Gruntowy powietrzny wymiennik ciepła (GPWC) jest instalacją zapewniającą stały dopływ świeżego, higienicznego i przefiltrowanego powietrza do centrali wentylacyjnej oraz gwarantującą wstępne podgrzanie lub schłodzenie tego powietrza. Jak wykonać instalację z GPWC aby najlepiej spełniała swoje funkcje?

GPWC jest instalacją nadającą się świetnie do wspomagania systemu ogrzewania i chłodzenia budynków o różnym przeznaczeniu: mieszkalnym, produkcyjnym, handlowym, magazynowym, sportowym, itp. GPWC spełnia przede wszystkim funkcje wspomagające i uzupełniające system ogrzewania i chłodzenia budynku, a tylko czasami może je całkowicie zastąpić. Zatem standardowo potrzebne jest podstawowe źródło ciepła (kocioł, pompa ciepła, itp.) lub źródło chłodu (agregat wody lodowej). Zależy to od wymogów temperaturowych powietrza w budynku – czy musi być zachowany reżim maksymalnej, nieprzekraczalnej temperatury wewnątrz. Wówczas oprócz GPWC należy zainstalować agregat wody lodowej, co niestety wiąże się z dużymi kosztami inwestycyjnymi i eksploatacyjnymi. W innym przypadku może wystarczyć jedynie obniżenie temperatury powietrza w celu uzyskania komfortu przebywania w budynku, ale nic się nie stanie, jeżeli okresowo przy długotrwających upałach, temperatura powietrza będzie nieco wyższa od zakładanej. Wówczas do schłodzenia powietrza w budynku wystarczy wyłącznie system GPWC.

Jak układać rurowy GPWC?

Rury GPWC układane są tak samo jak rury kanalizacji zewnętrznej, najlepiej zgodnie z wytycznymi normy PN-EN 1610.

2. Schemat układania instalacji GPWC: a) układ pierścieniowy, b) układ Tichelmann'a

Materiał wypełniający w strefie posadowienia rurociągu musi spełniać wymagania dotyczące montażu i wypełnienia, aby zapewnić trwałą stabilność i wytrzymałość komponentów umieszczonych w gruncie na obciążenie. Przy wypełnianiu i wykonywaniu podsypki zalecane jest użycie, zamiast piasku, gruntu rodzimego (o ile da się go zagęścić), ponieważ przewodność cieplna piasku jest gorsza niż innych rodzajów gruntu, np. gliny czy pyłu. Spadek rurociągu powinien wynosić co najmniej 2%. Odpływ kondensatu lub studzienkę go zbierającą należy zainstalować w najniższym punkcie.
Średnica rur, długość instalacji oraz metoda ułożenia zależy w pierwszej kolejności od wielkości wymiany powietrza. W celu zapewnienia stałych warunków oraz pożądanej częstotliwości wymiany powietrza, prędkość jego przepływu powinna oscylować na poziomie 2-4 m/s. Przekroczenie tych wartości wpływa negatywnie zarówno na stratę ciśnienia, jak i wymianę ciepła. Zbyt niska prędkość powietrza nie zapewnia z kolei przepływu burzliwego, a tylko w takich warunkach wymiana ciepła między powietrzem a gruntem jest optymalna.
Można wyróżnić dwa typy instalacji GPWC: pierścieniową (jednorurową) lub w układzie Tichelmann’a (rys. 2).
Wybór konkretnego typu ułożenia GPWC zależy głównie od ilości dostępnego miejsca (w tym również kolizje z innymi instalacjami) oraz wielkości instalacji. Tutaj do tematu trzeba podejść indywidualnie i spojrzeć na lokalne uwarunkowania każdej inwestycji.
W przypadku budynków wielkokubaturowych idealnym miejscem na ułożenie wymiennika jest przestrzeń pod posadzką w obrysie fundamentów. Rury systemu GPWC z polipropylenu są wystarczająco odporne na obciążenia statyczne pod budynkiem. Wykorzystujemy wówczas miejsce, którego często brakuje poza budynkiem oraz oszczędzamy na pracach ziemnych. Skoro przygotowujemy już grunt pod fundamenty, to możemy pokusić się również o montaż GPWC.
Dodatkową zaletą instalacji GPWC w obrysie fundamentów jest możliwość posadowienia wymiennika nieco płycej niż miałoby to miejsce poza budynkiem. GPWC poza budynkiem musimy układać poniżej strefy przemarzania gruntu, co w Polsce oscyluje w zakresie ok. 1,0-1,4 m. Pod posadzką można rozpocząć układanie GPWC już na głębokości 0,8 m, gdyż przed czynnikami atmosferycznymi chroni go skorupa budynku. 

Koszty a zwrot inwestycji

Już na samym początku budowy obiektu, w którym przewidzieliśmy wentylację mechaniczną z odzyskiem ciepła, oszczędzamy na koszcie wykonania kominów do wentylacji grawitacyjnej. Jest to czynnik, o którym inwestorzy często zapominają, a który potrafi kosztować sporo. Zmniejsza nam to zdecydowanie koszt całkowity wykonania wentylacji mechanicznej z odzyskiem ciepła. Trzeba jednak pamiętać o tym już na etapie projektowania budynku, tak by nie obudzić się z przysłowiową ręką w nocniku, gdy zdecydujemy się na montaż wentylacji mechanicznej.

3. Przykład montażu GPWC pod budynkiem wielkokubaturowym.

Doświadczenie pokazuje, że dzięki zastosowaniu GWC w połączeniu z urządzeniem do odzysku ciepła (rekuperatorem) jesteśmy w stanie zaoszczędzić na kosztach ogrzewania w okresie zimowym ok. 30%. Dodatkowo uzyskujemy latem efekt klimatyzacji właściwie za darmo, co przy wysokich kosztach inwestycji i eksploatacji instalacji klimatyzacyjnej pozostaje nie bez znaczenia. Okres zwrotu z inwestycji w GPWC szacuje się na 6-7 lat przy założeniu stałych cen tradycyjnych nośników energii, jak chociażby gazu ziemnego. Dobrze jednak wiemy, że nieodnawialne źródła energii ulegają powolnemu wyczerpaniu i koszty ich wydobycia rosną, co przekłada się na stale rosnące ich ceny w średniorocznym tempie o ok. 10-15%. Przy założeniu tak dynamicznego wzrostu cen gazu amortyzacja systemu GPWC skraca się znacząco i może wynieść nawet poniżej 5 lat.
Bieżące koszty pracy GPWC kształtują się na minimalnym poziomie. Należy uwzględnić jedynie nieznaczne zużycie energii urządzenia wentylacyjnego. Poza tym konieczna jest regularna kontrola lub wymiana filtrów powietrza. W zależności od warunków środowiska, lokalizacji i klasy filtra, filtry na czerpni powietrza należy czyścić lub wymieniać co 6-12 miesięcy.

Autor: Jakub Koczorowski
Artukuł sponsorwany