Czy warto zdecydować się na GWC?

Rodzaje gruntowych wymienników ciepła

GWC składa się z:

• rur zakopanych w ziemi (wymiennik rurowy)
• złoża z grubego, płukanego żwiru (wymiennik żwirowy).

Wymienniki rurowe muszą mieć dostatecznie dużą powierzchnię przejmowania ciepła przy jednoczesnym zapewnieniu możliwie małych oporów przepływu powietrza. W praktyce stosuje się rury z PVC o średnicy 150-200 mm, a ich łączna długość przy wentylacji domu jednorodzinnego może przekraczać nawet 50 m. Większą efektywność pracy uzyskuje się w gruntach wilgotnych o małym oporze cieplnym, co pozwala na szybsze przejmowanie ciepła z dalszych warstw ziemi. Na zakończeniu rur umieszcza się studzienkę, która zbiera wykroploną wodę.

Gruntowy wymiennik ciepła: rurowy - schemat

Wymienniki żwirowe można wykonać na gruntach o niskim poziomie wód gruntowych. Jako złoże wymiennika wykorzystuje się płukany żwir, umieszczony w wykopie zabezpieczonym geowłókniną i przykrytym warstwą termoizolacyjną. Objętość złoża dla domu jednorodzinnego to 10-12 m3, a doprowadzenie i odprowadzenie powietrza zapewniają rury umieszczone bezpośrednio w żwirze lub połączone z kanałami zbiorczymi.

Gruntowy wymiennik ciepła: żwirowy - schemat

Powietrze nawiewane do domu przepływa przez GWC, w wyniku czego zimą się ogrzewa, a latem ochładza, bo temperatura gruntu na głębokości 1-1,5 m nawet zimą przekracza 0°C. Dzięki temu latem takie powietrze można wykorzystać do chłodzenia pomieszczeń, zimą zaś powietrze z GWC nie wymaga aż tak intensywnego podgrzewania jak powietrze czerpane bezpośrednio z otoczenia domu. Jeśli wentylacja ma być rozbudowana o GWC, powinno się pamiętać o wykonaniu drugiej, zwykłej czerpni powietrza, która będzie używana w czasie, gdy nie ma potrzeby zmiany temperatury nawiewanego powietrza.

Wymienniki rurowe można układać na zewnątrz domu, a także pod budynkiem w obrysie fundamentów. Najlepiej sprawdzają się w przypadku gruntów wilgotnych, wysoki poziom wód gruntowych nie jest dla nich zagrożeniem. (fot. Global-Tech)

Wentylację z odzyskiem ciepła warto połączyć z GWC z kilku powodów:

• brak szronienia wymiennika do odzysku ciepła w rekuperatorze - w okresie zimowym;
• brak nagrzewnicy wstępnej i kosztów eksploatacyjnych związanych z jej pracą - zimą;
• brak potrzeby dogrzewania powietrza nawiewanego - zimą;
• darmowe chłodzenie budynku powietrzem wentylacyjnym - latem;
• działanie antybakteryjne GWC - redukcja stężenia bakterii i grzybów w powietrzu nawiewanym.

GWC można montować pod budynkiem, terenem zieleni, parkingiem itp., dostosowując jego lokalizację do miejscowych warunków i potrzeb inwestora. Ważne jest, aby gruntowy wymiennik ciepła był wydajny, nie generował wysokich strat ciśnienia (dla typowego budynku jednorodzinnego 50-70 Pa), był dopuszczony do stosowania w budownictwie (np. Rekomendacja Instytutu Techniki Budowlanej), a działanie antybakteryjne było potwierdzone przez niezależne instytucje. Dobierając centralę wentylacyjną trzeba uwzględnić dodatkowe opory spowodowane przez GWC.

GWC żwirowy latem (a) i zimą (b) - schematy działania

Czy GWC może skutecznie chłodzić dom latem?

Niektóre firmy oferujące GWC sugerują, że rozwiązują one problem chłodzenia domu w okresie upałów. Jednak skuteczności takich układów w tym zakresie nie należy przeceniać i traktować ten sposób chłodzenia pomieszczeń jako system wspomagający klimatyzację. Wydajność nawiewu chłodnego powietrza z takiej instalacji nie będzie bowiem duża i praktycznie odczuwalne oziębienie osiągniemy jedynie w czasie niezbyt wysokiej temperatury zewnętrznej.

Wynika to ze względnie małego strumienia powietrza wytwarzanego przez centralę wentylacyjną, jak i unikania nawiewu zbyt chłodnego powietrza (poniżej 15-16°C), które może grozić przeziębieniem. Przy wydajności przeciętnej centrali wentylacyjnej wynoszącej do 300 m3/h oraz różnicy temperatury (6-8°C) powietrza nawiewanego (zewnętrznego) i znajdującego się w pomieszczeniu, uzyskiwana moc chłodzenia dla całego budynku nie przekracza 1 kW. Jest to wartość wystarczająca do obniżenia temperatury pomieszczenia o powierzchni 10-15 m2.

W praktyce jednak efekt jest lepszy bo bez GWC strumień nagrzanego powietrza zewnętrznego dodatkowo podnosiłby temperaturę we wnętrzach. Z GWC latem będziemy więc zadowoleni, gdy w domu mamy możliwość skutecznego zacienienia okien (najlepiej jeśli wyposażony go w rolety zewnętrzne) i w ten sposób ograniczenia głównych niepożądanych podczas upałów zysków ciepła. Wtedy to, że nawiewane powietrze jest nieco chłodniejsze (np. 16°C) wystarczy do utrzymania komfortowych warunków.

Nawiew zimnego powietrza - przez odpowiednią regulację instalacji wentylacyjnej - można w całości skierować do wybranego pomieszczenia, w którym najczęściej przebywamy, i na schłodzeniu którego szczególnie nam zależy, np. salonu z dużymi oknami tarasowymi skierowanymi na południe (ale wyposażonymi w rolety, żaluzje lub choćby markizę).

GWC poprawia również komfort w budynku, bowiem stabilizuje wilgotność powietrza. Z drugiej strony - zwiększa opory przepływu powietrza w instalacji wentylacyjnej, konieczne jest więc zastosowanie wentylatorów o większej mocy (co podnosi zużycie energii elektrycznej).

Przy wszystkich tych zastrzeżeniach, GWC jest także rozsądnym uzupełnieniem systemu klimatyzacji, bo poprawia jego efektywność (zmniejszając zapotrzebowanie na moc klimatyzatorów o 10-15%) przy raczej umiarkowanym udziale w całkowitych kosztach inwestycji.

Jeśli budujemy dom energooszczędny z wentylację mechaniczną z odzyskiem ciepła współpracującą z GWC, nie warto pomijać możliwości wykorzystania jej latem do choć częściowego obniżenia temperatury powietrza nawiewanego do domu.

Płytowy wymiennik gruntowy pozwala na bezpośredni kontakt powietrza z gruntem, co umożliwia m.in. samoczynną regulację jego wilgotności latem - odprowadzanie kondensatu i nawilżanie zimą. (fot. Warebud)

Joanna Dąbrowska
fot. otwierająca: Pro-Vent