2023-05-12 17:18
Marcin Dąbrowski
Gruntowy wymiennik ciepła (GWC) żwirowy zwiększa sprawność rekuperacji. Zimą umożliwia wykorzystywanie energii z gruntu do ogrzewania pomieszczeń, latem przydaje się do ich chłodzenia, bez potrzeby instalowania dodatkowych energochłonnych urządzeń. Jak działa, kiedy się opłaca?
Spis treści
- GWC żwirowy – kiedy się opłaca?
- GWC żwirowy wymiary
- Skąd energia w GWC żwirowym?
- Jak prawidłowo wykonać GWC żwirowy?
- Jak samemu zrobić GWC
- GWC regeneracja
- GWC żwirowy pod budynkiem
Gruntowy wymiennik ciepła jest przydatnym, ale niekoniecznym elementem instalacji wentylacji mechanicznej nawiewno-wywiewnej z rekuperacją. Nie może pogarszać parametrów jakościowych powietrza i powinien być skonstruowany w taki sposób, aby opór przepływu powietrza był możliwie najmniejszy, a wymiana ciepła jak najefektywniejsza.
GWC żwirowy – kiedy się opłaca?
Do wymiany ciepła między powietrzem a gruntem służą powietrzne gruntowe wymienniki ciepła (GWC). W jej trakcie powietrze może mieć bezpośredni kontakt z gruntem (tak działają wymienniki bezprzeponowe – żwirowy, płytowy i grzebieniowy) albo być od niego odizolowane barierą (w wymiennikach przeponowych – rurowych).
W GWC żwirowym kruszywo działa jak naturalny filtr powietrza. Na jego ziarenkach osadzają się drobne zanieczyszczenia, które są potem zmywane przez wilgoć wytrącającą się z powietrza. Powietrze przepływające przez wymiennik może być w okresie zimowym dowilżane, a w okresie letnim osuszane. Przepływ między grudkami żwiru ma działanie antybakteryjne i antygrzybiczne.
Wybierz wymiennik żwirowy jeśli:
- chcesz go wykonać samodzielnie z powszechnie dostępnych materiałów,
- zależy ci na rozwiązaniu najtańszym i bezobsługowym,
- chcesz optymalizować wilgotność powietrza w budynku.
Więcej informacji na temat rodzajów GWC znajdziesz tutaj:
GWC żwirowy wymiary
Gruntowy wymiennik ciepła żwirowy odpowiedni do domu jednorodzinnego ma postać prostopadłościennego wykopu o wymiarach mniej więcej 3 x 4 x 1 m (długość x szerokość x głębokość), wypełnionego płukanym żwirem o granulacji 20-50 mm. Wymiennik musi być posadowiony powyżej poziomu wód gruntowych albo zabezpieczony instalacją drenażową, ponieważ zalanie go przez wodę uniemożliwiłoby przepływ powietrza.
Skąd energia w GWC żwirowym?
Dzięki dużej pojemności i bezwładności cieplnej gruntu na głębokości kilku metrów pod ziemią niezależnie od pory roku panuje mniej więcej stała, dodatnia temperatura. Najlepsze warunki, czyli 8-10°C, są na głębokości 7 m. Powietrze wentylacyjne przetłoczone przez takie środowisko może się zimą ogrzać, a latem schłodzić o kilka stopni. Im bliżej powierzchni gruntu, tym parametry gruntu są gorsze.
Energię dostarcza do gruntu głównie słońce, a woda „transportuje” ją w głąb. Z wilgotnego gruntu można odebrać więcej energii, bo jest ona szybciej uzupełniana.
Jak prawidłowo wykonać GWC żwirowy?
Dno wykopu pokrywa się geowłókniną, aby zabezpieczyć złoże przed przedostaniem się do niego gryzoni i owadów. Od góry złoże można przykryć izolacją z płyt styropianowych – taki zabieg poprawi jego parametry termiczne. Jeśli ze względu na niekorzystne warunki gruntowe (wysoki poziom wód gruntowych) wymiennik trzeba posadowić bardzo płytko (w strefie przemarzania gruntu) albo nawet w nasypie na powierzchni gruntu, izolacja jest niezbędna.
Powietrze jest doprowadzane do wymiennika pionową rurą wystającą kilkadziesiąt centymetrów nad poziom gruntu, rozprowadzane poziomą rurą drenarską na całej szerokości wykopu, a następnie taką samą – znajdującą się po przeciwnej stronie złoża – zbierane i szczelną rurą tłoczone do instalacji w budynku.
Jak samemu zrobić GWC
Konstrukcja wymiennika żwirowego jest stosunkowo prosta. Ewentualne niedokładności w wykonaniu nie mają większego wpływu na jego pracę. Najważniejsze jest zapewnienie odpowiedniej czystości żwiru. Jego płukanie na budowie bywa pracochłonne, ale nie jest trudne, co sprawia, że wielu inwestorów decyduje się samodzielnie zbudować wymiennik.
W tego rodzaju wymiennikach ma miejsce samooczyszczanie żwiru przez wykraplającą się wilgoć. Jest to rodzaj stałej równowagi, dzięki której wymiennik może pracować przez kilkadziesiąt lat.
GWC regeneracja
Podczas przepływu przez złoże wymiennika żwirowego powietrze napotyka na znaczny opór. Konsekwencją tego jest duża energochłonność wentylatora wymuszającego jego ruch w instalacji wentylacyjnej, która niekorzystnie odbija się na efektywności wymiennika.
Problemem jest też wolna regeneracja złoża. Trzeba je okresowo wyłączać z użytkowania – zaleca się 12-godzinne naprzemienne cykle pracy i regeneracji.
Aby ograniczyć negatywny wpływ takiego działania wymiennika na pracę instalacji wentylacyjnej, można zbudować większe złoże, podzielić je na dwie części i wykorzystywać na zmianę raz jedną, raz drugą.
Regenerację złoża może przyspieszyć zraszanie go wodą zbieraną następnie przez studzienkę na dnie wykopu. Taki zabieg powoduje przy okazji nawilżenie powietrza, co jest korzystne dla mikroklimatu ogrzewanych pomieszczeń, ale podnosi koszt eksploatacji systemu.
Woda zraszająca złoże niesie ze sobą dużo chłodu, więc instalacja zroszeniowa może być też używana okresowo podczas upałów.
GWC żwirowy pod budynkiem
Jeśli na działce nie ma dostatecznie dużo wolnego miejsca, można rozważyć wykonanie wymiennika gruntowego żwirowego pod budynkiem. Jego efektywność nie jest jednak wysoka, bo suchy żwir albo piasek wypełniające przestrzeń między ławami (dobrze zagęszczone, żeby ściany domu nie popękały) są znacznie gorszym otoczeniem dla wymiennika niż wilgotna ziemia bądź glina. Izolacja fundamentu dodatkowo utrudnia regenerację gruntu.
Koniecznie przeczytaj inne artykuły o korzyściach korzystania z GWC żwirowego oraz innych gruntowych wymienników ciepła:
- Gruntowy wymiennik ciepła cena i koszt budowy - czy się opłaca?
- Gruntowy wymiennik ciepła - zasada działania, rodzaje, koszty
- Jak działa gruntowy wymiennik ciepła glikolowy, żwirowy i płytowy
Marcin Dąbrowski
