2011-01-14
Gruntowe powietrzne
wymienniki ciepła
inż. Arleta Bogusławska
promotor: prof. dr hab. inż. Janusz Wojtkowiak
Instytut Inżynierii Środowiska P.P.
Forum Budownictwa Energooszczędnego i Pasywnego  BUDMA 2011 Poznań, 13-14.01.2011 r.
GRUNTOWE POWIETRZNE WYMIENNIKI CIEPA
A (GPWC)
Plan prezentacji
l� Zastosowanie i zasada działania gruntowych wymienników
ciepła;
l� Rodzaje gruntowych wymienników ciepła;
l� Prace dyplomowe realizowane na Politechnice Poznańskiej
dotyczące gruntowych wymienników ciepła;
l� Projekty badawcze własne i zlecone wykonywane przez
Instytut Inżynierii Środowiska Politechniki Poznańskiej.
Forum Budownictwa Energooszczędnego i Pasywnego  BUDMA 2011 Poznań, 13-14.01.2011 r. 2
1
2011-01-14
GRUNTOWE POWIETRZNE WYMIENNIKI CIEPA
A (GPWC)
Zastosowanie i zasada działania gruntowych
wymienników ciepła
Forum Budownictwa Energooszczędnego i Pasywnego  BUDMA 2011 Poznań, 13-14.01.2011 r. 3
GRUNTOWE POWIETRZNE WYMIENNIKI CIEPA
A (GPWC)
Schemat działania instalacji z GWC (kolory: czerwony - temperatura gruntu,
niebieski  temperatura powietrza zewnętrznego, zielony  temperatura powietrza za GWC)
Forum Budownictwa Energooszczędnego i Pasywnego  BUDMA 2011 Poznań, 13-14.01.2011 r. 4
2
2011-01-14
GRUNTOWE POWIETRZNE WYMIENNIKI CIEPA
A (GPWC)
Rodzaje gruntowych wymienników ciepła:
Wymienniki bezprzeponowe:
wymiennik żwirowy wymiennik płytowy
Wymienniki przeponowe:
" wymiennik rurowy
Forum Budownictwa Energooszczędnego i Pasywnego  BUDMA 2011 Poznań, 13-14.01.2011 r. 5
budynek
GRUNTOWE POWIETRZNE WYMIENNIKI CIEPA
A (GPWC)
Wymiennik rurowy  układanie przewodów
budynek budynek
Instalacja w formie pierścieniowej
budynek
Instalacja w formie meandrowej
budynek
Instalacja w formie Tichelmanna
budynek budynek budynek
budynek
Forum Budownictwa Energooszczędnego i Pasywnego  BUDMA 2011 Poznań, 13-14.01.2011 r. 6
3
2011-01-14
GRUNTOWE POWIETRZNE WYMIENNIKI CIEPA
A (GPWC)
Projekt rurowego gruntowego wymiennika ciepła układu wentylacji
domu jednorodzinnego
6 A
azienka
4,2 Terakota Legenda
7 Pokój 1. Czerpnia wieżowa GWC
5 Spiżarnia 11,7 Panele
4 Kuchnia
1,5 Terakota
2. Czerpnia ścienna
12,6 Terakota
8 Pokój
3. Studzienka kondensatu
12,0 Panele
2 Hall
12,6 Panele
4. Centrala wentylacyjna
3 Pokój dzienny
34,6 Panele
1 Wiatrołap
5,9 Terakota
9 Kotłownia
5,2 Terakota
10 Garaż
36,6 Terakota
Rzut budynku wraz z trasą
prowadzenia instalacji GWC
Forum Budownictwa Energooszczędnego i Pasywnego  BUDMA 2011 Poznań, 13-14.01.2011 r. 7
GRUNTOWE POWIETRZNE WYMIENNIKI CIEPA
A (GPWC)
Obliczenia wg IGSPA (The International Ground
Source Heat Pump Association Method)
&�
U �� L �� D�Tlog =� V �� r�air �� cp ��(�Tout -�Tin)�
a) Tin (lato) = 27 �C
30
25
Tg -�Tin
Tout =� Tg -�
20
ć� ��
U �� L
15
exp�� &� ��
��V �� r�air �� cp ��
Ł� ł� 10
5
0
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110
L 18 �C
b) Tin (zima)= -[m]
15
Zmiana temperatury na
10
wylocie z GWC w funkcji
5
długości
0
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110
-5
-10
-15
-20
L [m]
Forum Budownictwa Energooszczędnego i Pasywnego  BUDMA 2011 Poznań, 13-14.01.2011 r. 8
4
250
250
out
T
[�C]
out
T
[�C]
0
5
2
0
5
2
2011-01-14
GRUNTOWE POWIETRZNE WYMIENNIKI CIEPA
A (GPWC)
Pokrycie zapotrzebowania mocy cieplnej
moc uzyskiwana dla temperatury t = -3,2�C
moc uzyskiwana dla temperatury t = 0,2�C
Zestawienie pokrycia
zapotrzebowania mocy cieplnej z
różnych z
ródeł dla budynku
Forum Budownictwa Energooszczędnego i Pasywnego  BUDMA 2011 Poznań, 13-14.01.2011 r. 9
GRUNTOWE POWIETRZNE WYMIENNIKI CIEPA
A (GPWC)
Prace badawcze: doświadczalny Budynek Pasywny
Instytutu Inżynierii Środowiska PP
" DN 200
" L H" 40 m
" V = 120�300 [m3/h]
" Współpraca z centralą
Vitotres 343
Forum Budownictwa Energooszczędnego i Pasywnego  BUDMA 2011 Poznań, 13-14.01.2011 r. 10
5
2011-01-14
GRUNTOWE POWIETRZNE WYMIENNIKI CIEPA
A (GPWC)
Prace badawcze: doświadczalny Budynek Pasywny
Instytutu Inżynierii Środowiska PP
Forum Budownictwa Energooszczędnego i Pasywnego  BUDMA 2011 Poznań, 13-14.01.2011 r. 11
GRUNTOWE POWIETRZNE WYMIENNIKI CIEPA
A (GPWC)
Projekty badawcze: Tesco Zdzieszowice
Pierwszy projekt pilotażowy:
W obiekcie o powierzchni 1000m2
po raz pierwszy w Polsce
zdecydowano się na zastosowanie
alternatywnych z
ródeł energii w
celu zredukowania zużycia gazu,
prądu i wody.
Zastosowane rozwiązania:
- 18 szt. fotoelektrycznych paneli
słonecznych,
- 4 szt. turbin wiatrowych,
- rurowy GWC (Awadukt Thermo  Rehau),
montaż pod budynkiem. Powietrze po
przejściu przez GWC wykorzystywane na
cele wentylacji hali sprzedaży
supermarketu.
Współpraca:
Forum Budownictwa Energooszczędnego i Pasywnego  BUDMA 2011 Poznań, 13-14.01.2011 r. 12
6
2011-01-14
GRUNTOWE POWIETRZNE WYMIENNIKI CIEPA
A (GPWC)
Gruntowy wymiennik ciepła w Tesco Zdzieszowice
PROJEKT BADAWCZY TESCO DZIESZOWICE:
W ramach projektu przeprowadzane są pomiary instalacji GWC w cyklu ciągłym
(co 5 minut przez 24 h).
Start projektu: marzec 2007
Zakończenie projektu: kwiecień 2008
Projekt zakończony raportem końcowym Politechniki Poznańskiej
Mierzone parametry:
7
3
5
1
1. Temperatura zewnętrzna
4
powietrza 2
2. Temperatura wylotowa z GWC 6
3. Temperatura wlotowa do GWC
4. Wilgotność powietrza przed GWC
5. Wilgotność powietrza za GWC
AWADUKT THERMO DN 200 Kolektory rozdzielcze AWADUKT
6. Prędkość przepływu powietrza w
20 szt. o długości x L = 35m THERMO DN 500 prefabrykowane
kanale
W sumie 700 m wymiennika DN 200 z dospawanymi odejściami DN 200
7. Temperatura w hali sprzedaży
Forum Budownictwa Energooszczędnego i Pasywnego  BUDMA 2011 Poznań, 13-14.01.2011 r. 13
GRUNTOWE POWIETRZNE WYMIENNIKI CIEPA
A (GPWC)
Gruntowy wymiennik ciepła w Tesco Zdzieszowice
TRYB PRACY ZIMOWY
Temperatura zewnętrzna - 15 �C
Temperatura gruntu + 8 �C
Temperatura na wyjściu z GWC + 2 �C
Zapotrzebowanie na ciepło 46 320 kWh
Odzysk ciepła z gruntu 20 500 kWh
TRYB PRACY LETNI
Temperatura zewnętrzna + 30 �C
Temperatura gruntu + 8 �C
Temperatura na wyjściu z GWC + 16 �C
Odzysk chłodu z gruntu 10 700 kWh
Forum Budownictwa Energooszczędnego i Pasywnego  BUDMA 2011 Poznań, 13-14.01.2011 r. 14
7
2011-01-14
GRUNTOWE POWIETRZNE WYMIENNIKI CIEPA
A (GPWC)
Gruntowy wymiennik ciepła w Tesco Zdzieszowice
Forum Budownictwa Energooszczędnego i Pasywnego  BUDMA 2011 Poznań, 13-14.01.2011 r. 15
GRUNTOWE POWIETRZNE WYMIENNIKI CIEPA
A (GPWC)
Projekty badawcze: Biedronka Lubin
Punkty pomiarowe
Współpraca:
Rzut GPWC pod budynkiem
Forum Budownictwa Energooszczędnego i Pasywnego  BUDMA 2011 Poznań, 13-14.01.2011 r. 16
8
2011-01-14
GRUNTOWE POWIETRZNE WYMIENNIKI CIEPA
A (GPWC)
Roczne przebiegi zmienności V, T i RH powietrza
Roczny bilans energii cieplnej 
Moc cieplna GPWC w funkcji
grzanie / chłodzenie
temperatury wlotowej (Tin)
Forum Budownictwa Energooszczędnego i Pasywnego  BUDMA 2011 Poznań, 13-14.01.2011 r. 17
GRUNTOWE POWIETRZNE WYMIENNIKI CIEPA
A (GPWC)
Wykorzystanie GWC w układzie wentylacji
l� pozwala zmniejszyć zapotrzebowanie na moc cieplną
potrzebną do dogrzania powietrza nawiewanego do
pomieszczeń pochodzącą z dodatkowych z
ródeł
np. nagrzewnica w centrali, instalacja c.o.,
l� zapobiega szronieniu rekuperatora przy niskich
(poniżej 0�C) temperaturach powietrza zewnętrznego,
l� wpływa korzystnie na wilgotność i temperaturę powietrza
nawiewanego do pomieszczeń w okresie letnim,
l� podgrzanie powietrza o ok. 20�25�C w zimie,
l� chłodzenie powietrza o ok. 15�20�C w lecie.
Forum Budownictwa Energooszczędnego i Pasywnego  BUDMA 2011 Poznań, 13-14.01.2011 r. 18
9
2011-01-14
GRUNTOWE POWIETRZNE WYMIENNIKI CIEPA
A (GPWC)
Dziękuję za uwagę
Forum Budownictwa Energooszczędnego i Pasywnego  BUDMA 2011 Poznań, 13-14.01.2011 r. 19
10