GWC - Gruntowy Wymiennik Ciepła

Gruntowy wymiennik ciepła wykonywany jest w nowowznoszonych budynkach jako dopełnienie systemu wentylacyjnego. Najprościej rzecz ujmując jest to przestrzeń, w której panuje stała temperatura ok. 4-7 stopni Celsiusza - czyli temperatura panująca na głębokości ok. 1,5 metra pod powierzchnią ziemi. Wprowadzone do tej przestrzeni powietrze z zewnątrz wstępnie ogrzewa się zimą sprawdzone jest ogrzanie powietrza od - 22 stopni na zewnątrz GWC do 0 stopni na wejściu kanału czerpnego do budynku.

Zobacz również >> Gruntowy Wymiennik Ciepła - budowa, zasada działania, schemat

GWC w wersji rurowej

Najprostszym w wykonaniu GWC jest po prostu rura PCV lub kamionkowa o długości 30-50 metrów ułożona pod ziemią i zakończona czerpnią wyposażoną w podwójną siatkę zabezpieczającą (przed insektami i gryzoniami). Jej minimalna średnica powinna być równa lub większa średnicy króćca montażowego centrali wentylacyjnej. Zastosowanie rury o przekroju większym niż króćce montażowe spowoduje wolniejszy przepływ powietrza przez GWC a co za tym idzie nieznaczne zwiększenie jego sprawności - powietrze lepiej ogrzeje się zimą oraz mocniej schłodzi latem.

Prezentowany na rysunku wymiennik może zostać z powodzeniem wykonany jako pojedyńcza rura o długości 35-45 m ułożona w linii prostej, w kształcie litery "U" lub w kształcie litery "S". Zaleca się również (w miarę możliwości) stosowanie kolan zagiętych pod kątem 45 stopni - zapewniają one mniejsze opory niż kolana 90-stopniowe.

Wymiennik rurowy wykonać można w trzech wersjach ułożenia:

1. Wersja prosta:

Rura po wyjściu z budynku ułożona jest w linii prostej, biegnie bezpośrednio w kierunku czerpni, zachowując niewielki spadek "od domu do czerpni", aby umożliwić odpływ ewentualnych skroplin.

Zalety tego rozwiązania:

• niski koszt wymiennika
• niskie opory własne wymiennika
• bezproblemowa możliwość wyczyszczenia w przypadku zanieczyszczenia lub zalania wymiennika

Wady:

• konieczna jest stosunkowo duża działka umożliwiająca ułożenie ok. 30-40 m rury w linii prostej

2. Wersja łamana

Rura wymiennika załamana jest w jednym lub dwóch miejscach, przyjmując na działce kształt litery "U" lub "S". Rozwiązanie to umożliwia ułożenie stosunkowo długiego wymiennika nawet na niewielkiej działce.

Zaleca się stosowanie kolan 33 lub 45 stopni. Ich opory są wielokrotnie mniejsze niż kolan 90-stopniowych. Te ostatnie należy stosować w ostateczności, np. w przypadku braku miejsca na działce.

Zalecamy stosowanie kolan 33 lub 45 stopni. Ich opory są wielokrotnie mniejsze niż kolan 90-stopniowych. Te ostatnie należy stosować w ostateczności, np. w przypadku braku miejsca na działce.


Zalety tego rozwiązania:

• niski koszt wymiennika
• stosunkowo niskie opory własne wymiennika, pod warunkiem zastosowania kolan 45 stopni
• możliwość umieszczenia wymiennika nawet na niewielkiej działce
• bezproblemowa możliwość wyczyszczenia w przypadku zanieczyszczenia lub zalania wymiennika

Wady:

• nieco wyższy koszt niż przy wersji prostej (dodatkowy koszt kolan)
• nieco wyższe opory własne wymiennika
• w przypadku konieczności stosowania kolan 90 stopni, ryzyko znacznego zwiększenia oporów.

3. Wersja wielorurowa (Tichelmanna)

Rura wymiennika wychodząca z budynku rozdziela się na kilka równolegle biegnących przewodów (rysunek powyżej), które następnie zbiegają się ponownie łącząc się ze sobą tuż przed czerpnią ziemną. Rury równoległe powinny znajdować się w odległości minimum 80 cm jedna od drugiej, co zapewni równomierną wymianę ciepła. Zalecamy układanie ich w odległości ok. 1 m jedna od drugiej.

Ułożenie rur równoległych zbyt blisko siebie może spowodować oddziaływanie ciepła jednej rury na drugą, a w efekcie zmniejszenie skuteczności wymiennika.
 

Przy wymienniku tego typu nie należy zmniejszać średnic stosowanych rur w momencie ich rozdzielania. Może to spowodować znaczny wzrost oporów wewnętrznych wymiennika, często wręcz uniemożliwiających korzystanie z niego. Należy stosować rury jednej średnicy, dobranej optymalnie do zastosowanego rekuperatora.

GWC w wersji żwirowej

Innym rozwiązaniem jest wykonanie GWC opartego na złożu żwirowym, który oprócz wspomnianych wyżej funkcji spełni role doskonałego filtra dla powietrza wchodzącego do budynku. Wymiennik oparty na złożu żwirowym będzie miał na pewno dużo większą sprawność, nie występuje też niebezpieczeństwo dostania się do wnętrza GWC gryzoni czy owadów. Rowiązanie to ma jednak pewien mankament: złoże żwirowe nie może pracować przez cały czas: tryb pracy należy podzielić zazwyczaj na 12-godzinne korzystanie z GWC oraz 12-godzinną "odnowę" złoża żwirowego.
Odnowienie to polega na ponownym uzyskaniu przez złoże temperatury otaczającej je ziemi. Rysunek na dole strony przedstawia wymiennik właśnie tego typu. Oczywiście w przypadku wymiennika rurowego wskazana jest również praca w trybie przerywanym.

Decydując się na zastosowanie GWC w instalacji wentylacyjnej swego domu należy pamiętać o starannie wykonanym projekcie wraz z wszelkimi obliczeniami. Straty na oporach powietrza są w tym wypadku dość spore. W niektórych wypadkach niewłaściwie dobrana centrala oraz przewody wewnątrz domu mogą spowodować zbyt słaby "nawiew" świeżego powietrza w domu. Wskazane jest wówczas zastosowanie dodatkowego niewielkiego wentylatora lub centrali przystosowanej do obsługi GWC.

Prawidłowo pracujący wymiennik daje korzyści zarówno latem jak i zimą. Latem (gdy zamontujemy wkład letni) do pomieszczeń nawiewamy powietrze ochłodzone (w praktyce chłodniejsze o ok. 5 do 10°C w stosunku do powietrza zewnętrznego), co w efekcie daje nam "klimatyzację za darmo". Zimą (układ z rekuperatorem) powietrze dochodzące do centrali jest wstępnie ogrzane co między innymi zapobiega tzw. szronieniu wymiennika, czyli po prostu zamarzaniu układu i wyłączaniu go przez elektroniczny układ przeciwzamrożeniowy. Niekonieczne jest wówczas montowanie dodatkowej energochłonnej nagrzewnicy elektrycznej w układzie rekuperatora. Jednak poza okresem zimy i gorącego lata (w tzw. okresach przejściowych) wymiennik gruntowy powinien być odłączony a powietrze powinno być pobierane przez "normalną" czerpnię umieszczoną np. w ścianie budynku.

Należy również pamiętać o dokładnym obliczeniu oporów GWC. Najczęściej montując w domu GWC należy wzmocnić nawiew instalacji wentylacyjnej przez zastosowanie dodatkowego wentylatora wspomagającego pracę standardowego wentylatora centrali wentylacyjnej. Jest to niezbędne do zniwelowania oporów powietrznych powstających wewnątrz wymiennika gruntowego.

Przykład gruntowego wymiennika ciepła opartego na złożu żwirowym:

 

Zobacz także:

Praktycznie darmowa klimatyzacja - GWC GROUND-THERM i VENTIFLEX
Antybakteryjny i antygrzybiczny gruntowy wymiennik ciepła GEO-HEAT