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

Podczas wykańczania wnętrz tynkiem gipsowym należy zwracać uwagę, by nie miał on bezpośredniego kontaktu z niezabezpieczoną antykorozyjnie stalą, gdyż przyczynia się on do jej szybkiej korozji. To dlatego na przykład wypukłe krawędzie ścian lepiej wzmacniać kątownikami aluminiowymi niż stalowymi, nawet jeśli te ostatnie wykonane są z blachy ocynkowanej. Dobrze wykonane tynki gipsowe, ułożone na ścianach i sufitach (Fot. 1), a także słupach i belkach (Fot. 2) powinny być […]

.

Jednowarstwowe ściany domów, które zostały wybudowane kilkanaście lat temu z bloczków betonu komórkowego, mają współczynnik przenikania ciepła U nieco mniejszy niż 0,3 W/(m²K). Ich izolacyjność termiczna jest oczywiście mniejsza niż wymagają tego od ścian zewnętrznych obecnie obowiązujące przepisy, ale trudno je uznać za „zimne”. Gdy po ponad piętnastu latach właściciele jednego z takich domów (Fot. 1 i 2) zauważyli kilka drobnych rys na jego elewacji, […]

.

Bramy przesuwne są coraz częściej wybierane przez właścicieli domów jednorodzinnych. Przemawia za nimi to, że podczas otwierania i zamykania nie zajmują miejsca na podjeździe – można więc bezpiecznie zaparkować na nim samochód. Ma to szczególne znaczenie wtedy, gdy odległość domu od ogrodzenia wzdłuż ulicy – a więc i długość podjazdu – nie jest zbyt duża. Mające wielowiekową tradycję bramy uchylne, zwane też skrzydłowymi, nie mają […]

.

Żelbet jest kompozytem dwóch materiałów – betonu i stali, stosowanej w postaci prętów zbrojeniowych. Dzięki pomysłowi, by połączyć w jedną całość ich właściwości, sto kilkadziesiąt lat temu powstał materiał, który zrewolucjonizował budownictwo. Podstawowym warunkiem współpracy betonu i stali w konstrukcjach żelbetowych jest ich wzajemna przyczepność. Bez niej byłyby to tylko dwa oddzielne, niepowiązane ze sobą materiały – masywny, ale kruchy beton oraz bardzo wytrzymałe, ale wiotkie pręty […]

.