Rodzaje gruntowych wymienników ciepła

Gruntowy wymiennik ciepła to urządzenie, które pozytywnie wpływa na komfort użytkowania domu. Dzięki niemu rachunki za ogrzewanie są niższe. Na rynku jest co najmniej kilka rodzajów GWC, jak się mówi o nich w skrócie. Jakie mają wady i zalety?

Budowa płytowego gruntowego wymiennika ciepła / źródło: Pro-Vent

GWC pozwala na doprowadzenie do domu powietrza wstępnie ogrzanego (zimą) lub schłodzonego (latem). Więcej na temat zasady działania i kosztów montażu przeczytasz w osobnym artykule.    

W tym opisane zostaną konkretne rodzaje wymienników gruntowych.

Gruntowy wymiennik ciepła rurowy

GWC rurowy to najprostszy typ wymiennika. Ma on bardzo nieskomplikowaną budowę – składa się z systemu rur, które są przeważnie zrobione z PVC o średnicy 110 mm lub 200 mm. Długość całego układu wynosi zazwyczaj 30-50 metrów i leży on od 1,5 m do 2,5 m pod ziemią.  

Gruntowy wymiennik ciepła rurowy zalicza się do wymienników przeponowych. Przepływające powietrze nie ma bowiem bezpośredniego kontaktu z gruntem. Wadą takiego rozwiązania jest umiarkowana skuteczność (sprawność). Materiał rury dość skutecznie izoluje gaz od gruntu.       

Inną wadą tego rodzaju wymiennika jest możliwość skraplania się pary wodnej. Dlatego przy tych instalacjach niezwykle ważny jest montaż. Chodzi o to, by rura była układana z jednoprocentowym spadkiem. W ten sposób skropliny mogą zostać odprowadzone. Oczywiście poszczególne elementy powinny być podczas łączenia solidnie uszczelnione. Grunt podczas układania instalacji powinien być odpowiednio zagęszczany w taki sposób, by uniknąć w późniejszym czasie deformacji rur.  

Jeśli chodzi o GWC w wersji rurowej, może on być wykonany w trzech wersjach.

• Rury są układane w wariancie łamanym – np. w kształcie litery „S”. W tej sytuacji trzeba zachować co najmniej 1 metr odległości od fundamentów.
• Odcinek rur jest prosty – od czerpni do budynku.
• Rura wychodzi od czerpni, po czym się rozgałęzia na kilka równolegle biegnących przewodów, by zakończyć się prostym odcinkiem. Taki sposób nazywa się także układem „Tichelmanna”.

Przeponowy gruntowy wymiennik ciepła w tym wariancie jest stosunkowo tani, co jest jego podstawową zaletą.

Elementy do budowy rurowego gruntowego wymiennika ciepła (fot. E. Satory)

GWC żwirowy

Żwirowy gruntowy wymiennik ciepła to jeden ze sposobów na dostarczanie świeżego powietrza do domu. W porównaniu do wymiennika rurowego, jego zaletą jest znacznie lepsze działanie latem. Powietrze przebywa bowiem w rurze zbyt krótko, by się schłodzić. W przypadku złoża żwiru nie ma z tym problemu.   

W jaki sposób zbudowany jest GWC żwirowy? Energia pobierana jest już z niewielkiej głębokości. Zimą jest to ciepło, latem chłód. Temperatura poniżej strefy przemarzania do głębokości ok. 4 metrów jest stała i wynosi 4-7 stop. C w zależności od strefy klimatycznej.

Ten fakt sprawia, że wykorzystując wersję żwirową GWC, można dostarczyć latem do budynku chłód, który całkowicie pokrywa zapotrzebowanie mieszkańców. Nie ma więc potrzeby stosowania klimatyzacji, którą nie każdy dobrze znosi, poza tym działanie klimatyzatorów kosztuje. Zimą zaś zapotrzebowanie na energię do ogrzania można zmniejszyć nawet o 40 procent.

Zaletą żwirowego gruntowego wymiennika ciepła jest także zapewnienie powietrza o lepszych parametrach. Bardzo często powietrze jest podczas ogrzewania wysuszane. Stosując GWC jest ono nawilżone, co przekłada się na lepsze samopoczucie. Efektem ubocznym jest także filtrowanie powietrza z grzybów, bakterii i alergenów.

Kolejną zaletą wersji żwirowej jest trwałość. Złoże jest praktycznie nieśmiertelne, dzięki czemu nawet po wielu latach wymiennik zachowuje swoje właściwości.

Pewną wadą ŻGWC jest konieczność regeneracji złoża przez 8 do 12 godzin. Można to „obejść” przez stworzenie układu podwójnego, którego pracuje jedynie część. Takie rozwiązanie nie przedraża za bardzo całej instalacji, za to znacznie zwiększa efektywność.

Glikolowy gruntowy wymiennik ciepła

W tym rodzaju gruntowego wymiennika ciepła czynnikiem pośredniczącym jest roztwór glikolu. Oznacza to, że powietrze ochładza się lub ogrzewa (w zależności od pory roku) w chłodnicy, którą umieszczono w ciągu kanałów nawiewnych.  

Jak działa GGWC? Plastikowe rury są rozłożone w gruncie. To właśnie one pobierają energię. Dalej rury wprowadzone są do budynku, gdzie podłącza się je do chłodnicy. Całość zalana jest glikolem. Układ jest sterowany przez dość złożoną automatykę. 

Jakie zalety ma glikolowy wymiennik ciepła?

• Układ można stosować tam, gdzie jest problem z innymi rozwiązaniami. Czyli na przykład na terenach bagnistych i w pobliżu wysypisk śmieci.
• Wysoka wydajność energetyczna.
• Bardzo dobra współpraca z pompą ciepła, której dolna część oparta jest na glikolu.

Głównymi wadami są trudności montażowe, konkretnie duża chłodnica znajdująca się w budynku i brak możliwości regulacji wilgotności powietrza.

Glikolowy gruntowy wymiennik ciepła ma bardzo wysoką sprawność, jednak jego największą wadą jest wysoka cena montażu.

Płytowy gruntowy wymiennik ciepła

Ten rodzaj GWC zbudowany jest ze specjalnych płyt z tworzywa sztucznego. Są one podzielone na rzędy, pomiędzy którymi jest wolna przestrzeń. Całość umieszczona jest powyżej warstwy żwiru. W ten właśnie sposób zbudowany jest wymiennik. W skład układu wchodzą także dwa kolektory i rurociąg, który ma za zadanie doprowadzenie powietrza z czerpni do kolektora wlotowego i odprowadzenie powietrza z kolektora wylotowego do budynku.

Co ciekawe, wymiennik można umieścić pod płytą fundamentową. Nie trzeba przejmować się specjalnie skroplinami, ponieważ nadmiar wilgoci trafia do gruntu – zarówno latem, jak i zimą. Kolejnym atutem jest dodatkowe nawilżenie powietrza podczas ogrzewania budynku.  

Płyty wymiennika ciepła położone są ok. 0,7 metra poniżej poziomu gruntu. To z kolei umożliwia stosowanie tego układu na działkach, gdzie wody gruntowe podchodzą wysoko. W dużym skrócie można napisać, że PGWC jest połączeniem wymienników żwirowego i rurowego. Powietrze przepływa nie przez złoże żwiru, ale pomiędzy jego warstwą a płytami.