U prošlom broju Koraka (4/2010) započeli smo napis o zračno-zemnim kolektorima, kao jednom od mogućnosti pripreme zraka za ventilaciju prije ulaska zraka u objekt. Naime, prinudna ventilacija zraka je neminovnost kod pasivne, pa čak i niskoenergetske gradnje, s obzirom da ventilacija (prozračivanje) putem otvaranja prozora nije prihvatljiva radi prevelikog gubitka topline. Kako se u zimskim mjesecima susrećemo s temperaturama zraka koje su daleko ispod 0°C, potrebno je taj zrak prije ulaska u objekt, dogrijati.
Do sada smo (Korak 4/2010) objasnili način funkcioniranja zračno-zemnog kolektora, dotaknuli problematiku materijala cijevi koje polažemo u zemlju, definirali potrebnu dubinu polaganja tih cijevi, njihovo dimenzioniranje, te projektiranje dužine cjevovoda.
Predvidjeti direktno usisavanje svježeg zraka
Uređaj za prozračivanje trebao bi dodatno preko direktnog usisavanja svježeg zraka raspolagati mogućnošću usisavanja zraka vanjske temperature između 5 i 25°C, budući da je u tom temperaturnom području ušteđena energija manja od potrebne primarne energije.
Dobitkom energije pomoću zračno-zemnog izmjenjivača topline može se spriječiti smrzavanje uređaja za prozračivanje zimi. U stambenim zgradama se zračno-zemni izmjenjivači topline koriste stoga pretežno za zaštitu od smrzavanja izmjenjivača topline zračnog uređaja. U potpunosti su suvišni registri za predgrijanje, ili drugi uređaji za otapanje. Zračno-zemni izmjenjivač topline nije dostatan kao jedini grijač stambene zgrade, on prije svega podupire sustav grijanja.
Praktični primjer određivanje potrebne dužine cjevovoda
Sada ćemo na praktičnom primjeru odrediti potrebnu dužinu cjevovoda za zračno-zemni kolektor. Za primjer ćemo uzeti sljedeće ulazne podatke:
– stambena površina 150 m2
– prostorni volumen 400 m3
Udio izmjene zraka 0,5 – standard za pasivne kuće
400 x 0,5= 200 m3/h – potrebna količina strujanja
Nominalno strujanje volumena 200 m3/h
S gore navedenim ulaznim podacima, potrebno je ući u priloženi dijagram:
– Sjecište s crnom linijom daje najmanju dužinu cijevi za zračnozemni
izmjenjivač topline od 34 metra.
– Sjecište s plavom linijom daje gubitak tlaka za cjevovod od cca. 10 Pa.
– Sjecište s crvenom linijom daje brzinu strujanja od 2,09 m/s.
– Gubitak tlaka u kutiji filtra iznosi 12 Pa.
– Gubitak tlaka za cijevi i fitinge, te za vanjsku kutiju filtra ne bi smio biti veći od 40-60 Pa.
Za projektiranje ventilatora potrebna je kalkulacija gubitka tlaka.
Izvođenje zračno-zemnog kolektora
Postoje dvije mogućnosti ugradnje zračnozemnih izmjenjivača topline:
-ugradnja kao jednocjevni zračno-zemni izmjenjivač topline. Najjednostavnija i najpovoljnija varijanta, koja se uz dovoljno mjesta može izvesti i ravno.
-Ugradnja kao registar.
Postavljanje izmjenjivača zemne topline isto tako je moguće na različite načine:
-Slobodno u vanjskim uređajima
-Kod zgrada sa podrumima u građevinskom jami
-Ispod temeljne ploče
Ugradnja u blizini zgrade je energetski povoljnija od ugradnje u vanjskim uređajima, jer se tlo ovdje ne hladi u tako velikoj mjeri. Ugradnja registra se iz strujno-tehničkih razloga treba obavljati prema Tichelmann-sustavu.
Slika 1: Princip funkcioniranja uređaja za prozračivanje sa zračno-zemljanim izmjenjivačem topline
Tlo treba ležati usko uz cijev. Kod kritičnog tla (npr.glina) može se pomoći korištenjem pijeska. Tlo oko cijevi treba biti zbijeno, kako bi se postigao dobar prijelaz topline. Podloga ispod cijevi mora biti čvrsta, kako bi se spriječilo slijeganje i oštećivanje cijevi.
Uvođenje kolektorske cijevi u kuću najbolje je pomoću RDS kanalskog
provođenja cijevi. Što se tiče ugradnje informirajte se, molimo Vas, u našim uputama za ugradnju/tvorničkim normama za sustave RDS kanalskog provođenja cijevi.
Kondenzat
Kolektorske cijevi postavljaju se u nagibu od cca. 2%, kako bi se osiguralo otjecanje kondenzata. Odvod kondenzata ovisi pritom o lokalnim uvjetima.
Kod zgrada s podrumima nudi se mogućnost orijentacije nagiba prema podrumu. Kondenzat se odvodi preko komada za otjecanje kondenzata. Preko sifona se kondenzat vodi prema kućnom odvodu.
Slika 2: Načini odvođenja kondenzata
Ukoliko ne postoji podrum, preporuča se upojni rov koji je postavljen ispod najnižeg mjesta zračno-zemnog izmjenjivača topline i zatrpan je šljunkom. Kondenzat se također odvodi preko komada za otjecanje kondenzata i preko sifona. Kod ovog je načina odvoda kondenzata važno provjeriti , da je podzemna voda uvijek ispod šljunčanog nasipa, kako bi se spriječio ulaz u zračno-zemni izmjenjivač topline.
Ako je podzemna voda previsoko, mora se predvidjeti okno s kondenzacijskom crpkom. Ovdje se, međutim, treba procijeniti koliko se često crpka stavlja u pogon, jer se upotrebom crpke negativno utječe kako na troškove, tako i na energetsku učinkovitost.
Usisavanje zraka iz podruma, odn. iz procjednog okna kod isušenog sifona ne smije se događati, jer bi na taj način u uređaj prodro nefiltrirani zrak. Sifon stoga mora biti opremljen kuglom, koja kod preniskog tlaka otjecanje zatvara bez mogućnosti prodora zraka.
Hlađenje
Zračno-zemni izmjenjivač topline ljeti se može koristiti za hlađenje vanjskog zraka. Dimenzioniranje registra cijevi općenito se provodi kao i kod zimske upotrebe (predgrijanje vanjskog zraka). Zbog niskog strujanja volumena dobiva se hlađenje ispod jednog kW.
To isključuje uistinu osjetno hlađenje.
Međutim, ne smije se zanemariti, da zračno-zemni izmjenjivač topline hladi vanjski zrak znatno ispod temperature vanjskog zraka. Alternativa bi bilo prozračivanje pomoću prozora s vanjskim zrakom koji zagrijava prostorije.
Slab efekt hlađenja tako je suprotstavljen zagrijavanju kroz vanjski zrak.
Čišćenje zračno-zemnog izmjenjivača topline
Zračno-zemni izmjenjivač topline treba postaviti tako da je moguća kontrola i čišćenje cijelog sustava. Intervali čišćenja i kontrole trebaju se postaviti u skladu s lokacijom i onečišćenjem na tom području, tako da je uvijek moguće osigurati higijenski siguran pogon. Kod čišćenja potrebno je odstraniti nečistoću i eventualne ostatke sredstava za čišćenje iz zračno-zemnog izmjenjivača topline, kako ne bi došlo do onečišćenja podzemnih voda.
Optičku kontrolu i po potrebi čišćenje treba provoditi barem jednom godišnje.
U jednoj studiji provedenoj na Institutu za higijenu i radnu psihologiju
pri ETH Zürich na 12 postojećih uređaja testirano je dolazi li do mikrobakterioloških onečišćenja i vode li iste do onečišćenja zraka u prostorijama. Zrak usisan kroz izmjenjivač topline ispitan je na razlike u koncentracijama različitih vrsta mikroorganizama u usporedbi sa vanjskim zrakom.
U većini uređaja koncentracije klica u zraku na kraju zračnozemnog izmjenjivača topline bile su niže nego u vanjskom zraku. Najjasnije razlike vidjele su se kod velikih uređaja. U obiteljskim kućama povremeno su izmjerene veće koncentracije u zraku zemnog registra nego u vanjskom zraku. No, filtri ugrađeni nakon izmjenjivača zemne topline znatno su smanjili koncentraciju klica, tako da je zrak iz svih uređaja sadržavao znatno manje bakterija i spora gljivica nego vanjski zrak.
