Gruntowy wymiennik ciepła - klucz do energooszczędnego domu

Jak działa gruntowy wymiennik ciepła i czy jest skuteczny?

Gruntowy wymiennik ciepła (GWC) to urządzenie, które służy do wstępnego ogrzewania lub schładzania powietrza wentylacyjnego przed jego wprowadzeniem do rekuperatora. Innymi słowy, GWC magazynuje energię cieplną gruntu, wykorzystując ją zimą do podniesienia temperatury powietrza wentylacyjnego, a latem do efektywnego chłodzenia budynku. Stabilizacja temperatury powietrza wentylacyjnego dzięki zastosowaniu GWC znacząco podnosi efektywność całego systemu wentylacji mechanicznej, co przekłada się na redukcję strat ciepła i obniżenie kosztów ogrzewania. To rozwiązanie w znacznym stopniu ogranicza straty ciepła spowodowane wentylacją i zmniejsza zależność od konwencjonalnych źródeł energii.

Jak działa GWC?

Powietrze wentylacyjne zasysane jest przez czerpnię terenową wyposażoną w filtr powietrza. Następnie przepływa przez gruntowy wymiennik ciepła, gdzie niemal cała jego objętość styka się z odpowiednio przygotowanym podłożem, co zapewnia wysoką efektywność wymiany ciepła między powietrzem a gruntem. Warto podkreślić, że płyty GWC firmy PRO-VENT umożliwiają naturalną obróbkę wilgotnościową i antybakteryjną powietrza. Ogrzane lub schłodzone powietrze trafia następnie kanałami instalacji wentylacyjnej do rekuperatora. Ruch powietrza w całym układzie wentylacyjnym jest zapewniany przez rekuperator.

Zasada działania GWC latem i zimą (fot. Pro-Vent)

Rodzaje GWC

Istnieje kilka rodzajów powietrznych gruntowych wymienników ciepła, różniących się budową i sposobem wymiany ciepła:

Płytowy gruntowy wymiennik ciepła (GWC) – rozwiązanie bezprzeponowe, opracowane przez firmę PRO-VENT. Składa się on ze specjalnie zaprojektowanych płyt z tworzywa sztucznego, ułożonych na klockach dystansowych, co tworzy przestrzeń umożliwiającą bezpośrednią i maksymalnie efektywną wymianę ciepła między powietrzem a gruntem. Brak przepony eliminuje problem zalegania skroplonego kondensatu, który jest odprowadzany bezpośrednio do gruntu. Wymiennik płytowy charakteryzuje się nawet trzykrotnie niższymi oporami powietrza niż wymiennik żwirowy, dzięki czemu nie wymaga dodatkowych wentylatorów wspomagających i pracuje w sposób ciągły, bez potrzeby regeneracji złoża.

Żwirowy gruntowy wymiennik ciepła (GWC) – rozwiązanie bezprzeponowe. Jego działanie opiera się na przepuszczaniu powietrza przez wykop wypełniony żwirem lub kruszywem o dużej granulacji, co zapewnia bezpośredni kontakt powietrza z materiałem wymieniającym ciepło. Kondensat wsiąka w złoże. Jednak to rozwiązanie generuje wyższe opory powietrza, co zazwyczaj wymaga zastosowania dodatkowego wentylatora wspomagającego i wiąże się z wyższymi kosztami eksploatacji. Wymiennik żwirowy wymaga również cyklicznej regeneracji złoża, co czyni go mniej optymalnym pod względem eksploatacji.

Rurowy gruntowy wymiennik ciepła (GWC) – rozwiązanie przeponowe. Składa się z ciągu rur, zazwyczaj wykonanych z tworzyw sztucznych, a strumień powietrza jest często rozdzielany na kilka rurociągów w celu zwiększenia powierzchni wymiany ciepła. Wymiana ciepła jest ograniczona przez ściankę rury, która oddziela powietrze od gruntu. Aby osiągnąć skuteczność porównywalną z wymiennikami bezprzeponowymi, konieczne byłoby ułożenie rurociągu o znacznej długości, co zwiększa wymagany obszar montażu. Należy również zapewnić odpowiedni spadek rur, aby uniknąć gromadzenia się kondensatu.

Glikolowe wymienniki ciepła (niepowietrzne) wykorzystują czynnik pośredniczący – roztwór glikolu, który krąży w rurkach umieszczonych w gruncie i zmienia swoją temperaturę. Następnie roztwór ten trafia do specjalnego modułu w budynku, gdzie przekazuje energię cieplną lub chłodniczą do powietrza wentylacyjnego.

Skuteczność GWC

Latem. Efektywny gruntowy wymiennik ciepła pozwala pokryć od 70% do 90% zapotrzebowania budynku na chłód, generując przy tym minimalne koszty eksploatacji. Firma PRO-VENT informuje, że ich płytowy gruntowy wymiennik ciepła może pokryć nawet do 80% zapotrzebowania na chłód, charakteryzując się znikomymi kosztami eksploatacji. Budynek jest chłodzony świeżym powietrzem zewnętrznym, co stanowi dodatkową zaletę w porównaniu z klimatyzatorami działającymi w obiegu zamkniętym. GWC może schładzać powietrze wentylacyjne do temperatury w zakresie od +15°C do +16°C.

Skuteczność GWC w sezonie letnim (rys. Pro-Vent)

Zimą. GWC skutecznie podnosi temperaturę powietrza wentylacyjnego dopływającego do rekuperatora. Stabilizacja temperatury powietrza eliminuje konieczność stosowania wstępnych nagrzewnic elektrycznych i zwiększa sprawność całego procesu rekuperacji. Dzięki temu minimalizuje się straty ciepła z budynku wraz z powietrzem wentylacyjnym, co ogranicza zapotrzebowanie na ogrzewanie i przekłada się na niższe koszty. Zastosowanie płytowego gruntowego wymiennika ciepła pozwala na redukcję strat wentylacyjnych o 75% w porównaniu z rekuperacją bez GWC.

Dodatkowe korzyści

• Poprawa jakości powietrza. GWC, zwłaszcza płytowy bezprzeponowy firmy PRO-VENT, przyczynia się do redukcji zarodników bakterii (o 86%) i grzybów (o 97%) w powietrzu wentylacyjnym. Oczyszcza powietrze w sposób naturalny, bez użycia dodatkowej chemii.
• Regulacja wilgotności. Bezpośredni kontakt powietrza z gruntem wpływa na wilgotność powietrza, pomagając zapobiegać uczuciu duszności latem i dowilżać suche powietrze zimą.
• Energooszczędność i ekologia. GWC jest rozwiązaniem proekologicznym, wykorzystującym darmową energię płytkich warstw gruntu. Przyczynia się do ograniczenia kosztów eksploatacyjnych domu w związku z rosnącymi cenami energii.

Gruntowy wymiennik ciepła stanowi podstawowy element energooszczędnych systemów wentylacyjnych i doskonale uzupełnia wentylację mechaniczną (rekuperację). Współpraca GWC z rekuperatorem zapewnia komfortową wentylację, ogranicza koszty ogrzewania, umożliwia naturalne chłodzenie powietrza latem, oczyszcza powietrze i pozytywnie wpływa na zdrowie. Firma PRO-VENT oferuje rekuperatory dedykowane do współpracy z GWC, charakteryzujące się bardzo wysokim odzyskiem ciepła (ponad 90%) oraz funkcją przełączania na tryb chłodzenia.

Ile można zaoszczędzić stosując gruntowy wymiennik ciepła?

Stosowanie gruntowego wymiennika ciepła (GWC) może przynieść znaczące oszczędności finansowe, zarówno w sezonie grzewczym, jak i chłodniczym.

Oszczędności w sezonie grzewczym dla strumienia powietrza wentylacyjnego 400 m³/h, przy założeniu ceny gazu ziemnego 30 gr/kWh:

• Straty wentylacyjne bez odzysku ciepła: 4 013 zł/sezon.
• Straty wentylacyjne z rekuperacją: 2 207 zł/sezon.
• Straty wentylacyjne z GWC + rekuperacją: 540 zł/sezon.

Z powyższych danych wynika, że zastosowanie GWC w połączeniu z rekuperacją może zmniejszyć straty ciepła, a tym samym koszty ogrzewania, o znaczną kwotę w porównaniu do systemów bez odzysku ciepła lub z samą rekuperacją. Zastosowanie płytowego gruntowego wymiennika ciepła zapewnia 75% mniejsze straty wentylacyjne w porównaniu do rekuperacji bez GWC!

Zastosowanie GWC w połączeniu z rekuperacją może zmniejszyć straty ciepła (rys. Pro-Vent)

Gruntowy wymiennik ciepła przyczynia się do obniżenia rachunków za energię zarówno latem (dzięki praktycznie darmowemu chłodzeniu), jak i zimą (poprzez zmniejszenie zapotrzebowania na ogrzewanie i zwiększenie efektywności systemu wentylacji). Jest to rozwiązanie, które uniezależnia od tych źródeł energii, za które trzeba płacić w największym możliwym stopniu.