PUȚUL CANADIAN: UN SISTEM PASIV DE CLIMATIZARE A AERULUI
Cum putem valorifica potențialul termic al solului, pentru a asigura, cu costuri minime, confortul termic al casei
Energia geotermală
După cum știți deja, suntem pasionați de sustenabilitate când vine vorba de construcții și căutăm mereu să găsim soluții mai bune de a eficientiza o clădire și de asemenea de a valorifica energia din surse regenerabile disponibilă în jurul nostru. Una dintre acestea este energia geotermală (sau energia pământului), care este disponibilă din abundență și fără întrerupere, indiferent că e zi sau noapte, iarnă sau vară, climat cald sau rece.
Poate fi valorificată fie pentru aplicații industriale, cum ar fi parcurile geotermale ce produc energie electrică, cât și în aplicații rezidențiale, mult mai ușor de realizat. Cele mai întâlnite soluții pentru locuințe sunt pompele de căldură sol-apă sau geotermale, care folosesc potențialul termic de mică adâncime a solului pentru încălzirea/răcirea unei locuințe. Aceste sisteme sunt foarte eficiente si au un coeficient de performanță (COP) între 5,3-5,4. Marele dezavantaj însă este costul de investiție mare, datorat în mare parte forajului, care poate ajunge până la zeci chiar sute de metri adâncime, în funcție de caracteristicile solului.
Puțul Canadian
O altă metodă mai simplă de valorificare a potențialului termic al pământului este schimbătorul de căldură sol-aer, sau denumit generic ”Puț Canadian”. Principiul său de funcționare este simplu: aerul proaspăt de afară este introdus în interiorul casei printr-un tub îngropat în pământ, astfel încălzindu-se sau răcindu-se datorită schimbului de căldură cu solul. Variațiile de temperatură ale solului pe tot parcursul anului sunt direct proporționale cu adâncimea. Cu cât este mergem mai adânc în pământ, temperatura solului devine constantă indiferent de sezon.
Sistemul este compus dintr-un tub îngropat în pământ, un ventilator care trage aerul de la exterior la interior, un grilaj la capătul țevii din exterior, pentru a preveni accesul rozătoarelor sau gunoaielor în tub. Tubul trebuie prevăzut cu o pantă de 2-3% necesară pentru evacuarea condensului, care se realizează la cel mai capătul cel mai de jos al tubului.
Eficiența sistemului este determinată în mare parte de adâncimea la care este îngropat tubul, de lungimea tubului și de tipul de sol. Toți acești parametri se iau în calcul atunci când se dimensionează sistemul. De exemplu, în scenariul de vară, dacă temperatura exterioară este 35°C, sistemul poate răci aerul până la 20°C. În scenariu de iarnă, aerul exterior la -5°C poate fi încălzit până pe la 7-8°C. Consumul de energie necesar pentru tot acest proces este cel al unui ventilator, să zicem maxim 40Wh. Acum să ne imaginăm și cât ne-ar costa vara să răcim aerul cu 15°C prin metode mai convenționale cum ar fi un aer condiționat care are un consum de 2000Wh.
Puțul Canadian are însă și câteva dezavantaje. Unul dintre ele este costul de investiție, deoarece tubul trebuie să fi unul special, tratat cu ioni de argint la interior pentru a preveni apariția bacteriilor. Un alt dezavantaj este legat de calitatea aerului introdus la interior și de posibilitatea ca radonul să pătrundă în tub și să ”polueze” aerul.
Radonul este un gaz radioactiv toxic ce se formează prin descompunerea uraniului din pământ. Este inodor și incolor și pătrunde în clădiri prin elementele poroase ca fundațiile de beton, puțurile de apă și, evident, și prin tubulatura unui puț canadian. Nu ține cont de clădire, fie veche sau nouă, fie cu fundație de beton sau pământ. Radonul se găsește în sol, roci și apă nu poate fi detectat de om, decât prin aparate speciale de măsură. Este un gaz radioactiv, și în consecință cancerigen. Este considerat de Organizația Mondială a Sănătății a doua cauză principală a cancerul pulmonar, după fumat.
Puț Canadian combinat cu sistem de ventilare cu recuperare de căldură
Pentru a preveni problemele legate de calitatea aerului introdus în interiorul casei, Puțul Canadian poate fi combinat cu un sistem de ventilare cu recuperare de căldură. Astfel, aerul preîncălzit/răcit în puț ajunge în interior trecând mai întâi prin recuperatorul de căldură, de unde preia căldură de la aerul viciat extras din interior, fără a se amesteca. În felul acesta, în scenariu de vară de exemplu, aerul proaspăt intră în recuperatorul de căldură la 20°C, în loc de 35°C, și în urma schimbului cu aerul viciat pe care îl evacuam din interior la 26°C, ajunge la 23-24°C. Așadar, sistemul asigură aportul de aer proaspăt constant, la parametri optimi de confort termic, cu consum minim de energie.
În situația în care temperatura aerului exterior este în parametri de confort, Puțul Canadian este by-passat și aerul proaspăt exterior intră direct în recuperatorul de căldură printr-o tubulatură adiacentă. În această configurație, este nevoie și de un sistem de automatizare care controlează modul de funcționare a echipamentelor în funcție de temperatura aerului exterior (Puțul Canadian este scos din schemă atunci când temperatura exterioară este în parametri buni, să zicem 20°C în scenariu de iarnă, astfel că luăm aerul direct de-afară, fără a-l răci suplimentar în puț).
CLAGHE (Closed Loop Air Ground Heat Exchanger)
Însă lucrurile pot fi duse și mai departe. Sistemul poate fi îmbunătățit și optimizat pentru a crește gradul de eficiență a schimbului de căldură și a asigura un aport de aer proaspăt climatizat constant, la parametri optimi de confort, și vara și iarna, fără surse suplimentare de răcire sau încălzire. Astfel a fost creat CLAGHE, un sistem inovator de ventilație mecanică cu schimbător geotermal cu buclă închisă.
Sistemul este dezvoltat de către Arh. Daniel Barbu-Mocănescu și a fost implementat cu succes în diverse proiecte de case ecologice din țară. CLAGHE este compus dintr-un schimbător geotermal cu buclă închisă îngropat în pământ la o anumită adâncime, un schimbător de căldură aer-aer și sistem de ventilație cu recuperare de căldură.
Principiul de funcționare este asemănător, atât că se adaugă un echipament în plus și schimbătorul geotermal are bucla închisă. În felul acesta, aerul din pământ circulă în circuit închis în tub și astfel nu mai este nevoie de tubulatură specială cu costuri ridicate și nici de soluție de evacuare a condensului. Aerul proaspăt exterior este preîncălzit/răcit de aerul vehiculat în schimbătorul geotermal, fără a se amesteca, urmând apoi să ajungă în interiorul casei abia după ce a fost încălzit/răcit iarăși de aerul evacuat din interior, în recuperatorul de căldură, din nou, fără a fi amestecate. Detalii despre CLAGHE pe pagina dedicată.
O alternativă
Judecând după evenimentele din ultimii ani, tindem să credem că doar sistemele sofisticate si avansate din punct de vedere tehnologic cresc performanța unei clădiri. Acest fapt este adevărat, însă există și alternative, pe care strămoșii noștri le-au folosit cu succes cu mii de ani în urmă și pe care le putem combina cu tehnologia din prezent ca să obținem o soluție eficientă și la costuri rezonabile. O astfel de alternativă credem noi că este Puțul Canadian, în diferitele sale configurații, care se pretează foarte bine în casele obișnuite sau pasive. O investiție care merită nu doar dacă ne uităm la eficiența sa, ci și la faptul că ajută la reducerea impactului pe care clădirile îl au asupra mediului.