Wentylacja mechaniczna to podstawa nowoczesnego i energooszczędnego budownictwa, które stawia na zapewnienie wysokiej jakości środowiska wewnętrznego. Jednym z rozwiązań, coraz powszechniej stosowanym, jest Gruntowy Wymiennik Ciepła (GWC). W tym artykule opiszemy ideę jego działania oraz trzy rodzaje, najczęściej stosowanych GWC: żwirowy, rurowy i przeponowy. Omówimy ich wpływ na zużycie energii w budynku i jakość powietrza oraz przedstawimy ich główne zalety.
Wymiennik żwirowy
Jest jednym z najrzadziej stosowanych, ale wciąż popularnym rodzajem gruntowego wymiennika ciepła. Jego idea polega na przepuszczeniu powietrza zewnętrznego przez odpowiedni przygotowany wykop wypełniony żwirem o właściwej granulacji i wykorzystanie stałej, dodatniej temperatury gruntu, która występuje poniżej tzw. głębokości przemarzania gruntu. Dodatkowo, często stosuje się warstwę izolacji termicznej nad złożem żwirowym, by ograniczyć wpływ warunków atmosferycznych na wymiennik.
Jak dużo energii możemy odzyskać?
Na podstawie wieloletnich odczytów z realnych instalacji wiadomo, że żwirowy GWC pozwala na podgrzanie powietrza zewnętrznego zimą o 15-20st. Celsjusza, a latem jego schłodzenie o niewiele niższe wartości. Przepływające przez żwir powietrze może być schładzane, osuszane, podgrzewane lub nawilżane, w zależności od pory roku.
Co z wilgotnością?
Co niezwykle ważne dla komfortu cieplnego i parametrów jakości środowiska wewnętrznego – żwirowy GWC znacznie poprawia wilgotność względną powietrza nawiewanego. W zimie powietrze przepływając przez wymiennik jest nawilżane. Natomiast latem powietrze jest skutecznie osuszane, gdyż wilgoć zawarta w powietrzu skrapla się na chłodniejszym żwirze.
Pozwala to skutecznie regulować wilgotność przez cały roku – w przeciwieństwie do innych typów gruntowych wymienników ciepła, które są w stanie jedynie powietrze osuszyć w okresie letnim – bez możliwości nawilżenia powietrza zimą.
W porównaniu do innych przeponowych typów GWC, żwirowy wyjątkowo szybko się regeneruje, z racji bezpośredniego kontaktu złoża z otaczającym go gruntem. Nie ma potrzeby również jego czyszczenia, gdyż dzieje się to mimowolnie w trakcie kondensacji wilgoci zawartej w powietrzu na złożu żwirowym w okresie letnim.
Jak wpływa na jakość powietrza?
Poprawnie zaprojektowany i wykonany żwirowy GWC, nie tylko poprawia temperaturę i wilgotność powietrza, ale również skutecznie je przefiltruje, usuwając z niego bakterie, czy grzyby. Potwierdziła to ekspertyza Wojewódzkiej Stacji Sanitarno Epidemiologicznej we Wrocławiu. “Sanepid” w badaniu tym wykonał pomiar jakości powietrza przed i za wymiennikiem użytkowanym przeszło 15 lat. Ekspertyza została podsumowana stwierdzeniem: W wyniku przeprowadzonego badania stwierdzono, iż powietrze po przejściu przez wymiennik ciepła zawiera wielokrotnie mniej komórek drobnoustrojów, alergenów niż przy wlocie”.
Wymiennik rurowy
Wymiennik rurowy stanowi najbardziej popularne rozwiązanie. Istota polega na przeponowej wymianie ciepła przez ściankę rur z gruntem. Wymiennik składa się z rur z tworzywa sztucznego (najczęściej PVC), ułożonego 30-40 cm poniżej głębokości przemarzania gruntu. Głębokość przemarzania zależnie od lokalizacji w Polsce waha się od 0,8 do 1,4m. W związku z tym wymiennik rurowy posadawiany jest na rzędnej ok. 1,1-1,7m ppt.
Sposobów ułożenia rur w gruncie jest kilka:
- odcinek prosty
- układ pierścieniowy
- układ meandrowy
- układ Tichelmanna – najbardziej polecany ze względu na zmniejszenie strat ciśnienia. Co za tym idzie mniejsze zużycie energii elektrycznej przez wentylator.
Wymiennik rurowy pozwala na podgrzew powietrza zewnętrznego – podobnie jak w przypadku GWC żwirowego. Ze względu na brak bezpośredniego kontaktu z gruntem, powietrze nie ulega jednak nawilżaniu.
O czym musisz pamiętać…
W okresie letnim, z kolei, możemy spodziewać się zarówno schłodzenia powietrza, jak i jego osuszenia. Niezwykle ważne jest wtedy zapewnienie skutecznego odprowadzenia kondensatu powstałego na wewnętrznej powierzchni rur. W tym celu rurociągi ułożone powinny być na całej długości z odpowiednim spadkiem w kierunku studni zbiorczej. Dodatkowo, jako ochronę przed rozwojem drobnoustrojów, do budowy rurowego GWC zalecane jest wykorzystanie rur z warstwą antybakteryjną.
Wymiennik płytowy
Wymienniki płytowe to najmłodsze rozwiązanie techniczne poniekąd łączące w sobie cechy wymiennika rurowego i żwirowego. Powietrze doprowadzone jest do gruntu zbiorczym kanałem z tworzywa sztucznego. Sama wymiana ciepła następuje pod specjalnymi płytami, gdzie powietrze przepływa bezpośrednio kontaktując się z podsypką żwirową poniżej.
Ze względu na warstwę izolacji termicznej stosowanej powyżej wymiennika jego posadowienie jest z reguły płytsze niż wymiennika rurowego – ogranicza to koszty prac ziemnych. Pamiętać należy, podobnie jak w przypadku wymiennika żwirowego o wysokości wody gruntowej – wymiennik powinien znajdować się powyżej jej poziomu.
W porównaniu do wymiennika żwirowego przepływ powietrza generuje niższe opory powietrza. Co więcej, podobnie jak w przypadku żwirowego GWC jakość powietrza za wymiennikiem również została już przebadana przez “Sanepid” w Opolu.
GWC to nie tylko lepsze parametry powietrza…
Co niezwykle istotne, dzięki wymiennikom gruntowym znika praktycznie problem zamarzania wymienników odzysku ciepła w centrali wentylacyjnej – potocznie nazywanej rekuperatorem.. Problem ten występuje w okresie największych mrozów, gdy mroźne powietrze trafia na ciepłe i stosunkowo wilgotne powietrze wyrzucane z domu. Dochodzić wtedy może do zamarzania wilgoci zawartej w powietrzu usuwanym z budynku na wymienniku ciepła.
Z kolei, gdy do centrali wentylacyjnej trafia już powietrze wstępne podgrzane w wymienniku gruntowym różnica temperatur nie jest tak duża i wymiennik może pracować z dużą lepszą sprawnością przez cały rok – bez zamarzania. Skutkuje to dodatkowo wyższą temperaturą nawiewaną do budynku, rzadszym uruchamianiem się nagrzewnicy elektrycznej w centrali wentylacyjnej, co dodatkowo ogranicza zużycie energii.
Podsumowanie
Korzyści z zastosowania gruntowego wymiennika ciepła w wentylacji mechanicznej są odczuwalne zarówno latem, jak i zimą. Latem wymiennik ciepła działa jako źródło chłodu, który jest wykorzystywany do schłodzenia powietrza w pomieszczeniach. Dodatkowo osusza powietrze, którego wilgotność latem bywa kłopotliwa co negatywnie wpływa na komfort termiczny w budynku. Zimą natomiast działa jako źródło ciepła, które ogrzewa powietrze nawiewane do pomieszczeń. Dodatkowo w przypadku wymiennika żwirowego i płytowego powietrze zimą zostaje nawilżane.
Podsumowując, gruntowy wymiennik ciepła jest rozwiązaniem wartym uwagi, gdyż korzystnie wpływa zarówno na zużycie energii, jak i komfort użytkowania domu. Z pewnością warto rozważyć go dla budynku pasywnego czy domu zeroenergetycznego.
Jeśli chcesz zasięgnąć więcej informacji – odezwij się do nas. Pomagamy w zaprojektowaniu GWC oraz służymy pomocą przy kompleksowej realizacji instalacji wentylacji mechanicznej (rekuperacji).