GRUNTOWE

GRUNTOWE

WYMIENIKI

WYMIENIKI

CIEPŁA

CIEPŁA

Paweł Sobczak

Wydział Inżynierii Metali i Informatyki

Przemysłowej

IV rok studia zaoczne

Co to jest GWC?

Co to jest GWC?

GWC – Gruntowe wymiennik ciepła

GWC – Gruntowe wymiennik ciepła

zapewniają dopływ do budynku

zapewniają dopływ do budynku

świeżego powietrza o stabilnych

świeżego powietrza o stabilnych

parametrach w ciagu całego roku. W

parametrach w ciagu całego roku. W

okresie zimowy powietrze jest

okresie zimowy powietrze jest

wstępnie ogrzewane i nawilżane. W

wstępnie ogrzewane i nawilżane. W

okresie letnim natomiast, GWC

okresie letnim natomiast, GWC

schładza i osusza powietrze.

schładza i osusza powietrze.

ZASADA DZIAŁANIA I BUDOWA

ZASADA DZIAŁANIA I BUDOWA

GWC

GWC

Gruntowy wymiennik ciepła wykorzystuje energię

Gruntowy wymiennik ciepła wykorzystuje energię

zgromadzoną w gruncie: poniżej głębokości

zgromadzoną w gruncie: poniżej głębokości

przemarzania gruntu (zazwyczaj 1,5m), gdzie

przemarzania gruntu (zazwyczaj 1,5m), gdzie

temperatura gruntu jest stała i wynosi średnio

temperatura gruntu jest stała i wynosi średnio

od +4

od +4

°

°

C do +8

C do +8

°

°

C. GWC to urządzenie

C. GWC to urządzenie

umożliwiające kontakt (pośredni lub

umożliwiające kontakt (pośredni lub

bezpośredni) powietrza z gruntem. W

bezpośredni) powietrza z gruntem. W

zależności od temperatury powietrza

zależności od temperatury powietrza

wchodzącego do układu jego temperatura ulega

wchodzącego do układu jego temperatura ulega

obniżeniu (latem) lub podwyższeniu (zimą).

obniżeniu (latem) lub podwyższeniu (zimą).

ZASADA DZIAŁANIA I BUDOWA

ZASADA DZIAŁANIA I BUDOWA

GWC

GWC

LATO

LATO

: Rekuperator zasysa przez GWC

: Rekuperator zasysa przez GWC

gorące powietrze zewnętrzne, które w

gorące powietrze zewnętrzne, które w

trakcie przepływu przez GWC ulega

trakcie przepływu przez GWC ulega

schłodzeniu (nawet o 16 stopni).

schłodzeniu (nawet o 16 stopni).

ZASADA DZIAŁANIA I BUDOWA

ZASADA DZIAŁANIA I BUDOWA

GWC

GWC

ZASADA DZIAŁANIA I BUDOWA

ZASADA DZIAŁANIA I BUDOWA

GWC

GWC

ZIMA

ZIMA

: Rekuperator zasysa przez GWC zimne

: Rekuperator zasysa przez GWC zimne

powietrze zewnętrzne, które w trakcie

powietrze zewnętrzne, które w trakcie

przepływu przez GWC ulega wstępnemu

przepływu przez GWC ulega wstępnemu

podgrzaniu (zazwyczaj do temperatury od 0

podgrzaniu (zazwyczaj do temperatury od 0

do +4 stopni). GWC pełni funkcję nagrzewnicy

do +4 stopni). GWC pełni funkcję nagrzewnicy

wstępnej, podgrzewając powietrze wchodzące

wstępnej, podgrzewając powietrze wchodzące

„za darmo” oraz zabezpieczając rekuperator

„za darmo” oraz zabezpieczając rekuperator

przed zamarzaniem. Zastosowanie dobrej

przed zamarzaniem. Zastosowanie dobrej

klasy rekuperatora oraz GWC zapewni zimą

klasy rekuperatora oraz GWC zapewni zimą

nawiew do pomieszczeń świeżego powietrza o

nawiew do pomieszczeń świeżego powietrza o

temperaturze zbliżonej do temperatury

temperaturze zbliżonej do temperatury

panującej wewnątrz pomieszczeń.

panującej wewnątrz pomieszczeń.

ZASADA DZIAŁANIA I BUDOWA

ZASADA DZIAŁANIA I BUDOWA

GWC

GWC

ZASADA DZIAŁANIA I BUDOWA

ZASADA DZIAŁANIA I BUDOWA

GWC

GWC

Okres przejściowy

Okres przejściowy

– wiosna lub jesień. Temperatura

– wiosna lub jesień. Temperatura

powietrza zewnętrznego jest identyczna jak

powietrza zewnętrznego jest identyczna jak

temperatura gruntu lub nieco wyższa, jednak niższa

temperatura gruntu lub nieco wyższa, jednak niższa

niż pożądana temperatura wewnątrz budynku.

niż pożądana temperatura wewnątrz budynku.

Rekuperator powinien czerpać powietrze z czerpni

Rekuperator powinien czerpać powietrze z czerpni

ściennej, gdyż gruntowy wymiennik ciepła nie

ściennej, gdyż gruntowy wymiennik ciepła nie

spowoduje zmian w temperaturze powietrza

spowoduje zmian w temperaturze powietrza

wchodzącego lub wręcz spowoduje jego dodatkowe,

wchodzącego lub wręcz spowoduje jego dodatkowe,

niepożądane ochłodzenie. Rekuperator korzysta ze

niepożądane ochłodzenie. Rekuperator korzysta ze

swego wewnętrznego wymiennika ciepła, powodując

swego wewnętrznego wymiennika ciepła, powodując

ogrzanie powietrza wchodzącego do budynku do

ogrzanie powietrza wchodzącego do budynku do

temperatury zbliżonej do temperatury wewnątrz.

temperatury zbliżonej do temperatury wewnątrz.

ZASADA DZIAŁANIA I BUDOWA

ZASADA DZIAŁANIA I BUDOWA

GWC

GWC

TYPY GRUNTOWYCH

TYPY GRUNTOWYCH

WYMIENNIKÓW CIEPŁA

WYMIENNIKÓW CIEPŁA



GWC RUROWY

GWC RUROWY



GWC ANTYBAKTERYJNY

GWC ANTYBAKTERYJNY



GWC ŻWIROWY

GWC ŻWIROWY



GWC BEZPRZEPONOWY

GWC BEZPRZEPONOWY

GWC RUROWY

GWC RUROWY

Najprostszym w wykonaniu gruntowy

Najprostszym w wykonaniu gruntowy

wymiennik ciepła jest po prostu rura z

wymiennik ciepła jest po prostu rura z

tworzywa sztucznego o długości 40-60

tworzywa sztucznego o długości 40-60

metrów ułożona pod ziemią i

metrów ułożona pod ziemią i

zakończona czerpnią wyposażoną w

zakończona czerpnią wyposażoną w

siatkę zabezpieczającą przed

siatkę zabezpieczającą przed

insektami i gryzoniami oraz często w

insektami i gryzoniami oraz często w

filtr.

filtr.

GWC RUROWY

GWC RUROWY

1.

1.

czerpnia ścienna

czerpnia ścienna

2.

2.

centrala

centrala

wentylacyjna

wentylacyjna

3.

3.

przepustnica

przepustnica

zwrotna ręczna lub

zwrotna ręczna lub

automatyczna

automatyczna

4.

4.

rura antybakteryjna

rura antybakteryjna

lub kanalizacyjna

lub kanalizacyjna

5.

5.

czerpnia gruntowa

czerpnia gruntowa

z siatką

z siatką

zabezpieczającą

zabezpieczającą

GWC ANTYBAKTERYJNY

GWC ANTYBAKTERYJNY

Gruntowy wymiennik ciepła – antybakteryjny

Gruntowy wymiennik ciepła – antybakteryjny

jest zbudowany na podobnej zasadzie jak

jest zbudowany na podobnej zasadzie jak

najprostszy GWC rurowy z tą tylko różnicą że

najprostszy GWC rurowy z tą tylko różnicą że

do jego budowy używa się rur wewnątrz

do jego budowy używa się rur wewnątrz

których znajduje się warstwa antybakteryjna.

których znajduje się warstwa antybakteryjna.

Dodatkowo czerpnie wyposażone są w

Dodatkowo czerpnie wyposażone są w

dodatkowe siatki i filtry zatrzymujące

dodatkowe siatki i filtry zatrzymujące

większość zanieczyszczeń. Rozwiązanie to

większość zanieczyszczeń. Rozwiązanie to

zalecane jest szczególnie w wypadku dużej

zalecane jest szczególnie w wypadku dużej

podatności domowników na alergie.

podatności domowników na alergie.

GWC ANTYBAKTERYJNY

GWC ANTYBAKTERYJNY

W połączeniu z systemem

W połączeniu z systemem

wentylacyjnym opartym na centralach

wentylacyjnym opartym na centralach

wentylacyjnych nawiewno-wywiewnych

wentylacyjnych nawiewno-wywiewnych

z odzyskiem ciepła jest to idealne

z odzyskiem ciepła jest to idealne

rozwiązanie zapewniające optymalny

rozwiązanie zapewniające optymalny

komfort klimatyczny pomieszczeń

komfort klimatyczny pomieszczeń

dzięki schłodzeniu powietrza latem

dzięki schłodzeniu powietrza latem

oraz wstępnym ogrzaniu zimą.

oraz wstępnym ogrzaniu zimą.

GWC ŻWIROWY

GWC ŻWIROWY

To jedno ze starszych rozwiązań gruntowego

To jedno ze starszych rozwiązań gruntowego

wymiennika ciepła. Popularne w okresie,

wymiennika ciepła. Popularne w okresie,

gdy niedostępne były jeszcze

gdy niedostępne były jeszcze

specjalistyczne rozwiązania wymienników

specjalistyczne rozwiązania wymienników

rurowych.

rurowych.

GWC oparty na złożu żwirowym, który oprócz

GWC oparty na złożu żwirowym, który oprócz

funkcji chłodzenia latem oraz

funkcji chłodzenia latem oraz

podgrzewania wstępnego powietrza zimą

podgrzewania wstępnego powietrza zimą

spełni role swoistego filtra dla powietrza

spełni role swoistego filtra dla powietrza

wchodzącego do budynku.

wchodzącego do budynku.

GWC ŻWIROWY

GWC ŻWIROWY

1.

1.

czerpnia ścienna

czerpnia ścienna

2.

2.

centrala wentylacyjna

centrala wentylacyjna

3.

3.

przepustnica zwrotna

przepustnica zwrotna

ręczna lub automatyczna

ręczna lub automatyczna

4.

4.

maksymalny górny

maksymalny górny

poziom wód gruntowych

poziom wód gruntowych

5.

5.

czysty, płukany żwir o

czysty, płukany żwir o

grmaturze 50-90 mm,

grmaturze 50-90 mm,

lub zastępczo tłuczeń

lub zastępczo tłuczeń

6.

6.

czerpnia gruntowa z

czerpnia gruntowa z

siatką zabezpieczającą

siatką zabezpieczającą

przed owadami i

przed owadami i

gryzoniami

gryzoniami

7.

7.

warstwa izolacyjna (np.

warstwa izolacyjna (np.

styropian)

styropian)

GWC ŻWIROWY

GWC ŻWIROWY

ZASTOSOWANIE ROZWIĄZANIA GWC ŻWIROWEGO

ZASTOSOWANIE ROZWIĄZANIA GWC ŻWIROWEGO

JEST STOSUNKOWO TRUDNE I RYZYKOWNE:

JEST STOSUNKOWO TRUDNE I RYZYKOWNE:



Ze względu na konieczność zachowania

Ze względu na konieczność zachowania

szczególnej staranności w wykonaniu,

szczególnej staranności w wykonaniu,



GWC żwirowy oddzielony jest od gleby

GWC żwirowy oddzielony jest od gleby

jedynie geowłókniną, istnieje więc

jedynie geowłókniną, istnieje więc

niebezpieczeństwo dostania się do wnętrza

niebezpieczeństwo dostania się do wnętrza

wody, gryzoni czy owadów.

wody, gryzoni czy owadów.



Złoże żwirowe nie może pracować przez cały

Złoże żwirowe nie może pracować przez cały

czas (tryb pracy należy podzielić zazwyczaj

czas (tryb pracy należy podzielić zazwyczaj

na 12-godzinne korzystanie oraz 12-godzinną

na 12-godzinne korzystanie oraz 12-godzinną

"odnowę" złoża żwirowego)

"odnowę" złoża żwirowego)

GWC BEZPRZEPONOWY

GWC BEZPRZEPONOWY



Możliwość generowania zapachów

Możliwość generowania zapachów



GWC żwirowy czy bezprzeponowy musi zostać

GWC żwirowy czy bezprzeponowy musi zostać

zlokalizowany w miejscu, w którym nie będzie

zlokalizowany w miejscu, w którym nie będzie

narażony na zgniecenie

narażony na zgniecenie



Złoże żwirowe generuje bardzo wysokie opory

Złoże żwirowe generuje bardzo wysokie opory

przepływu powietrza, stąd w większości przypadków

przepływu powietrza, stąd w większości przypadków

GWC żwirowy powinien być wyposażony w wentylator

GWC żwirowy powinien być wyposażony w wentylator

wspomagający, czasem o mocy nawet kilkuset watów.

wspomagający, czasem o mocy nawet kilkuset watów.



Zastosowanie lokalnie występujących kruszyw

Zastosowanie lokalnie występujących kruszyw

powoduje zwiększenie ilości radonu (lotna postać

powoduje zwiększenie ilości radonu (lotna postać

promieniotwórczego radu) wprowadzanego wraz z

promieniotwórczego radu) wprowadzanego wraz z

powietrzem ze złoża żwirowego do wnętrza budynku

powietrzem ze złoża żwirowego do wnętrza budynku

GWC ŻWIROWY

GWC ŻWIROWY

To najprościej rzecz biorąc połączenie niektórych

To najprościej rzecz biorąc połączenie niektórych

właściwości wymiennika rurowego z

właściwości wymiennika rurowego z

wymiennikiem żwirowym. Jego konstrukcja

wymiennikiem żwirowym. Jego konstrukcja

polega na umieszczeniu na przygotowanym,

polega na umieszczeniu na przygotowanym,

równym złożu żwirowym warstwy płyt z

równym złożu żwirowym warstwy płyt z

tworzywa ustawionych na „stopkach” opartych o

tworzywa ustawionych na „stopkach” opartych o

powierzchnię złoża żwirowego (podsypki

powierzchnię złoża żwirowego (podsypki

żwirowej). Powietrze przepływa więc nie

żwirowej). Powietrze przepływa więc nie

pomiędzy kamieniami złoża, ale nad nimi, w

pomiędzy kamieniami złoża, ale nad nimi, w

przestrzeni pomiędzy złożem a pokrywającymi

przestrzeni pomiędzy złożem a pokrywającymi

go płytami.

go płytami.

GWC BEZPRZEPONOWY

GWC BEZPRZEPONOWY

SKUTECZNOŚĆ

SKUTECZNOŚĆ

GRUNTOWYCH

GRUNTOWYCH

WYMIENNIKÓW CIEPŁA

WYMIENNIKÓW CIEPŁA

Zdjęcia poniżej prezentują efekt pracy

Zdjęcia poniżej prezentują efekt pracy

dwóch wymienników rurowych latem

dwóch wymienników rurowych latem



Jeden wykonany z rur kanalizacyjnych

Jeden wykonany z rur kanalizacyjnych



Drugi wykonany z rur

Drugi wykonany z rur

specjalistycznych, przeznaczonych

specjalistycznych, przeznaczonych

wyłącznie do stosowania w GWC

wyłącznie do stosowania w GWC

SKUTECZNOŚĆ

SKUTECZNOŚĆ

GRUNTOWYCH

GRUNTOWYCH

WYMIENNIKÓW CIEPŁA

WYMIENNIKÓW CIEPŁA



Termometr umieszczony przy wymienniku 52m

Termometr umieszczony przy wymienniku 52m

rury kanalizacyjnej, czujnik włożony do

rury kanalizacyjnej, czujnik włożony do

wnętrza rury

wnętrza rury

SKUTECZNOŚĆ

SKUTECZNOŚĆ

GRUNTOWYCH

GRUNTOWYCH

WYMIENNIKÓW CIEPŁA

WYMIENNIKÓW CIEPŁA



Termometr umieszczony przy wymienniku 39m

Termometr umieszczony przy wymienniku 39m

rury specjalistycznej, czujnik włożony do

rury specjalistycznej, czujnik włożony do

wnętrza rury.

wnętrza rury.

SKUTECZNOŚĆ

SKUTECZNOŚĆ

GRUNTOWYCH

GRUNTOWYCH

WYMIENNIKÓW CIEPŁA

WYMIENNIKÓW CIEPŁA



po kilkunastu dniach upałów skuteczność

po kilkunastu dniach upałów skuteczność

schłodzenia spadła do 14,9 stopnia

schłodzenia spadła do 14,9 stopnia

SKUTECZNOŚĆ

SKUTECZNOŚĆ

GRUNTOWYCH

GRUNTOWYCH

WYMIENNIKÓW CIEPŁA

WYMIENNIKÓW CIEPŁA



Długość wymiennika z rur kanalizacyjnych:

Długość wymiennika z rur kanalizacyjnych:

52m

52m



Długość wymiennika z rur GWC REHAU: 39m

Długość wymiennika z rur GWC REHAU: 39m

(krótszy o 13m!!!)

(krótszy o 13m!!!)



Skuteczność schłodzenia podczas letnich

Skuteczność schłodzenia podczas letnich

upałów:

upałów:



Dla rur kanalizacyjnych (52m): 10,3 stopnia

Dla rur kanalizacyjnych (52m): 10,3 stopnia



Dla rur GWC Awadukt Thermo (39m): 17,1

Dla rur GWC Awadukt Thermo (39m): 17,1

stopnia

stopnia

DANE PORÓWNAWCZE

SKUTECZNOŚĆ

SKUTECZNOŚĆ

GRUNTOWYCH

GRUNTOWYCH

WYMIENNIKÓW CIEPŁA

WYMIENNIKÓW CIEPŁA



Wniosek: stosowanie

Wniosek: stosowanie

rozwiązań zastępczych,

rozwiązań zastępczych,

mimo iż dużo tańsze,

mimo iż dużo tańsze,

powoduje jednak znaczne

powoduje jednak znaczne

obniżenie oczekiwanych

obniżenie oczekiwanych

efektów pracy GWC.

efektów pracy GWC.

KIEDY ZWRACA SIĘ GWC?

KIEDY ZWRACA SIĘ GWC?



Niezwykle trudno jest jednoznacznie

Niezwykle trudno jest jednoznacznie

określić okres zwrotu samego

określić okres zwrotu samego

gruntowego wymiennika ciepła

gruntowego wymiennika ciepła



Koszt instalacji wentylacyjnej z

Koszt instalacji wentylacyjnej z

odzyskiem ciepła zwraca się w ciągu 1

odzyskiem ciepła zwraca się w ciągu 1

do 7 lat, w zależności od budynku,

do 7 lat, w zależności od budynku,

rodzaju instalacji, typu systemu

rodzaju instalacji, typu systemu

grzewczego itd.

grzewczego itd.

KIEDY ZWRACA SIĘ GWC?

KIEDY ZWRACA SIĘ GWC?



klimatyzator nie jest w stanie zapewnić

klimatyzator nie jest w stanie zapewnić

skutecznej wymiany powietrza w

skutecznej wymiany powietrza w

pomieszczeniu

pomieszczeniu



Układ Rekuperator-GWC schłodzi

Układ Rekuperator-GWC schłodzi

powietrze, ale także dostarczy do

powietrze, ale także dostarczy do

pomieszczeń powietrze świeże i usunie

pomieszczeń powietrze świeże i usunie

z budynku powietrze zużyte.

z budynku powietrze zużyte.



Podobnie zadziała klimatyzator w domu

Podobnie zadziała klimatyzator w domu

wyposażonym w rekuperację, chłodząc

wyposażonym w rekuperację, chłodząc

skuteczniej niż sam GWC, jednak

skuteczniej niż sam GWC, jednak

zużywając olbrzymie ilości energii.

zużywając olbrzymie ilości energii.

KIEDY ZWRACA SIĘ GWC?

KIEDY ZWRACA SIĘ GWC?



Jeśli więc weźmiemy pod uwagę wyłącznie

Jeśli więc weźmiemy pod uwagę wyłącznie

kwestie finansowe, bez uwzględnienia

kwestie finansowe, bez uwzględnienia

kwestii komfortu – GWC zwraca się po 6-

kwestii komfortu – GWC zwraca się po 6-

12 latach lub nawet dłużej.

12 latach lub nawet dłużej.



Jeśli zaś pomyślimy o komforcie i naszym

Jeśli zaś pomyślimy o komforcie i naszym

zdrowiu, oraz – w przypadku

zdrowiu, oraz – w przypadku

energożernych klimatyzatorów – GWC

energożernych klimatyzatorów – GWC

może okazać się inwestycją o bardzo

może okazać się inwestycją o bardzo

krótkim okresie zwrotu, wynoszącym

krótkim okresie zwrotu, wynoszącym

zaledwie 1-4 lata.

zaledwie 1-4 lata.