Jak zrobić gruntowy wymiennik ciepła? (2024)

Przy okazji doskonale podnosi jakość nawiewanego powietrza. Jego sposób działania polega na wykorzystaniu ogromnej pojemności cieplnej gruntu oraz faktu, że temperatura ziemi stabilizuje się wraz z głębokością, niezależnie od warunków panujących na powierzchni.

Z punktu widzenia konstrukcji, można je podzielić na przeponowe i bezprzeponowe. Różnica polega na tym, że w pierwszym typie nie ma bezpośredniego kontaktu między czynnikami, w których następuje wymiana ciepła -wymienniki rurowe, w drugim natomiast zasysane powietrze ma bezpośredni kontakt z gruntem, przez który przepływa -wymienniki żwirowe i płytowe.

Warto zapoznać się z zasadami działania oraz budową poszczególnych typów przed podjęciem decyzji o instalacji GWC- każdy z nich ma inny zestaw wad i zalet (zarówno przy montażu, jak i w użytkowaniu), które wpłyną później na komfort mieszkańców domu (a także na stan ich portfeli).

W każdym wypadku idea działania jest taka sama i polega na wykorzystaniu faktu, że wraz ze wzrostem głębokości, spada zakres wahań temperatury gruntu. Na głębokości około 15 m stabilizuje się ona na poziomie 8°C, aby później od głębokości 50 m rosnąć o około 3°C co każde 100 m - ale to głębokości, które już nas zupełnie nie interesują.

Gruntowy wymiennik ciepła musi być usytuowany poniżej poziomu przemarzania gruntu(w zależności od regionu Polski, wartość ta waha się od nieco poniżej do nieco powyżej metra). Optymalną, ze względu na wydajność energetyczną, głębokością posadowienia jest około 4-5 m, można jednak sytuować go w znacznie płytszych wykopach, symulując głębokość przez umieszczenie nad wymiennikiem warstwy, co dodatkowo izoluje wymiennik od wpływów zewnętrznych.

Efektem jest zdecydowane spłaszczenie amplitudy temperatury i obniżenie ciepłoty powietrza nawiewanego latem oraz podwyższenie jej zimą. Przykładowo, jeśli amplituda temperatury powietrza w lipcu będzie się mieścić w zakresie 20-35°C ze średnią około 28°C - za GWC otrzymamy powietrze o średniej temperaturze około 18°C i amplitudzie 16-24°C. Z kolei w zimie przyjmując okres, w którym temperatura na zewnątrz oscyluje w granicach +1 do -24°C i średniej około -10°C, powietrze za GWC będzie miało średnią temperaturę około +2°C i zakres wahań +1 do +3°C.

Oczywiście w warunkach mniej ekstremalnych zyski energetyczne będą stosownie mniejsze. Jednocześnie zimą GWC podnosi temperaturę powietrza zewnętrznego przed rekuperatorem eliminując bardzo niekorzystny efekt zamarzania wymiennika.

Wymiennik stanowi więc nie tylko doskonałe uzupełnienie systemu grzewczego zimą, ale również fantastyczną (i niemal darmową pod względem kosztów użytkowania) formę naturalnej klimatyzacji latem. "Niemal" - gdyż wymiennik stanowi kolejny element zwiększający opór i utrudniający przepływ powietrza - wymusza więc dalsze zwiększenie mocy wentylatorów nawiewnych, a zatem i zwiększenie poboru energii elektrycznej.

Nie oznacza to oczywiście również, że GWC może zastąpić klimatyzację. Nie jest on w żadnym razie w stanie skompensować zysków energetycznych budynku, powstałych chociażby przez bezpośrednie operowanie słońca przez okna. Zdecydowanie jednak poprawi temperaturę (a możliwe, że i wilgotność, ale o tym za chwilę) powietrza w budynku. Ma również kilka innych zalet. Dotyczą one jednak głównie wymienników bezprzeponowych (żwirowych i płytowych), czyli takich, w których powietrze bezpośrednio styka się z gruntem. Pierwszą z nich jest wspomniana już regulacja wilgotności.

Odpowiednio przygotowany grunt znakomicie odprowadza skropliny, powstające na skutek ochłodzenia powietrza, jak również oddaje parę wodną, jeśli powietrze jest zbyt suche. Oznacza to, że problem z przesuszonym powietrzem zimą i zbyt wilgotnym (powodującym uczucie duszności) latem - przestaje istnieć, a przynajmniej sytuacja ulega znaczącej poprawie. Kolejnym atutem (dotyczącym również wyłącznie wymienników bezprzeponowych) jest dość znaczna redukcja ilości bakterii i grzybów w nawiewanym powietrzu.

Jeśli zdecydujemy się na instalację gruntowego wymiennika ciepła, warto pamiętać, że zgodnie z polskim prawem budowlanym, prowadząca do niego czerpnia powietrza powinna znajdować się minimum 2 m powyżej poziomu terenu.

Wyrzutni powietrza nie należy umieszczać w miejscu, z którego często wiejący wiatr wciskałby wywiewane powietrze z powrotem do instalacji.

dr inż. architekt Piotr Kmiecik
współpraca: mgr inż. Mateusz Łagoda