Tubo enfriador subterràneu

Tubo enfriador subterràneu

Tubo enfriador subterràneu

El pou provençal, pou canadenc, tubo enfriador subterràneu o bescanviador aire-solc és un bescanviador geotèrmic de molt baixa energia utilisat per a refrescar l'aire de ventilació dels edificis en estiu. Es diu pou canadenc quan servix per a precalentar l'aire de ventilació en hivern.

És un método de climatisació geotèrmica de ventilació estival i calfament hivernal molt utilisat en les cases passives.

Principi

El pou provençal consistix en proveir aire fresc per a una edificació despuix d'haver-ho fet circular per un conducte subterràneu que, d'acort a les condicions climàtiques, ho pot gelar o calfar utilisant l'inèrcia tèrmica de la terra. L'aire servix com a conductor tèrmic mentres que el tubo servix com bescanviador tèrmic al mateix temps que du l'aire fins a la construcció.

Principalment utilisat com sistema de climatisació natural, el pou provençal pot ser utilisat en hivern per a precalentar l'aire entrante o per a mantindre descongelada una habitació.

Es basa en el fet de que la temperatura subterrànea:

• és diferent de la temperatura superficial.
• la seua variació pot ser modelada com la suma de dos funcions oscilantes, la primera estacional (estiu/hivern) i la segona diària (dia/nit).
• la variació de la mija anual serà menor a una major profunditat.
• la seua variació diària, a menor profunditat, és desfasada en el temps respecte a la variació de l'aire superficial per l'inèrcia tèrmica de la terra.

Estos fets també deuen considerar les següents condicions:

• la profunditat del sol a partir de la que la temperatura es considera no gèlida és d'aproximadament 60 cm en pla en les latitut franceses metropolitanes.
• la temperatura mija estacional subterrànea a partir dels dos metros de profunditat s'aproxima a la temperatura de confort (18-26 °C) tant en estiu com en hivern.
• les variacions en la temperatura estacional no intervenen a partir d'una profunditat de 10/15 metros, la temperatura permaneix casi-constant a lo llarc de tot l'any.

Generalment el tubo s'enterrarà a, a lo manco, 1,5 metros de profunditat per a que:

• estiga protegit contra les geladas;
• la variació de temperatura diària siga diferent a la de la temperatura superficial;
• la temperatura promig mensual vària d'acort a les estacions.

Este comportament es deu a la capacitat tèrmica del sol, per lo que un pou provençal pot ser contraproduent, si calfa o gela momentàneament de modo contrari a lo que s'espera. Per a evitar açò, es recomana la possibilitat d'una entrada directa d'aire, i una comporta (manual o elèctrica) per a controlar el fluix en els pous.

En utilisar el principi d'inèrcia tèrmica el sistema és molt més eficaç quan els canvis en la temperatura exterior són grans, o quan existixen events climàtics extrems de curta duració (per eixemple: nevades, sempre que l'entrada d'aire este protegida de la neu).

Elements dels pous

Bescanviador tèrmic: el tubo

El tubo realisa un intercanvi tèrmic entre el fluix d'aire i el sol (o qualsevol un atre material que tinga una capacitat tèrmica important deguda a la massa).

El circuit d'aire pot ser tancat, és dir, forma un bucle que inicia baix terra i termina en l'edifici. Ademés de les seues ventages tèrmiques manté la seua eficiència durant els periodos humits. No obstant, no contribuïx a la renovació de l'aire interior per lo que és necessari un segon circuit, etc.

El circuit d'aire es considera obert si prové de l'exterior. En estiu l'aire humit que precedix una tormenta, per la humitat (taxa higronométrica) i la temperatura, pot condensarse en les parets del tubo. El canvi d'estat (liqüefacció) del vapor d'aigua a gotes es porta a terme a temperatura constant, açò significa que en restituir l'energia[1] reduïx l'eixercite dels pous llimitant la caiguda de la temperatura del fluix d'aire (al voltant d'un flux sec). És necessari que el tubo tinga una pendent constant per a l'evacuació i evitar l'estancament de l'aigua. És important notar que un pou provençal és poc eficaç en els climes en estacions caloroses i humides.

El tubo deu satisfer certes restriccions impostes pel mig ambient:

• resistir la corrosió, puix estarà en contacte permanent en l'aire i l'aigua.
• resistir el aplastamiento pel fet d'estar enterrat, immers o de l'eventual tràfic automotriz sobre la superfície.
• resistir llaugeres deformacions per a soportar moviments del terreny sense trencar-se.
• no ser poroso ni permeable per a evitar qualsevol tipo de contaminació.
• resistir un tractament químic o tèrmic destinat a remediar una contaminació accidental o una contaminació del fluix aéreu deguda a un agent present en el tubo.
• tindre l'interior pla per a facilitar l'evacuació de condensados.
• si el tubo està compost per vàries peces les unions deuen complir també en estes característiques.

La conductivitat tèrmica del material del tubo és pràcticament irrellevant en el rendiment tèrmic del sistema[2]. Els tubos metàlics no són aconsellables puix són sensibles a la corrosió pero no es comporten millor que els tubos d'polímero. Els tubos de PVC NF posseïxen un recobriment interior extrudido que reduïx els intercanvis tèrmics. Per a conseguir major eficiència existixen tubos de polipropileno que tenen un recobriment interior coextrudido, i ademés, presenten propietats bactericides gràcies a ions d'argent.

La circulació de l'aire

El funcionament del pou provençal es basa en la circulació de l'aire en el tubo que pot operar-se:

• pasivamente, ya siga per la sobrepresión en l'entrada del tubo si es coloca, per eixemple, de costat als vents dominants i/o creant una depressió a l'eixida del tubo per mig d'un fumeral provençal[3] (fumeral solar). Estos dispositius funcionen només en l'energia del vent i del sol. El dimensionament de la pren d'aire i del tubo deurà ser apropiat i la regulació de l'aire es farà manualment per obstrucció (comporta, diafragma, etc.). Este procediment pot ajudar a mantindre descongelado un edifici desprovisto d'energia elèctrica.
• mecánicamente gràcies a una ventilació motorisada apropiada. En qualsevol cas, l'obligació llegal d'instalar una ventilació mecànica controlada (VMC) en les cases-habitació d'un gran número de països europeus[4], fa que una ventilació dedicada siga rarament instalada puix el VMC s'ocupa d'açò. Durant l'instalació la potència de la VMC deu tindre en conte les pèrdues de càrrega adicionals generades pels pous. L'esquema de circulació de l'aire en una casa en únicament una entrada i una eixida d'aire correspon a el de la VMC de doble fluix.

El fluix d'aire deu circular per tot l'edifici:

• si l'edificació només té una peça l'entrada del pou la pot alimentar directament, bastarà en una VMC de fluix simple.
• si l'edificació té vàries habitacions i/o pisos, el fluix aéreu deurà ser encaminat i repartit entre les peces. El pou provençal requerix que totes les atres entrades d'aire estiguen sagellades herméticamente, una VMC de doble fluix en una habitació serà útil per a garantisar la renovació constant i uniforme de l'aire en tota l'edificació i principalment en la cuina, sobretot si l'estufa és de gas. Este sistema necessita una entrada d'aspiració o insuflación en casi totes les peces. Ademés les característiques de l'instalació deuen ser estudiades a fi d'evitar propagar els sons d'un quarto a l'atre o el sò de la ventilació en l'edifici.

El fluix d'aire fresc entrante es comporta com a decorregut conductor tèrmic, els conductes que distribuïxen l'aire en les peces deuran ser aïllats per a que la calor o la frescura no es perguen en el sostre o en el subsol, durant la seua trayectòria.

L'inversió en una VMC de doble fluix presenta una ventaja en els guanys tèrmics ademés de ser l'extensió d'un pou provençal, permet l'utilisació d'un bescanviador aire-aire que aprofitara la calor o la frescura de l'aire d'eixida per a calfar o refrescar el d'entrada. L'intercanvi tèrmic no és necessari tot el temps per lo que un canal altern i/o una comporta que permeten tancar el circuit són molt recomanables.

Les llegislacions vigents imponen una taxa mínima de renovació d'aire en les llars, no obstant, no imponen un llímit per a l'aument de la freqüència d'estes en estiu. La ventilació mecànica seleccionada deurà, idealment, ser regulable i correctament dimensionada, de tal forma que no aumente el consum elèctric de manera desproporcionada.

Proteccions contra la contaminació

La renovació de l'aire interior permet combatre la contaminació interna i els pous provençals contribuïxen en llimitar les pèrdues tèrmiques, els contaminants evacuats per esta tenen diverses formes gaseoses i poden ser d'orige humà, per la respiració, com el diòxit de carbono o d'orige natural com el radón. El radón no és l'únic gas que es desprén del sol pero representa un perill sanitari en ser més pesat que l'aire i, sobretot, un contaminant radiactiu. Està present de modo natural en tots els continents i regions, principalment les de composició granítica, volcànica o uranífera i les autoritats nacionals (França) la mencionen[5]. Per les seues característiques tendix a acumular-se en les depressió (coves o llocs poc ventilats): el risc aumenta proporcionalment en la seua concentració en l'aire respirat, i és molt cancerígeno, en particular, per als pulmons. S'emfatisar durant el disseny del pou el conte en el nivell de permeabilidad del tubo i les unions respecte a este gas per a evitar que el sistema es convertixca en un difusor del gas en l'edificació. Un pou en funcionament diluïx les infiltracions gaseoses casuals en l'aire fresc disminuint les concentracions de radón a un màxim acceptable (en una radioactividad menor a 150 Bq/m³[6]). Quan s'utilisa de forma intermitent o despuix d'un abandó prolongat este gas, per la seua densitat, es pot infiltrar i acumular en el tubo, per lo que és una bona pràctica un porgat inicial del tubo per mig d'una vàlvula que tire el contingut a l'exterior sense passar per la construcció. Una atra solució pot ser revertir els fluix d'aire de la casa. És important notar que açò es produïx naturalment si la ventilació del pou és detinguda sense que este siga obstruït.

La proximitat d'una zona industrial classificada[7] preveu normalment un pla d'acció en cas de catàstrofe que inclou mides de confinament com la desocupació dels sistemes de ventilació. En estos casos la ventilació deu poder ser detinguda ràpidament, sense importar si és natural o mecànica. Si és natural el pou i la seua vàlvula, deuen ser fàcilment obstruïts; si és artificial, deu existir un interruptor accessible, un fusible o un interruptor automàtic diferencial dedicat en el panel d'electricitat que permeten una desocupació ràpida del sistema. Despuix d'una catàstrofe industrial química es deu revisar cuidadosadament l'estat del pou abans de la seua posada en marcha, ya que el tubo pot haver acumulat gasos tòxics pesats (per eixemple: dicloro).

Si no està protegit per una reixeta i filtres, el pou provençal pot servir d'entrada per a animals i partícules perjudicials per a la llar (rosegadors, reptils, insectes, polen...) que poden ser causa de malalties o molèsties. Els filtres són instalats des de l'exterior cap a l'interior a través de malles cada volta més fines, que en últim cas, com els utilisats contra el polen, requerixen major atenció i renovació periòdica si es vol mantindre l'eficiència del sistema. En impedir l'accés d'animals i partícules, l'acumulació de matèria orgànica està llimitada puix s'impedix l'acumulació de heces, aliments, terra o matèria vegetal per a la construcció de nius, també impedixen que el tubo aspire els fulls i la pols suspesos en l'aire. Sense estos l'acumulació en el pas del temps d'una mescla de tots els elements anteriors i l'aigua condensada podrien formar un substrat per al creiximent de foncs, verdet i/o bactèries. Les males olors que seguixen a la reactivació d'un pou despuix d'un abandó prolongat indiquen la presència de matèria en descomposició o fermentació.

L'evacuació dels condensados dels pous, si es drenan pels conductes cloacales, necessita l'instalació d'un sifón. L'aspiració creada per una VMC no separarà l'aire provinent del pou i l'aire viciat del drenage creant un risc sanitari i males olors en tot l'edifici ventilat. Per a mantindre la seua eficàcia i no ser foc de contaminació el sifón deu ser efectiu i l'aigua no deu estancar-se, alguna cosa difícil en la pràctica i que genera la necessitat del monitoreo de l'instalació.

El bon manteniment i la prevenció són el millor modo d'evitar la contaminació durant la vida útil de l'instalació. El manteniment periòdic consistix en reemplaçar i/o netejar els filtres per a evitar les pèrdues de potència i l'aument del consum elèctric si existixen instalacions mecàniques. La prevenció es referix a examinar l'estat del tubo cada determinat temps, tres anys per eixemple, per a conéixer les seues propietats i integritat sobretot en les zones de pèrdua de càrrega, com en els colzes (que deuen evitar-se tot lo possible o ser reemplaçats per curves obertes)