| muratordom.pl » Instalacje » Wentylacja i klimatyzacja » Gruntowy wymiennik ciepła - zasada działania, rodzaje i cena wymiennika

Gruntowy wymiennik ciepła - zasada działania, rodzaje i cena wymiennika

Teoretycznie oszczędności wynikające z ogrzewania i chłodzenia powietrza przez gruntowy wymiennik ciepła mogą wynieść nawet kilkaset złotych rocznie. Czy to jednak na pewno się opłaca? Jaka jest cena wymiennika i od czego ona zależy?

Zasada działania gruntowego wymiennika ciepła

W gruntowym wymienniku ciepła (GWC) świeże powietrze jest wstępnie ogrzewane, zanim trafi do rekuperatora. Służy do tego darmowe, naturalne ciepło czerpane z gruntu, który na głębokości poniżej 1 m ma przez cały rok dodatnią temperaturę. Przepływające tamtędy mroźne powietrze może się więc ogrzać. Jeśli czas kontaktu powietrza z gruntem będzie dostatecznie długi, ogrzeje się ono do temperatury na tyle wysokiej, by wymiennik rekuperatora nie zamarzł.

Powietrze, przepływając przez GWC, ogrzewa się, gdy temperatura na zewnątrz jest niższa niż w gruncie. Ponieważ zimą taka sytuacja nie należy do rzadkości, korzyści energetyczne z zastosowania takiego rozwiązania są znaczne. Ma ono jeszcze jedną ważną zaletę – latem powietrze w kontakcie z gruntem się ochładza. Nawiewane do domu obniża w nim temperaturę, wyraźnie poprawiając mikroklimat w upalne dni. Takie chłodzenie nie wymaga żadnych dodatkowych wydatków.

Gruntowy wymiennik ciepła jest przy tym systemem prostym, pozbawionym elementów mechanicznych i elektronicznych – właściwie nie ma się co w nim popsuć.

Rodzaje gruntowych wymienników ciepła

Gruntowe wymienniki ciepła dzielą się na przeponowe (powietrze przepływa przewodem zakopanym pod ziemią, nie mając bezpośredniego kontaktu z gruntem) oraz bezprzeponowe (powietrze przepływa bezpośrednio przez odpowiednio przygotowane warstwy gruntu).

Wymiennik przeponowy

Wymiennik przeponowy to najczęściej rura o dużej średnicy zakopana w ziemi. Zaczyna się od tak zwanej czerpni, czyli pionowego odcinka z wlotem umieszczonym co najmniej 0,5 m nad ziemią (by nie zasypał go śnieg), zabezpieczonym daszkiem. Czerpnia jest połączona z odcinkiem poziomym (a dokładniej ułożonym ze spadkiem około 2%, by nie gromadziła się w nim woda).

Dobry efekt ogrzewania powietrza zimą i chłodzenia latem osiąga się, umieszczając go 1,2-1,5 m pod powierzchnią terenu, czyli nieco poniżej strefy przemarzania gruntu. Dla domu jednorodzinnego, do którego wentylacji potrzeba 150-250 m3/h powietrza, wykonuje się go z rury o średnicy 180-200 mm.

Pojedyncza rura powinna mieć długość 30-50 m, można też ułożyć równolegle dwie rury, a nawet więcej (w układzie Tiechelmanna), wówczas mogą być krótsze, a ich średnica mniejsza (dobiera się ją tak, by prędkość przepływu powietrza w rurach wynosiła około 2 m/s).

Do budowy wymiennika często używa się cienkościennych rur kanalizacyjnych z PCW – wystarczająco wytrzymałych na obciążenie, szczelnych i całkowicie odpornych na korozję. Na pewno lepsze (ale droższe) są specjalne rury do budowy wymienników gruntowych – polipropylenowe i polietylenowe, sztywne albo elastyczne, z wewnętrzną warstwą antybakteryjną (z cząsteczkami srebra).

Wymiennik bezprzeponowy

Wymiennik bezprzeponowy to wykop o bokach długości 3-4 m i głębokości około 80 cm wypełniony oczyszczonym (płukanym, bez piasku) żwirem o granulacji 20-50 mm. Do takiego złoża żwirowego doprowadza się pionową rurę – czerpnię, taką jak w wymienniku przeponowym. Dalej ułożoną poziomo rurą drenarską powietrze z czerpni jest rozprowadzane na całą szerokość wymiennika. Po przeciwnej stronie złoża znajduje się druga rura, którą powietrze jest zasysane do instalacji wentylacyjnej wewnątrz budynku. Średnica i materiał rur mogą być takie jak w wymienniku rurowym.

Powietrze ogrzewa się lub chłodzi, przepływając przez warstwę żwiru. Ma z nim bezpośredni kontakt. Żeby temperatura złoża była zawsze dodatnia, powinno być przykryte od góry grubą warstwą gruntu. W praktyce zwykle żwir zakopuje się płytko i przykrywa warstwą izolacji cieplnej, uzyskując efekt podobny jak przy dużym zagłębieniu wymiennika. Dzięki temu można uniknąć problemów z wykonaniem i kłopotów z wodą gruntową (spód złoża powinien być powyżej jej poziomu). Jeśli jest taka potrzeba, wymiennik można wykonać ponad terenem, a izolacja sprawi, że temperatura wewnątrz złoża będzie odpowiadała tej, jaką ma grunt na głębokości nawet 5 m.

Wymiennik płytowy

Wymiennik płytowy stanowi pewną modyfikację żwirowego GWC. Na pierwszy rzut oka wygląda podobnie, ale zamiast złoża żwirowego pod powierzchnią gruntu na podsypce żwirowo-piaskowej o grubości 5 cm układa się specjalne płyty ze szczelinami, wewnątrz których przepływa powietrze.

Konstrukcja płyt sprawia, że ma ono bezpośredni kontakt z gruntem. Od góry płyty przykrywa izolacja ze styropianu o grubości 12 cm zabezpieczonego folią. Całość jest zasypana gruntem rodzimym. Do wykonania wymiennika jest potrzebny wykop o powierzchni trzy-, czterokrotnie większej niż w przypadku złoża żwirowego.

Zaletą takiego rozwiązania jest przede wszystkim większa bezwładność cieplna przekładająca się na stabilność temperatury powietrza po przepłynięciu przez wymiennik. Wynika ona ze zdecydowanie większej niż w przypadku złoża żwirowego powierzchni kontaktu wymiennika z gruntem rodzimym, w którym jest akumulowane ciepło. Właściwie cały strumień powietrza przepływającego przez wymiennik ma z nim kontakt, podczas gdy w złożu żwirowym znaczna część powietrza przepływa wewnątrz złoża, z dala od gruntu. Z tego powodu ilość przekazywanej energii jest zdecydowane mniejsza, jeśli nie zadba się o tak zwaną regenerację złoża.

Cena i opłacalność wymienników ciepła

Entuzjastów gruntowych wymienników ciepła nie brakuje, a ich dotychczasowi użytkownicy na ogół są z nich bardzo zadowoleni. Oprócz komfortu zastosowanie GWC ma jednak przynieść przede wszystkim korzyści ekonomiczne.

Koszt wybudowania GWC dla domu jednorodzinnego, to 2-12 tys. zł w zależności od użytych materiałów (najdroższe są rury antybakteryjne), wkładu własnej pracy i stopnia skomplikowania. A zatem wcale niemało.

Efektywność, jak w przypadku każdego urządzenia korzystającego z energii czerpanej z natury, jest uzależniona od czynników atmosferycznych, czyli w dużej mierze przypadkowa i trudno ją z góry precyzyjnie określić.

Pamiętajmy, że poza zmniejszeniem kosztów ogrzewania zyskujemy też poprawę mikroklimatu latem dzięki nawiewaniu do wnętrz chłodnego powietrza. Skuteczność chłodzenia przez GWC można porównać z efektem działania prostego klimatyzatora przenośnego kosztującego blisko 1000 zł i w dodatku pobierającego kilkakrotnie więcej energii elektrycznej niż wentylatory rekuperatora. To również przemawia na korzyść gruntowego wymiennika i trzeba to uwzględnić w kalkulacji opłacalności.

Z teoretycznych rozważań wynika, że całkowite oszczędności wynikające z ogrzewania i chłodzenia powietrza przez wymiennik gruntowy mogą wynieść nawet kilkaset złotych rocznie. Im droższym paliwem ogrzewamy dom, tym większy będzie zysk.

Przeczytaj dodatkowo:
Regulator ciągu kominowego – prosty sposób na...

Wybierając i instalując system ogrzewania domu, większość osób zwraca uwagę wyłącznie na moc kotła...

Skuteczna wentylacja piwnicy. Jaki system...

Wentylacja piwnicy może być zapewniona dzięki własnym kanałom wentylacyjnym, albo gdy ma okna, pośrednio...

Klimatyzacja w domu, mieszkaniu, biurze - wybór i...

Zobacz, co powinieneś wiedzieć przed zakupem i instalacją systemu klimatyzacji. Klimatyzacja domowa - jakie...

Wentylacja w domu jednorodzinnym – naturalna lub...

Już na etapie projektowania domu warto wybrać rodzaj wentylacji. O ile wykonanie wentylacji naturalnej...

Klimatyzacja domowa. Montaż klimatyzatora...

Klimatyzacja jako alternatywa dla tradycyjnych rozwiązań ogrzewania domu. Wentylacja, osuszanie i...

Wskaźnik energii pierwotnej po 2020: wentylacja z...

Wentylacja z odzyskiem ciepła może okazać się przyszłościowym rozwiązaniem i rozwiązać problem ogrzewania...

Żaden utwór zamieszczony w serwisie nie może być powielany i rozpowszechniany lub dalej rozpowszechniany w jakikolwiek sposób (w tym także elektroniczny lub mechaniczny) na jakimkolwiek polu eksploatacji w jakiejkolwiek formie, włącznie z umieszczaniem w Internecie - bez pisemnej zgody ZPR Media S.A.. Jakiekolwiek użycie lub wykorzystanie utworów w całości lub w części z naruszeniem prawa tzn. bez zgody ZPR Media S.A. jest zabronione pod groźbą kary i może być ścigane prawnie.