяжении всей нашей истории – пещерные и подземные города, египетские пирамиды и дворцы римской империи, европейские замки и российские усадьбы, общественные и административные здания до наших дней.

Естественная гравитационная вентиляция

Работает она за счет разницы температур для перемещения воздушных масс без применения вентиляторов. Подъем горячего воздуха наверх осуществляется за счет того, что у него более низкое давление. Чтобы обеспечить достаточную тягу в летний и переходный периоды, когда перепад температур на улице и в доме становится незначительным, в верхней точке вентиляционного канала над крышей монтируется дефлектор. Это аэродинамическое устройство, создающее дополнительное разряжение в канале.

Конечно, всегда есть вариант установить вентилятор на вытяжной канал. Это позволит создавать постоянную и контролируемую тягу, но тогда система станет энергозависимой и в случае пропадания электричества, вся вентиляция в доме остановится.

Теплая “шапка” к нашим ногам

Уличный воздух мы подогрели, от вентиляторов избавились, но есть еще один существенный аспект энергоэффективности – это колоссальное тепло, выбрасываемое вытяжной системой из-под потолка в атмосферу. И наиболее эффективно этот вопрос могут решить приточное-вытяжные установки с рекуперацией, прогоняя вытяжной воздух через теплообменник, чтобы отдать часть тепла приточному воздуху. Но как же быть, если мы хотим использовать только естественные природные законы без лишнего оборудования и воздуховодов?

Здесь стоит представить классическую ситуацию, когда под потолком висит «шапка» теплого воздуха, при этом внизу у пола температура всегда остается значительно ниже. Но рациональнее и комфортнее было бы, если бы у пола было теплее. Хочу отметить, что систему водяных или электрических «теплых полов» с бетонным основанием я принципиально не рассматриваю, так как считаю ее неудачной по ряду причин. Но это будет отдельная статья.

Вернемся к воздуху. Как же сделать так, чтобы теплая шапка опустилась к нашим ногам? Нужно создать в помещениях круговой конвективный поток так, чтобы воздушная масса циркулировала между потолком и полом, а точнее подпольным пространством.

Объединение систем отопления и вентиляции

Одной из ценнейших встреч нашей экспедиции с домом на колесах была поездка в Челябинскую область в гости к Ивану Бояринцеву, известному мастеру Живой Бани с опытом применения естественных систем отопления и вентиляции. В его доме реализована геотермальная вентиляция, печное и водяное отопление. Печь является основным конвектором, через который происходит циркуляция воздуха из подполья и улицы в помещение. 

Мы обсуждали с ним, как сделать это без печи и в любых масштабах. И пришли к выводу, что мы можем использовать классические конвекторы водяного отопления, расположив их как и положено – на стене под окнами, но опустив нижнюю воздухозаборную часть под пол. Тогда конвектор, нагревая воздух и поднимая его вверх, будет создавать в подполье разряжение. И если в противоположной стороне комнаты сделать щели в полу, в них будет засасываться воздух. Таким образом поток замкнется и мы получим кольцо: от конвектора вверх, потом вдоль потолка, вниз к щелевым решеткам в полу, под полом снова в конвектор. Пол в таком случае не может быть монолитным, а должен быть выполнен по лагам с покрытием доской, паркетом или пробкой.

Проект дома с учетом принципов Васту, Феншуй и природных инженерных систем

На данных схемах и анимации в видео мы изобразили в доме по одному из наших проектов движение воздушных масс в летний и зимний период. Они будут немного отличаться и изменяться по сезону жильцами. Летом нам не обязательно закручивать весь поток сверху вниз, а наоборот нужно удалять лишнее тепло из верхней части жилых комнат. Для этого нужно открыть верхние решетки на стене, и закрыть нижние, которые используем в зимний период (например, щелевые решетки в нижней части дверей). Из спален и общественной зоны воздух попадает в коридор и холл, а оттуда в санузлы и выбрасывается основным вытяжным каналом из котельной.

Но, чтобы не гонять один и тот же воздух по кругу, мы подмешиваем свежий поток с улицы, подогретый теплом земли, подавая его по системе воздуховодов в подполье. И, конечно, нужно будет удалять часть отработанного воздуха, но не сразу, а прогнав его через санузлы и технические помещения. Как это, кстати, традиционно сделано в любых квартирах и домах. Вот только в квартирах, да и большинстве домов, в холодное и жаркое время почти не осуществляется приток свежего воздуха, т.к. окна всегда закрыты. И все, чем остается дышать жильцам – это скудный сквозняк из общего коридора или то, что задует, когда мы открываем входную дверь.

Особенности применения системы

• В первую очередь это прокладка канала в траншею ниже глубины промерзания. В зависимости от типа грунта и уровня вод это может быть бетонный лоток, асбестовые или пластиковые трубы.
• Здание должно иметь теплый фундамент и утепленное подполье высотой не менее 70 см для доступа. Чтобы реализовать систему с уже имеющимися бетонными полами необходимо дополнительно поднять полы на лагах, чтобы создать пространство для каналов и циркуляции воздуха.
• Необходимо учитывать образование конденсата в каналах в грунте, а также в воздуховодах в подполье, и прокладывать их с уклоном для оттока воды.
• В зависимости от внешних температурных и ветровых условий скорость потоков в системах будет меняться и может потребоваться регулировка объема вытяжного воздуха. Это можно делать вручную, регулируя дроссель на вытяжной трубе.
• В каждой комнате, где необходим приток свежего воздуха, на окончании подающего воздуховода в районе конвектора необходимо также установить дроссель для регулирования подачи.
• Окна и двери в доме нельзя постоянно держать открытыми, чтобы не нарушать тягу и потоки.

Преимущества: экономия, автономия и здоровье

Думаю, очевидно, что подобные решения повышают уровень автономии, при этом снижаются энергетические затраты по сравнению с традиционными системами вентиляции. Они долговечны, т.к. один раз заложив землю каналы и предусмотрев соответствующую архитектуру дома, мы получаем рабочую систему на долгие годы с минимальным обслуживанием. И главное, круглогодичная циркуляция достаточного количества свежего воздуха обеспечивает комфортный и здоровый микроклимат в доме, наполняет природной силой, способствует поддержанию здоровья и развития всех живущих в доме.

Подобная комбинированная система приточно-вытяжной геотермальной вентиляции и отопления может быть использована в зданиях практически любой площади и этажности. И особенно актуальна при строительстве автономного энергоэффективного экономичного дома.

При этом наиболее эффективно реализовать описанные преимущества можно при условии, что системы закладываются уже на этапе архитектурного проекта здания, подобно тому, как в теле человека на начальных этапах развития формируются дыхательная и кровеносная системы. Только в таком случае дом может стать поистине живым организмом, вашим другом и защитником. Никакие шаманские васту и феншуй амулеты, янтры, пирамидки и красные фонарики не смогут компенсировать отсутствие чистого воздуха, натуральных материалов и эргономичной планировки. Поэтому давайте вместе создавать здоровое и сильное пространство, следуя в проектах законам природы и здравому смыслу.

Есть вопросы, идеи, опыт применения? – пишите в комментариях! Будем обсуждать.

Свежего воздуха и теплого дома вам! Ваш толкователь пространств и инженер Иван Тюрин.

Над проектом и схемами работали вместе с Алексеем Солтысом.