Czy warto instalować gruntowy wymiennik ciepła?

Wentylacja mechaniczna z rekuperacją, czyli z odzyskiem ciepła, nie tylko zapewnia domownikom świeże powietrze przez cały rok, ale też pozwala zaoszczędzić na kosztach ogrzewania domu. Niektórzy inwestorzy, chcąc jeszcze poprawić efektywność „cieplną” tej wentylacji, decydują się na zrobienie gruntowego wymiennika ciepła (GWC).

W centrali wentylacji mechanicznej nawiewno-wywiewnej (Fot. 1) ciepłem odzyskanym z powietrza zużytego, usuwanego z domu, ogrzewane jest zimne powietrze, zasysane z zewnątrz. W najlepszych rekuperatorach odzysk ciepła sięga nawet dziewięćdziesięciu kilku procent. To właśnie dzięki takiemu radykalnemu ograniczeniu strat ciepła przez wentylację, instalacja grzewcza może wytworzyć mniej energii cieplnej, by utrzymać w domu oczekiwaną przez mieszkańców temperaturę.

Fot. 1 – Nowoczesne centrale wentylacji mechanicznej z odzyskiem ciepła mają wysoką sprawność, dochodzącą do dziewięćdziesięciu kilku procent

Niektórzy są jednak zdania, że jeśli zimne powietrze nie trafi do centrali wentylacyjnej bezpośrednio ze – znajdującej się w ścianie (Fot. 2 i 3) lub dachu – czerpni, lecz zostanie wcześniej przepuszczone przez rurę umieszczoną na pewnej głębokości w gruncie, to „wentylacyjne” oszczędności na ogrzewaniu będą jeszcze większe. Jako dodatkową zaletę takiego rozwiązania, nazywanego gruntowym wymiennikiem ciepła, wskazują możliwość wykorzystania go latem do chłodzenia wnętrza domu.

Fot. 2 – Gdy centrala wentylacyjna zamontowana jest na poddaszu, to czerpnia powietrza znajduje się najczęściej w ścianie pod kalenicą
Fot. 3 – Od czerpni do rekuperatora powietrze zewnętrzne płynie umieszczonymi na stryszku rurami, zaizolowanymi termicznie i akustycznie

ZASADA DZIAŁANIA GRUNTOWEGO WYMIENNIKA CIEPŁA

Zakłada się, że w gruncie – mniej więcej półtora metra poniżej terenu – panuje stała temperatura około 10°C. Wystarczy więc na tej głębokości umieścić rurę, na przykład o długości 30-metrów, by – w zależności od pory roku – wykorzystać grunt do podgrzewania lub chłodzenia powietrza zewnętrznego. Jeden koniec takiej rury jest w ogrodzie zakończony czerpnią, którą zasysane jest powietrze zewnętrzne, a drugi – podłączony do centrali wentylacyjnej (Rys. 1).

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

Nie oznacza to jednak, że można wtedy zrezygnować z standardowej czerpni powietrza, umieszczonej na przykład w ścianie domu. Bywają bowiem 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°C, powietrze – zanim dostanie się do rekuperatora – powinno przepływać przez wymiennik, w którym zostanie ogrzane ciepłem z gruntu. Efekt podgrzewania powietrza będzie oczywiście największy wtedy, gdy wokół domu panują siarczyste mrozy.

Gdy temperatura na zewnątrz jest powyżej 10°C przepuszczanie powietrza przez wymiennik nie miałoby oczywiście sensu, ponieważ byłoby ono chłodzone, a nie podgrzewane.

Lato. Inaczej jest oczywiście latem. Dopiero gdy temperatura na zewnątrz jest wyższa niż 20°C, warto powietrze przepuścić przez wymiennik gruntowy, by je trochę ochłodzić, zanim dotrze do centrali wentylacyjnej. Przy temperaturze niższej niż 20°C świeże powietrze dostarczane jest do centrali wentylacyjnej bezpośrednio przez czerpnię w ścianie.

STEROWANIE

Jak z tego widać powietrze zewnętrzne powinno przepływać przez wymiennik gruntowy wtedy, gdy temperatura na zewnątrz jest poniżej 10-ciu albo powyżej 20-tu stopni Celsjusza. Natomiast, gdy jest ona w granicach 10-20 stopni – najlepiej, jeśli powietrze jest kierowane do rekuperatora przez czerpnię w ścianie, z pominięciem wymiennika gruntowego.

Do zmiany kierunku, z którego świeże powietrze napływa do centrali wentylacyjnej, potrzebna jest skrzynka z przepustnicą (Rys.2). W zależności od pory roku i temperatury na zewnątrz domu kieruje ona do rekuperatora powietrze, które albo napływa przez czerpnię w ścianie, albo przez wymiennik gruntowy.

Teoretycznie przepustnicę można by przestawiać ręcznie. Zwykle jednak 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 rurowego jest najpopularniejszy i najczęściej polecany przez firmy zajmujące się instalowaniem wentylacji mechanicznej. Powinno się go wykonywać ze specjalnie do tego przeznaczonych rur i kształtek o średnicy 160-200 mm, łączonych ze sobą w sposób gwarantujący szczelność wymiennika.

Na podobnej do rurowych zasadzie zbudowane są też wymienniki, w których część zagłębionej w gruncie rury zastępuje złoże żwirowe (Rys. 3) lub specjalne płyty z otworami.

Są też takie wymienniki gruntowe, które swoją budową przypominają poziome kolektory, będące jednym z rodzajów dolnych źródeł pomp ciepła. Mają one tę przewagę nad wymiennikami rurowymi, że świeże powietrze nie jest ogrzewane (lub chłodzone) bezpośrednio przez grunt, lecz przez umieszczoną w nim rurową instalację, wypełnioną glikolem. Tego typu wymienniki są jednak dużo droższe od innych modeli.

Samo wykonanie wymiennika rurowego nie jest specjalnie skomplikowane, zwłaszcza gdy poziom wód gruntowych znajduje się poniżej dna wykopu. Wystarczy tylko w wykopie ułożyć z 2-procentowym spadkiem od budynku połączone ze sobą rury – najlepiej w linii prostej, jeśli pozwala na to wielkość działki, a następnie zasypać je do poziomu terenu.

1
Zobacz także

Odpowiedź na to pytanie wydaje się być prosta. Ściany dwuwarstwowe, najczęściej obecnie wykonywane, powinno się ocieplać dopiero po całkowitym zakończeniu prac na dachu. Od wszystkich zasad są jednak wyjątki, tak więc i tutaj bywają sytuacje, kiedy o ociepleniu ścian należy pomyśleć przed ułożeniem pokrycia na dachu. Budowa domu do stanu surowego otwartego zakłada, że ściany nośne domu i ewentualnie jego stropy oraz schody, są zabezpieczone dachem przed opadami atmosferycznymi. Taki dach […]

.

W większości domów murowanych strome dachy dwuspadowe mają konstrukcję krokwiowo-jętkową. Takie więźby dachowe zazwyczaj podparte są wyłącznie na dwóch przeciwległych ścianach kolankowych, tworząc na poddaszu łatwą do zagospodarowania, otwartą przestrzeń. Rozwiązanie to – atrakcyjne z architektonicznego punktu widzenia – wymaga jednak odpowiedniego wzmocnienia ścian kolankowych. Ściany murowane przystosowane są przede wszystkim do przenoszenia naprężeń ściskających – ich wytrzymałość na rozciąganie i zginanie jest bowiem […]

.
Fot. EDIN Architektura Krajobrazu

Nie ma co ukrywać, że dbanie o zieleń w ogrodzie wymaga sporo czasu i pracy. Jeśli więc wśród domowników nie ma zbyt wielu miłośników prac ogrodniczych, warto na fragmentach ogrodu ułożyć zróżnicowane pod względem wyglądu nawierzchnie z kamieni i żwiru. Ich pielęgnowanie nie będzie na pewno tak uciążliwe jak trawnika i rabat – oczywiście pod warunkiem, że zostały wykonane właściwie. Dodatkowym atutem nawierzchni kamiennych i żwirowych jest to, że prezentują się jednakowo ładnie przez cały […]

.

Pompy ciepła, czerpiące energię odnawialną z powietrza, bardzo dobrze nadają się do przygotowania w domu ciepłej wody. Są bezobsługowe i wydajne, a ich użytkowanie jest bardzo ekonomiczne. Modele powietrznych pomp ciepła, które przeznaczone są tylko do podgrzewania wody, szczególnie nadają się do domów jednorodzinnych ogrzewanych węglem i drewnem lub stosunkowo drogimi paliwami, jakimi są pelety oraz gaz płynny i olej opałowy. W domach ogrzewanych węglem lub drewnem […]

.