Czy warto instalować gruntowy wymiennik ciepła?

Wentylacja mechaniczna z odzyskiem ciepła zapewnia nie tylko świeże powietrze przez cały rok, ale też pozwala zaoszczędzić na ogrzewaniu domu. Niektóre firmy namawiają inwestorów, by jeszcze poprawili efektywność „cieplną” takiej wentylacji, przez zastosowanie gruntowego wymiennika ciepła (GWC).

Oszczędności na ogrzewaniu domu dzięki zastosowaniu wentylacji mechanicznej z rekuperacją, powstają przede wszystkim przez odzyskiwanie ciepła z powietrza usuwanego i przekazaniu go (w najlepszych rekuperatorach prawie w całości) zimnemu powietrzu napływającemu z zewnątrz. Niektórzy są jednak zdania, że jeśli zimne powietrze nie trafi do centrali wentylacyjnej bezpośrednio z czerpni znajdującej się w ścianie, lecz zostanie wcześniej przepuszczone przez rurę umieszczoną na pewnej głębokości w gruncie, to oszczędności na ogrzewaniu będą jeszcze większe. Jako dodatkową zaletę takiego rozwiązania wskazują możliwość wykorzystania go latem do chłodzenia wnętrza domu.

JAK DZIAŁA GRUNTOWY WYMIENNIK CIEPŁA?

Zakłada się, że w gruncie mniej więcej półtora metra poniżej terenu panuje stała temperatura około 10st. C. Wystarczy więc na tej głębokości umieścić odpowiednio długą rurę, na przykład o długości 30-metrów, której jeden koniec zakończony jest w ogrodzie wystającą na pół metra czerpnią z daszkiem, a drugi – podłączony do centrali wentylacyjnej (Rys. 1), by – w zależności od pory roku – wykorzystać grunt do podgrzewania lub chłodzenia powietrza zewnętrznego.

Rys. 1. Gruntowy wymiennik ciepła (GWC) ma dostarczyć do centrali wentylacyjnej powietrze – w zależności od pory roku – wstępnie ogrzane lub ochłodzone

Oczywiście nie można zrezygnować z czerpni powietrza umieszczonej w ścianie domu powyżej poziomu terenu, ponieważ są takie warunki atmosferyczne, w których korzystniej jest, jeśli powietrze zewnętrzne dostaje się do centrali wentylacyjnej bezpośrednio, z pominięciem wymiennika gruntowego.
Zima. W chłodniejszych porach roku, gdy temperatura na zewnątrz spada poniżej 10 st. C, powietrze zanim dostanie się do rekuperatora powinno przepływać przez wymiennik, w którym zostanie ogrzane ciepłem z gruntu. Efekt podgrzewania powietrza będzie oczywiście największy, gdy wokół domu panują siarczyste mrozy.
Gdy temperatura na zewnątrz jest powyżej 10 st. C przepuszczanie powietrza przez wymiennik nie miałoby oczywiście sensu.
Lato. Inaczej jest oczywiście latem. Dopiero gdy temperatura na zewnątrz przekracza 20 st. C, warto powietrze przepuścić przez wymiennik, by je trochę ochłodzić zanim dotrze do centrali wentylacyjnej. Przy temperaturze niższej niż 20 st. C świeże powietrze dostarczane jest bezpośrednio przez czerpnię w ścianie.

STEROWANIE

Jak z tego widać powietrze przez wymiennik gruntowy powinno przepływać wtedy, gdy temperatura na zewnątrz jest poniżej 10-ciu albo powyżej 20-tu stopni Celsjusza. Natomiast, gdy jest ona w granicach 10-20 stopni – powietrze do domu kierowane jest przez czerpnię w ścianie.
Aby był możliwy wybór kierunku napływu świeżego powietrza do centrali wentylacyjnej, potrzebna jest skrzynka z przepustnicą (Rys. 2), która – w zależności od pory roku i temperatury na zewnątrz – zamyka rurę czerpni, a otwiera wymiennika gruntowego, albo odwrotnie. Teoretycznie przepustnicę można by przestawiać ręcznie, ale zwykle robi to sterownik elektroniczny, wyposażony w czujnik temperatury zewnętrznej, nie angażując do tego domowników.
Jest to rozwiązanie o tyle praktyczniejsze, że temperatura na zewnątrz potrafi się w opisanych wcześniej granicach zmieniać nawet kilka razy w ciągu doby.

Rys. 2. Sterowana elektronicznie skrzynka z przepustnicą decyduje, czy powietrze do centrali wentylacyjnej napływa z czerpni w ścianie, czy z gruntowego wymiennika ciepła
Rys. 3. Gruntowy wymiennik ciepła ze złożem żwirowym; przepływające przez niego powietrze może być dodatkowo nawilżane

RODZAJE WYMIENNIKÓW GRUNTOWYCH

Opisany na wstępie model wymiennika jest najpopularniejszy i najczęściej polecany przez firmy zajmujące się instalowaniem wentylacji mechanicznej. Wykonuje się go zwykle z rur i kształtek średnicy 160-200 mm, stosowanych
do wykonywania zewnętrznej instalacji kanalizacyjnej.
Na podobnej zasadzie zbudowane są też wymienniki, w których część rury zagłębionej w gruncie zastępuje złoże żwirowe (Rys. 3) lub specjalne płyty z otworami.
Są też takie wymienniki, które swoją budową przypominają poziome kolektory będące jednym z rodzajów dolnych źródeł pomp ciepła. Mają one wprawdzie przewagę nad kolektorami rurowymi, ponieważ to nie świeże powietrze przepływa przez rury znajdujące się w gruncie, lecz glikol, ale ze względu na stosunkowo wysoką cenę, inwestycja w nie nigdy się nie zwróci.

PROBLEMY WYKONAWCZE I EKSPLOATACYJNE

Niby wykonanie wymiennika rurowego nie jest skomplikowane: wystarczy w wykopie ułożyć z 2-procentowym spadkiem od budynku rury kanalizacyjne – najlepiej w linii prostej, jeśli pozwala na to wielkość działki. Jeśli nie – można ułożyć rury po linii łamanej z zachowaniem spadku. Wszystko to jest oczywiście możliwe, gdy poziom wód gruntowych jest poniżej dna wykopu. Niestety nawet korzystne warunki gruntowe i wodne na działce nie gwarantują, że nie dojdzie do rozszczelnienia rury i pojawienia się w niej wody, o czym niestety sam mogłem się przekonać.

1
Zobacz także

Stosowanie drewnianej oblicówki do wykańczania elewacji domów ma bardzo długą tradycję nie tylko w Kanadzie czy Stanach Zjednoczonych, ale także w Polsce. Zazwyczaj i tam, i u nas w taki sposób były i są wykańczane domy drewniane. Ostatnio jednak elewacje z drewna są także wykonywane w domach murowanych. W domach jednorodzinnych oblicówkę drewnianą stosuje się przede wszystkim na ścianach poddasza (Fot. 1 i 2), parter wykańczając popularnym tynkiem cienkowarstwowym albo […]

.

Bardzo łatwo jest zrobić z drewna prosty, poziomy mostek nad ogrodowym strumieniem lub wydłużonym oczkiem wodnym – wystarczą dwie belki, kilkanaście desek i trochę gwoździ lub wkrętów. Sprawa jest bardziej skomplikowana, gdy chcemy, by taki drewniany mostek był wygięty w kształcie łuku. Mostek, którego przęsło wygięte jest w kształcie łuku (a dokładniej: wąskiego wycinka powierzchni walca), prezentuje się w ogrodzie ciekawiej (Fot. 1) niż prosty pomost […]

.

Podczas budowy domu kolejność niektórych robót wydaje się oczywista – najpierw wykonuje się warstwy nośne jego ścian, a dopiero później przykrywa je dachem. Ocieplenie takich ścian (a przy jednowarstwowych – wykonanie ich elewacji) zostawia się na później. Tak jest w najczęściej spotykanych sytuacjach, gdy dom przykryty jest tylko jednym dachem. Sprawy się komplikują, gdy dachy są dwa, z których jeden – położony […]

.

Każdy, kto myśli o budowie domu, nawet gdyby miało to być w odległej przyszłości, ma swoje wyobrażenie, jaki powinien on być. Łatwiej mają oczywiście ci, którzy w jednorodzinnym domu mieszkali już wcześniej. Z autopsji wiedzą bowiem, które rozwiązania się sprawdzają, a które nie. Znacznie trudniej jest osobom, które całe życie spędziły w mieszkaniu w bloku. Dom jednorodzinny to nie jest po prostu trochę większe mieszkanie, postawione na bardziej […]

.