GWC rurowy

Rurowy gruntowy wymiennik ciepła

Gruntowy wymiennik ciepła to jeden z najczęściej wykorzystywanych dodatków do instalacji wentylacyjnej. GWC wykorzystuje stałą temperaturę gruntu do wstępnej obróbki termicznej powietrza: w zależności od pory roku jest to albo wstępne ogrzanie, albo chłodzenie powietrza wentylacyjnego latem.

Jest to bardzo efektywne i energooszczędne rozwiązanie stosowane w domach jednorodzinnych i budynkach pasywnych.

Funkcje gruntowego wymiennika ciepła

Gruntowy wymiennik ciepła, niezależnie od tego, czy jest to wymiennik płytowy, wymiennik żwirowy czy wymiennik rurowy, pełni kilka funkcji wspierających cały układ wentylacji mechanicznej z odzyskiem ciepła:

• zimą podnosi temperaturę nawiewu, a latem obniża ją o kilka stopni,
• w okresie zimowym chroni wymiennik ciepła przed zamarzaniem, stabilizując pracę całego systemu i odciążając rekuperator przy jednoczesnym zapewnieniu efektywności energetycznej i komfortu cieplnego,
• gruntowy wymiennik ciepła zmniejsza zużycie grzałki wstępnej, oszczędzając energię,
• w okresie letnim gruntowy wymiennik ciepła również zapewnia oszczędności i lepsze warunki pracy klimatyzacji przez wstępne schłodzenie powietrza,
• GWC żwirowy charakteryzuje się także możliwością wpływania na wilgotność powietrza – zimą może je dowilżać, a latem osuszać.

Gruntowy wymiennik ciepła: jak działa zimą?

Wymiennik gruntowy zimą, dzięki stabilnej i utrzymującej się powyżej zera temperaturze gruntu, może podawać do rekuperatora powietrze o temperaturze wyższej niż temperatura powietrza zewnętrznego.

Zwiększenie temperatury nawiewu zimą dzięki gruntowemu wymiennikowi sprawia, że wymiennik ciepła w rekuperatorze jest mniej narażony na wychłodzenie, a rekuperator rzadziej musi uruchamiać tryb antyzamrożeniowy.

GWC pozwala także odciążyć grzałkę wstępną, która przy skrajnie ujemnych temperaturach i braku gruntowego wymiennika ciepła może pracować intensywnie, zwiększając pobór energii elektrycznej.

Ograniczenie pracy grzałki dzięki dostarczaniu do centrali wstępnie ogrzanego powietrza o stabilniejszej temperaturze może oznaczać mniejsze zużycie energii i niższe koszty eksploatacyjne.

Jak GWC działa w okresie letnim?

Latem grunt również zachowuje znacznie bardziej stabilną temperaturę niż powietrze zewnętrzne, szczególnie na odpowiedniej głębokości.

Gdy na zewnątrz panują wysokie temperatury, powietrze przepływające przez gruntowy wymiennik ciepła może zostać wstępnie schłodzone przed dostarczeniem go do budynku.

Dzięki temu dom nagrzewa się wolniej, a klimatyzacja podczas upałów może pracować w bardziej przewidywalnych i mniej wymagających warunkach. GWC może więc odciążać również instalację klimatyzacyjną, jeśli taka znajduje się w budynku.

Rodzaje gruntowych wymienników ciepła

Gruntowe wymienniki ciepła różnią się między sobą sposobem transportu powietrza. To, w jaki sposób powietrze jest prowadzone, ma bezpośrednie przełożenie na efektywność wymiany ciepła, higienę pracy, zakres montażu GWC oraz stopień zaawansowania prac.

• GWC żwirowy – przeznaczony przede wszystkim dla terenów o odpowiednich warunkach gruntowych i niskim poziomie wód gruntowych,
• GWC rurowy (przeponowy) – w przypadku tego typu wymiennika powietrze płynie w rurach zakopanych w ziemi,
• GWC płytowy (GWC komorowy) – powietrze przepływa przez odpowiednio wykonaną konstrukcję płytową lub komorową; rozwiązanie to wymaga odpowiedniej powierzchni montażowej.

GWC rurowy: czym jest i jak jest zbudowany rurowy gruntowy wymiennik ciepła?

Zastosowanie rurowego wymiennika gruntowego w instalacji rekuperacji może przynieść korzyści w postaci stabilizacji pracy systemu wentylacyjnego, oszczędności energii oraz poprawy komfortu termicznego zarówno latem, jak i zimą.

Co dokładnie znajduje się pod powierzchnią gruntu w przypadku rurowego GWC?

• czerpnia terenowa – pobiera powietrze zewnętrzne i wprowadza je do całego układu. Może być wyposażona w siatkę zabezpieczającą oraz odpowiedni filtr chroniący instalację przed zanieczyszczeniami,
• rury wymiennika gruntowego – wymienniki przeponowe wymagają zastosowania jednej lub kilku pętli rur wykonanych z odpowiedniego tworzywa, np. HDPE lub materiałów przeznaczonych do instalacji GWC. Rury powinny być odporne na wilgoć, nacisk gruntu i warunki panujące pod ziemią oraz posiadać średnicę dostosowaną do wymaganego przepływu powietrza,
• w rurowym GWC powietrze płynie wewnątrz przewodów i jest oddzielone ścianką rury od gruntu. Nie ma więc bezpośredniego kontaktu strumienia powietrza z ziemią,
• podsypka – do jej wykonania może być wykorzystywany odpowiednio dobrany piasek lub inny materiał zapewniający stabilne ułożenie rurociągu i dobre warunki wymiany ciepła z gruntem,
• studzienka odpływu skroplin – element umożliwiający odprowadzanie kondensatu, który może powstawać przede wszystkim w okresie letnim,
• rura wyjściowa – element znajdujący się na końcu wymiennika, którym przygotowane termicznie powietrze prowadzone jest dalej do centrali rekuperacyjnej.

Jak działa wymiennik rurowy?

Przepływ powietrza przez rurowy gruntowy wymiennik ciepła jest możliwy dzięki rurom zakopanym na odpowiedniej głębokości. Mechanizm działania GWC rurowego wygląda następująco:

• Powietrze trafia do czerpni terenowej i stamtąd zostaje wprowadzone do rur zakopanych na odpowiedniej głębokości, najczęściej około 1,5–2 metrów, zależnie od warunków gruntowych, projektu i rodzaju instalacji.
• Wymiana ciepła: zimą, kiedy grunt jest cieplejszy niż powietrze zewnętrzne, energia cieplna gruntu przekazywana jest przez ścianki rur do przepływającego powietrza, dzięki czemu powietrze wstępnie się ogrzewa. Latem proces działa odwrotnie – chłodniejszy grunt odbiera część energii od cieplejszego powietrza, powodując jego wstępne schłodzenie.
• Po przejściu przez wymiennik powietrze trafia do rekuperatora. Dzięki wcześniejszej obróbce termicznej centrala może pracować w korzystniejszych warunkach, a zapotrzebowanie na pracę grzałki wstępnej lub systemu antyzamrożeniowego może być mniejsze.

GWC rurowy a GWC żwirowy

Podstawową różnicą pomiędzy tymi rozwiązaniami jest sposób wymiany ciepła.

W rurowym gruntowym wymienniku ciepła powietrze przepływa przez zamknięte przewody, których ścianki oddzielają strumień powietrza od gruntu. Jest to więc rozwiązanie przeponowe.

W żwirowym gruntowym wymienniku ciepła powietrze przepływa natomiast bezpośrednio przez odpowiednio przygotowane złoże kruszywa. Jest to wymiana bezprzeponowa, w której powietrze ma bezpośredni kontakt ze złożem.

Duża powierzchnia kontaktu pomiędzy powietrzem a materiałem wypełniającym złoże może zapewniać efektywną wymianę ciepła, jednak wybór konkretnego typu GWC powinien uwzględniać warunki gruntowe, możliwości wykonawcze oraz wymagania całej instalacji.

Rurowy gruntowy wymiennik ciepła: o czym musi pamiętać inwestor?

Jednym z najważniejszych zagadnień związanych z rurowym wymiennikiem gruntowym jest prawidłowe odprowadzanie wilgoci i kondensatu, który może pojawiać się wewnątrz instalacji.

• kluczowe jest zadbanie o odpowiedni spadek rur, umożliwiający swobodne odprowadzanie powstających skroplin do przeznaczonego do tego miejsca,
• studzienka kondensatu pozwala na kontrolowane i sprawne odprowadzanie skroplin oraz prawidłową eksploatację gruntowego wymiennika,
• poszczególne elementy systemu GWC powinny zapewniać możliwość kontroli, czyszczenia i serwisowania, szczególnie w obrębie czerpni terenowej, odpływu kondensatu oraz odcinka prowadzącego do centrali.

Zaniedbania w tym zakresie, szczególnie brak prawidłowego odprowadzania skroplin i doprowadzenie do długotrwałego zawilgocenia instalacji, mogą powodować problemy higieniczne oraz pogorszenie prawidłowego działania rurowego GWC.