Earth tubes/bg

Земната тръба е тръба, заровена в земята, която загрява или охлажда въздуха, движещ се вътре в нея. Земните тръби могат да бъдат затворен кръг, при който те взимат въздух от вътрешността на конструкцията, циркулират го в подземен контур, преди да го върнат обратно в конструкцията, или отворен кръг, който взима въздух отвън и го вкарва в конструкцията, или противоточен отворен кръг, при който въздухът се вкарва, а вътрешният въздух се изкарва в отделни земни тръби. Въздухът може да се движи пасивно с конвекция или активно с вентилатори (въздушни вентилатори). Дали въздухът се нагрява или охлажда зависи от температурата на външния въздух спрямо вътрешната температура и, което е важно, от температурата на почвата на дълбочината, на която е заровена тръбата. Тази статия се фокусира главно върху отворени системи.

Топлообменници земя-въздух (EAHX / EAHE), ^{[ 1 ]} Топлообменници, свързани със земята, ^{[ 1 ]} Земни канали, ^{[ 1 ]} Тръбни топлообменници земя-въздух (ETHE), ^{[ 2 ]} Топлообменник земя-въздух (GAHE), ^{[ 3 ]}

Температурата на въздуха на повърхността на земята е подложена на постоянни промени поради времето, цикъла ден/нощ и сезонния цикъл. Например, когато е слънчев ден, температурата на въздуха е по-висока, отколкото когато е облачно. Температурата на въздуха също пада през нощта. Сезоните се създават от наклона на оста на въртене на Земята, докато тя обикаля около Слънцето. В умерените и полярните райони, през част от годината някои места ще бъдат наклонени към слънцето. Дните са по-дълги и се получава повече топлинна енергия на единица площ. В северното полукълбо това са май, юни и юли, а за южното полукълбо - ноември, декември и януари. 6 месеца по-късно същото място ще бъде наклонено далеч от слънцето и дните ще бъдат по-къси. Екваториалните райони не претърпяват значителни промени в дневните часове през цялата година. Макро- и микрогеографските характеристики също могат да окажат силно влияние върху температурата на въздуха на дадено място.

Температурата на земята реагира на тези промени в температурата на повърхността, тъй като топлината постепенно се провежда през почвата. Земята обаче се нуждае от време, за да се затопли и охлади, и затова температурата на земята изостава от всяка промяна в температурата на повърхностния въздух (т.е. земята действа като топлинна маса ). ^{[ 4 ]} Колкото по-дълбоко в земята отивате, толкова по-дълбоки промени в температурата на почвата трябва да проникнат и постоянните промени в температурата на повърхностния въздух започват да се притъпяват и сливат. ^{[ 5 ]} Най-важното е, че това означава, че температурата на почвата през топлия сезон ще бъде по-ниска от температурата на повърхностния въздух и обратно, температурата на почвата през студения сезон ще бъде по-топла от температурата на повърхността. ^{[ 6 ]}

На определена дълбочина дори промяната в температурата между зимата и лятото се осреднява. Това понякога се нарича „дълбокоземна постоянна температура“ ^{[ 5 ]} или „коефициент на корекция на амплитудата“ ^{[ 7 ]} . Под тази дълбочина температурата на земята започва постепенно да се повишава, тъй като има и топлина, издигаща се от вътрешността на земята. ^{[ 6 ]} Точните измервания на тази дълбокоземна постоянна температура варират (вероятно в зависимост от географското местоположение). Например, в Монтана, САЩ, на 6 метра дълбочина температурата е стабилна целогодишно на 7 градуса по Целзий. ^{[ 5 ]} Във Великобритания това е между 8 и 11°C на приблизително 15 метра дълбочина. ^{[ 6 ]} Дълбочината може също да варира в зависимост от нивото на влажност на почвата (съответно 4,25 м, 5,5 м и 6,7 м за суха, средна и влажна почва). ^{[ 7 ]}

Тъй като въздухът се движи пасивно през земната тръба (чрез конвекция) или активно с вентилатори/въздушни вентилатори, всяка температурна разлика между въздуха и земята около тръбата ще започне да се изравнява. Всъщност, ако въздухът преминава през достатъчно дълга тръба, температурата на въздуха в тръбата ще се приближи до температурата на околната почва.

През топлия сезон външният въздух е по-топъл от температурата на почвата под повърхността. Външният въздух, който навлиза в земна (охладителна) тръба, ще бъде охладен до известна степен. Този затоплен въздух след това навлиза във вътрешността на конструкцията, осигурявайки хладен и свеж въздух.

През студения сезон температурата на почвата под повърхността е по-топла от температурата на повърхностния въздух и затова се случва обратното: въздухът в земната тръба се затопля, преди да влезе във вътрешността, осигурявайки вентилация и намалявайки необходимостта от други мерки за отопление.

Няма стандартизация по отношение на материалите или дизайна. ^{[ 3 ]} Това е може би причината някои да работят, а други не, и защо мненията за заземителните тръби се различават значително.

Отворените системи по дефиниция имат външен всмукателен отвор за въздух. Наричан още колектор, ^{[ 2 ]} той може да бъде под формата на вертикална кула за всмукване на въздух. ^{[ 3 ]} Всмукателните кули изискват капак против дъжд. ^{[ 3 ]} Препоръчително е да се използва филтър или мрежа, за да се предотврати навлизането на насекоми и животни в тръбата. ^{[ 3 ]} Разумно е да се разположи далеч от миризми и замърсители. ^{[ 3 ]} Всмукателният отвор трябва да позволява отстраняване на конденз. ^{[ 5 ]}

Ако земната тръба е предназначена за охлаждане, колекторът трябва да бъде разположен на сенчесто място близо до езеро или река. ^{[ 2 ]} Ако земната тръба е предназначена за отопление, колекторът е по-добре да бъде разположен на пълно слънце, далеч от големи водни басейни. ^{[ 2 ]} Входът на противотокова система трябва да бъде разположен така, че да не засмуква отработения, застоял въздух от изхода. ^{[ 5 ]} Входът може да бъде ориентиран към преобладаващия вятър, за да се насърчи пасивното навлизане на въздух. ^{[ 8 ]}

Поливинилхлоридните (PVC) тръби са често срещани, тъй като са евтини ^{[ 5 ]} и не се разграждат при заравяне (поне не за дълго време). Използван е бетон и макар че е устойчив на силите, упражнявани върху него при заравяне, и не ръждясва или се разгражда лесно, бетонът абсорбира влагата. Използвана е и стомана, която може да бъде поцинкована, за да се предотврати ръжда.

R-стойността на материала на тръбата е важен фактор, т.е. колкото по-ниска е стойността, толкова по-добре, тъй като е желателна добра топлопроводимост. Дебелината на стената на тръбата също влияе върху топлопроводимостта, като по-тънката тръба провежда топлината между околната земя по-добре от по-дебелата, въпреки че по-тънките тръби намаляват здравината. По-слабите тръби могат да бъдат повредени след засипването на изкопа, тъй като земята се утаява. Поставянето на твърдо уплътнен чакъл под тръбата може да помогне за нейното поддържане. ^{[ 5 ]}

Вътрешната повърхност на тръбата може да бъде облицована с антимикробен материал. ^{[ 3 ]} Тя трябва да е гладка, а не гофрирана, за да се осигури по-малко съпротивление на въздушния поток.

Повечето системи са склонни да използват тръби с диаметър между 10 см (4 инча) и 45 см (8 инча). ^{[ 5 ]}

Твърде кратко време и въздухът няма да се регулира достатъчно спрямо температурата на земята около тръбата. ^{[ 3 ]} Твърде дълго време и налягането на въздуха ще спадне. ^{[ 3 ]}

Финансовите разходи са променливи. Един изследовател заключи, че типичните системи струват между 2000 и 3000 канадски долара (през 2001 г.). ^{[ 1 ]} Основен разход може да бъде изкопните работи. ^{[ 1 ]} Може да има текущи разходи, ако системата има активни контролери, ^{[ 1 ]} или компоненти като вентилатори.

Един изследовател заключи, че средното време, необходимо на енергийните спестявания да покрият първоначалните разходи, е дълго (напр. 9 години или 10-20 години). ^{[ 1 ]}

Проблемите със заземителните тръби обикновено са трудни за отстраняване, след като бъдат инсталирани. ^{[ 1 ]} Много системи, които са срещнали проблеми, са били изведени от експлоатация и запечатани. ^{[ 1 ]}

В системите със земни тръби може да се срещнат влага и мухъл. Докато някои твърдят, че това се дължи на лошо проектирани, инсталирани, експлоатирани и поддържани системи; ^{[ 1 ]} други стигат до заключението, че рискът от влошаване на качеството на въздуха в помещенията е значителен и техниката не може да бъде оправдана предвид ограничените икономии на енергия. ^{[ 9 ]}

Дъждовната вода може да се събира вътре в земните тръби, ^{[ 9 ]} ако са проектирани лошо. Влагата от въздуха обаче може да се отлага и във вътрешността на тръбата като конденз, докато въздухът се движи през нея. Това е най-вероятно, когато въздухът е горещ и влажен, а земята е хладна. ^{[ 1 ]} Следователно, тръбите за охлаждане на земята могат да се възползват от обезвлажняване, особено в топъл и влажен климат. ^{[ 10 ]} Влагата може да доведе до растеж на микроорганизми, особено мухъл, вътре в тръбата. ^{[ 10 ]} Тази плесен отделя спори, които се пренасят във въздуха в дома. Това може да доведе до миризма на мухъл и дори да причини здравословни проблеми. ^{[ 10 ]} Спори във въздуха на Penicilium, Aspergillus fumigatus, Aspergillus versicolor и Aspergillus niger бяха открити на закрито в PassivHaus със земни тръби в Белгия. ^{[ 9 ]} Обитателите трябваше да се изнесат поради хронични здравословни проблеми, които след това отшумяха. ^{[ 9 ]}