GRUNTOWE WYMIENIKI CIEPŁA

GRUNTOWE

WYMIENIKI

CIEPŁA

Paweł Sobczak

Wydział Inżynierii Metali i Informatyki

Przemysłowej

IV rok studia zaoczne

Co to jest GWC?

GWC – Gruntowe wymiennik ciepła

zapewniają dopływ do budynku

świeżego powietrza o stabilnych

parametrach w ciagu całego roku. W

okresie zimowy powietrze jest

wstępnie ogrzewane i nawilżane. W

okresie letnim natomiast, GWC

schładza i osusza powietrze.

ZASADA DZIAŁANIA I BUDOWA

GWC

Gruntowy wymiennik ciepła wykorzystuje energię

zgromadzoną w gruncie: poniżej głębokości

przemarzania gruntu (zazwyczaj 1,5m), gdzie

temperatura gruntu jest stała i wynosi średnio

od +4

C do +8

C. GWC to urządzenie

umożliwiające kontakt (pośredni lub

bezpośredni) powietrza z gruntem. W

zależności od temperatury powietrza

wchodzącego do układu jego temperatura ulega

obniżeniu (latem) lub podwyższeniu (zimą).

ZASADA DZIAŁANIA I BUDOWA

GWC

LATO

: Rekuperator zasysa przez GWC

gorące powietrze zewnętrzne, które w

trakcie przepływu przez GWC ulega

schłodzeniu (nawet o 16 stopni).

ZASADA DZIAŁANIA I BUDOWA

GWC

ZIMA

: Rekuperator zasysa przez GWC zimne

powietrze zewnętrzne, które w trakcie

przepływu przez GWC ulega wstępnemu

podgrzaniu (zazwyczaj do temperatury od 0

do +4 stopni). GWC pełni funkcję nagrzewnicy

wstępnej, podgrzewając powietrze wchodzące

„za darmo” oraz zabezpieczając rekuperator

przed zamarzaniem. Zastosowanie dobrej

klasy rekuperatora oraz GWC zapewni zimą

nawiew do pomieszczeń świeżego powietrza o

temperaturze zbliżonej do temperatury

panującej wewnątrz pomieszczeń.

ZASADA DZIAŁANIA I BUDOWA

GWC

Okres przejściowy

– wiosna lub jesień. Temperatura

powietrza zewnętrznego jest identyczna jak

temperatura gruntu lub nieco wyższa, jednak niższa

niż pożądana temperatura wewnątrz budynku.

Rekuperator powinien czerpać powietrze z czerpni

ściennej, gdyż gruntowy wymiennik ciepła nie

spowoduje zmian w temperaturze powietrza

wchodzącego lub wręcz spowoduje jego dodatkowe,

niepożądane ochłodzenie. Rekuperator korzysta ze

swego wewnętrznego wymiennika ciepła, powodując

ogrzanie powietrza wchodzącego do budynku do

temperatury zbliżonej do temperatury wewnątrz.

TYPY GRUNTOWYCH

WYMIENNIKÓW CIEPŁA



GWC RUROWY



GWC ANTYBAKTERYJNY



GWC ŻWIROWY



GWC BEZPRZEPONOWY

GWC RUROWY

Najprostszym w wykonaniu gruntowy

wymiennik ciepła jest po prostu rura z

tworzywa sztucznego o długości 40-60

metrów ułożona pod ziemią i

zakończona czerpnią wyposażoną w

siatkę zabezpieczającą przed

insektami i gryzoniami oraz często w

filtr.

GWC RUROWY

czerpnia ścienna

centrala

wentylacyjna

przepustnica

zwrotna ręczna lub

automatyczna

rura antybakteryjna

lub kanalizacyjna

czerpnia gruntowa

z siatką

zabezpieczającą

GWC ANTYBAKTERYJNY

Gruntowy wymiennik ciepła – antybakteryjny

jest zbudowany na podobnej zasadzie jak

najprostszy GWC rurowy z tą tylko różnicą że

do jego budowy używa się rur wewnątrz

których znajduje się warstwa antybakteryjna.

Dodatkowo czerpnie wyposażone są w

dodatkowe siatki i filtry zatrzymujące

większość zanieczyszczeń. Rozwiązanie to

zalecane jest szczególnie w wypadku dużej

podatności domowników na alergie.

GWC ANTYBAKTERYJNY

W połączeniu z systemem

wentylacyjnym opartym na centralach

wentylacyjnych nawiewno-wywiewnych

z odzyskiem ciepła jest to idealne

rozwiązanie zapewniające optymalny

komfort klimatyczny pomieszczeń

dzięki schłodzeniu powietrza latem

oraz wstępnym ogrzaniu zimą.

GWC ŻWIROWY

To jedno ze starszych rozwiązań gruntowego

wymiennika ciepła. Popularne w okresie,

gdy niedostępne były jeszcze

specjalistyczne rozwiązania wymienników

rurowych.

GWC oparty na złożu żwirowym, który oprócz

funkcji chłodzenia latem oraz

podgrzewania wstępnego powietrza zimą

spełni role swoistego filtra dla powietrza

wchodzącego do budynku.

GWC ŻWIROWY

czerpnia ścienna

centrala wentylacyjna

przepustnica zwrotna

ręczna lub automatyczna

maksymalny górny

poziom wód gruntowych

czysty, płukany żwir o

grmaturze 50-90 mm,

lub zastępczo tłuczeń

czerpnia gruntowa z

siatką zabezpieczającą

przed owadami i

gryzoniami

warstwa izolacyjna (np.

styropian)

GWC ŻWIROWY

ZASTOSOWANIE ROZWIĄZANIA GWC ŻWIROWEGO

JEST STOSUNKOWO TRUDNE I RYZYKOWNE:



Ze względu na konieczność zachowania

szczególnej staranności w wykonaniu,



GWC żwirowy oddzielony jest od gleby

jedynie geowłókniną, istnieje więc

niebezpieczeństwo dostania się do wnętrza

wody, gryzoni czy owadów.



Złoże żwirowe nie może pracować przez cały

czas (tryb pracy należy podzielić zazwyczaj

na 12-godzinne korzystanie oraz 12-godzinną

"odnowę" złoża żwirowego)

GWC BEZPRZEPONOWY



Możliwość generowania zapachów



GWC żwirowy czy bezprzeponowy musi zostać

zlokalizowany w miejscu, w którym nie będzie

narażony na zgniecenie



Złoże żwirowe generuje bardzo wysokie opory

przepływu powietrza, stąd w większości przypadków

GWC żwirowy powinien być wyposażony w wentylator

wspomagający, czasem o mocy nawet kilkuset watów.



Zastosowanie lokalnie występujących kruszyw

powoduje zwiększenie ilości radonu (lotna postać

promieniotwórczego radu) wprowadzanego wraz z

powietrzem ze złoża żwirowego do wnętrza budynku

GWC ŻWIROWY

To najprościej rzecz biorąc połączenie niektórych

właściwości wymiennika rurowego z

wymiennikiem żwirowym. Jego konstrukcja

polega na umieszczeniu na przygotowanym,

równym złożu żwirowym warstwy płyt z

tworzywa ustawionych na „stopkach” opartych o

powierzchnię złoża żwirowego (podsypki

żwirowej). Powietrze przepływa więc nie

pomiędzy kamieniami złoża, ale nad nimi, w

przestrzeni pomiędzy złożem a pokrywającymi

go płytami.

SKUTECZNOŚĆ

GRUNTOWYCH

WYMIENNIKÓW CIEPŁA

Zdjęcia poniżej prezentują efekt pracy

dwóch wymienników rurowych latem



Jeden wykonany z rur kanalizacyjnych



Drugi wykonany z rur

specjalistycznych, przeznaczonych

wyłącznie do stosowania w GWC

SKUTECZNOŚĆ

GRUNTOWYCH

WYMIENNIKÓW CIEPŁA



Termometr umieszczony przy wymienniku 52m

rury kanalizacyjnej, czujnik włożony do

wnętrza rury

SKUTECZNOŚĆ

GRUNTOWYCH

WYMIENNIKÓW CIEPŁA



Termometr umieszczony przy wymienniku 39m

rury specjalistycznej, czujnik włożony do

wnętrza rury.

SKUTECZNOŚĆ

GRUNTOWYCH

WYMIENNIKÓW CIEPŁA



po kilkunastu dniach upałów skuteczność

schłodzenia spadła do 14,9 stopnia

SKUTECZNOŚĆ

GRUNTOWYCH

WYMIENNIKÓW CIEPŁA



Długość wymiennika z rur kanalizacyjnych:

52m



Długość wymiennika z rur GWC REHAU: 39m

(krótszy o 13m!!!)



Skuteczność schłodzenia podczas letnich

upałów:



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



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

stopnia

DANE PORÓWNAWCZE

SKUTECZNOŚĆ

GRUNTOWYCH

WYMIENNIKÓW CIEPŁA



Wniosek: stosowanie

rozwiązań zastępczych,

mimo iż dużo tańsze,

powoduje jednak znaczne

obniżenie oczekiwanych

efektów pracy GWC.

KIEDY ZWRACA SIĘ GWC?



Niezwykle trudno jest jednoznacznie

określić okres zwrotu samego

gruntowego wymiennika ciepła



Koszt instalacji wentylacyjnej z

odzyskiem ciepła zwraca się w ciągu 1

do 7 lat, w zależności od budynku,

rodzaju instalacji, typu systemu

grzewczego itd.

KIEDY ZWRACA SIĘ GWC?



klimatyzator nie jest w stanie zapewnić

skutecznej wymiany powietrza w

pomieszczeniu



Układ Rekuperator-GWC schłodzi

powietrze, ale także dostarczy do

pomieszczeń powietrze świeże i usunie

z budynku powietrze zużyte.



Podobnie zadziała klimatyzator w domu

wyposażonym w rekuperację, chłodząc

skuteczniej niż sam GWC, jednak

zużywając olbrzymie ilości energii.

KIEDY ZWRACA SIĘ GWC?



Jeśli więc weźmiemy pod uwagę wyłącznie

kwestie finansowe, bez uwzględnienia

kwestii komfortu – GWC zwraca się po 6-

12 latach lub nawet dłużej.



Jeśli zaś pomyślimy o komforcie i naszym

zdrowiu, oraz – w przypadku

energożernych klimatyzatorów – GWC

może okazać się inwestycją o bardzo

krótkim okresie zwrotu, wynoszącym

zaledwie 1-4 lata.

Document Outline