gruntowy wymiennik ciepła

Jak wykonać żwirowy wymiennik ciepła [cz.4]

poniżej przekonasz się, że wykonanie gruntowego wymiennika ciepła wcale nie jest skomplikowane

Jak samodzielnie wykonać GWC

wszystko znajdziesz poniżej:
Żwirowy GWC - wskazówki wykonawcze

Miejsce na GWC

Przystępując do wykonania GWC trzeba brać pod uwagę lokalne warunki gruntowo-wodne, wielkość działki ilość dostępnego miejsca i oczywiście koszty.
GWC dobrze jest umieścić w gruncie wilgotnym, ale nie nawodnionym. Wilgotny i gliniasty grunt lepszy jest lepszy niż suchy - ciepło w nim lepiej się rozchodzi. W gruncie piaszczystym suchym z kolei GWC nie będzie dobrze i efektywnie działał, gdyż ciepło rozchodzi się w nim słabo. Z tego względu grunty wilgotne i mokre będą miały większą sprawność cieplną niż grunty suche i piaszczyste.
Złoże żwirowe nie należy więc umieszczać w suchym piasku ani też w gruntach nawodnionych, w których złoże żwirowe będzie często zalewane.

Przygotowanie wykopu pod GWC

Wykop wykonać o wymiarach ~3,0x6,5 m (szerokość A=~3,0m), z dodatkowym poszerzeniem schodkowym dookoła złoża żwirowego na ok. 1-1,5m.
Jeśli chcemy mieć GWC o większej pojemności cieplnej i większej wydajności, wówczas długość "B" można zwiększyć ponad 6,5m. Im większy GWC, tym lepiej, ale zazwyczaj musimy też liczyć się ograniczeniami na małej działce i z kosztami - więc przeważnie będzie tu jakiś kompromis.
Głębokość wykopu ok. 1,2-1,3m - wyrównać dno.
Na półkach wykopu po obu stronach dobrze jest jeszcze wykonać studzienki chłonne - wywiercić wiertnicą ogrodniczą po obu stronach złoża żwirowego, po trzy pionowe otwory i zasypać je żwirem. Jest to dodatkowe zabezpieczenie złoża żwirowego przed zalaniem w okresach intensywnych i długotrwałych opadów deszczu.
    GWC żwirowy - przekrój poprzeczny
żwirowy  wymiennik ciepła Z zasady GWC powinien być głębiej niż wynosi głębokość przemarzania. A głębokość przemarzania wynosi zazwyczaj 1-1,2m w zależności od regionu. Poniżej tej granicy temperatura gruntu jest zawsze dodatnia. Im głębiej, tym temperatura jest bardziej stabilna niezależnie od pory roku i tym lepiej dla GWC. Złoże żwirowe GWC należy umieścić w strefie stabilnej, gdzie grunt w zimie nie przemarza. Poziom dużej stabilności można przesunąć w górę stosując izolację ze styropianu. Jest to często spotykana praktyka. Nie trzeba wówczas robić głębokich wykopów.

Robiąc wykop trzeba też pamiętać o tym, że złoże żwirowe powinno się znaleźć powyżej poziomu wód gruntowych. Poziom ten można sprawdzić w najbliższej studni, stawie, rowie, popytać najbliższych sąsiadów co było w poprzednich latach lub zrobić próbny wykop. Jeśli poziom ten jest za wysoki to można też podnieść w górę cały GWC i nad nim podnieść trochę grunt (usypać małą górkę). Można też zabezpieczyć złoże żwirowe od góry układając na nim warstwę izolacyjną z twardszego styropianu gr. 10-12cm. Styropian dobrze zabezpieczy żwir od góry i ustabilizuje temperaturę w GWC. Zabiegi te pozwalają uniknąć głębokich wykopów i dzięki temu uprościć prace, dlatego najczęściej stosuje się właśnie takie rozwiązanie.

GWC - przygotowanie i uzbrojenie wykopu

Przed ułożeniem żwiru należy rozłożyć w wykopie geotkaninę, która zabezpieczy złoże żwirowe przed zanieczyszczeniami. Geowłóknina zabezpiecza żwir przed wymieszaniem się z gruntem rodzimym. Geowłókninę trzeba przygotować ze sporym zapasem tak, aby na końcu zawinąć ją też od góry na warstwie żwiru.
Następnie wzdłuż dłuższych brzegów wykopu ułożyć dwie rury - jedną doprowadzającą powietrze i drugą zbierającą powietrze. Rury te powinny być ułożone równolegle w odległości ok. 2,5m od siebie. Mogą to być rury kanalizacyjne fi 200mm perforowane, tj. z nawierconymi w nich otworami (fi 20÷30mm), przez które będzie wędrowało powietrze. Rury te trzeba owinąć siatką ogrodniczą z tworzywa sztucznego o oczkach 10-20mm. Rurę doprowadzającą połączyć z czerpnią terenową, zaś rurę zbierającą podłączyć do domu, do rekuperatora. Ważne też jest aby podłączenie do domu (rurę pomiędzy GWC a domem) dobrze zaizolować przed przemarzaniem, aby nie zepsuć efektu wymiennika gruntowego.

GWC - warstwa żwiru

Żwir powinien mieć granulację 2-5 cm i powinien być płukany (nie może być zamulony czy zabrudzony). Warstwa żwiru powinna mieć grubość ok. 0,30÷0,35m.
Jak widać, warstwa żwiru w GWC nie powinna być gruba. Co prawda więcej żwiru to i większa pojemność cieplna złoża, ale gruba warstwa będzie się dłużej regenerować. Lepiej ten żwir rozłożyć cieńszą warstwą na większej powierzchni, niż wykopać głęboki dołek i nasypać do niego grubą warstwę żwiru. Takie rozłożenie żwiru zapewni większą powierzchnię wymiany ciepła z leżącym pod nim gruntem oraz szybszą regenerację złoża. Zmniejszenie głębokości wykopu może mieć też znaczenie przy wysokim poziomie wód gruntowych, a wykonanie takiego spłaszczonego GWC jest łatwiejsze i tańsze.
Można też zastępczo zastosować tłuczeń granitowy lub inny, ale żwir będzie tu najlepszy. Trzeba natomiast dobrze sprawdzić, czy tłuczeń nie jest czasem zasiarczony lub zanieczyszczony, bo to zepsułoby cały nasz wysiłek. Kruszywa zasiarczone wydzielają nieprzyjemną woń zgniłych jaj - w domu zrobiłoby się nieprzyjemnie.

Układanie żwiru zaczynamy od obłożenia rur perforowanych wyselekcjonowanymi większymi ziarnami żwiru 4÷5cm warstwą ok. 10-15cm. Dopiero później sypiemy do wykopu pozostały żwir. Łączna grubość złoża żwirowego powinna wynosić ok. 0,30-0,35 m.

GWC żwirowy - zraszacz i izolacje

Górną powierzchnię żwiru wyrównujemy ze spadkiem 1% w jednym kierunku albo od środka w dwóch kierunkach na boki.
    Zraszacz
Na górnej powierzchni żwiru można też zastosować system zraszania złoża żwirowego, co pozwoli na częściowe nawilżenie powietrza zimą i poprawi efektywność cieplną GWC (złoże żwirowe na wilgotnym podłożu szybciej się regeneruje). Wystarczy kilkanaście metrów rurki instalacyjnej, którą zamkniemy na końcu i ułożymy spiralnie na wierzchu żwiru, a po długości przewiercimy (podziurawimy) cienkim wiertłem co np. 20cm. Rurkę tę podłączamy do instalacji wodociągowej. Można tu też wykorzystać zraszacz typu ogrodowego. Rurki zraszacza trzeba ułożyć starannie tak, aby później ciężar nasypu ich nie zmiażdżył, bo cała nasza praca pójdzie na marne. W zimie, co parę dni trzeba otworzyć zawór wody o na ok. 1-2 godziny żeby nawodnić złoże żwirowe i jego podłoże.
    Izolacje
Po wyrównaniu żwiru jego powierzchnię zakrywamy geowłókniną od góry. Następnie przystępujemy do jego izolacji - układania styropianu. Wskazany jest tu styropian o większej twardości (nie elewacyjny) o grubości 10-12cm. Układając go na warstwie żwiru poprawimy sytuację geotermalną w gruncie, stabilizujemy temperaturę w GWC i uniezależnimy złoże GWC od pory roku. Styropian układamy tak aby wychodził poza brzegi złoża żwirowego po ok. 1,0m z każdej strony.
Na styropianie układamy jeszcze warstwę grubej folii ogrodniczej, a lepiej nawet dwie warstwy.

Wykończenie GWC żwirowego

Na folię sypiemy grunt i wyrównujemy teren. Warstwa gruntu powinna wynosić min. 80 cm. W miejscu GWC nie sadzimy drzew ani większych krzewów. Natomiast trawę, kwiaty, drobne krzewy i inne nasadzenia jak najbardziej można.
Czerpnia powietrza powinna być zabezpieczona siatką ochronną przez owadami. Nie ma potrzeby, jak w przypadku GWR rurowych, dawania tu specjalnych filtrów.

Żwirowy wymiennik ciepła - opinie i uwagi końcowe

  • W Internecie można spotkać wiele opinii, że wymiennik żwirowy praktycznie zawsze wymaga stosowania wentylatora wspomagającego, gdyż złoże stawia duży opór przepływającemu powietrzu.
    Otóż nie jest to prawda.
    Pogląd ten jest wynikiem przede wszystkim wadliwego wykonawstwa samego GWC, a dzieje się tak najczęściej wówczas, gdy zastosowany żwir ma niewłaściwą granulację (dużo drobnych frakcji), albo gdy złoże żwirowe sypane jest z koparki - jak leci, czyli ... byle jak.
    Jeśli chcemy uniknąć tych kłopotów, to jest na to bardzo prosty sposób. Rury rozprowadzająca i rura zbierająca (te z dziurami) trzeba owinąć siatką ogrodniczą o oczkach 1÷2cm i obłożyć je większymi kamieniami (4÷5 cm) wybranymi ze żwiru - warstwą ok. 10cm. Trzeba to zrobić ręcznie - nie da się tego zrobić koparką (!). Dopiero następne ilości żwiru można już sypać z koparki. Otwory w rurach nie zostaną wówczas przytkane przez drobny żwir i wszystko będzie działać bez problemów i bez dodatkowych wentylatorów, za które przecież trzeba zapłacić i potem obsługiwać. Dlatego warto zrobić to samemu (ręcznie) lub dopilnować tych czynności w trakcie wykonywania wymiennika przez ekipę wykonawczą(!) Przy tak wykonanym wymienniku żwirowym, opory przepływu powietrza będą znikome - wręcz niezauważalne - nie przekraczają 50[Pa]. I co ciekawe - im zrobimy większy (dłuższy) GWC, a więc i wydajniejszy, tym opory przepływu przez złoże żwirowe będą mniejsze.
  • Jeśli złoże żwiru nie jest duże, to wydajność GWC będzie ograniczona i nie będzie on właściwie pracował przez cały czas. W zimie przy mroźnym powietrzu złoże żwirowe GWC się stopniowo wychładza. Może dojść do takiej sytuacji, że powietrze po przejściu przez złoże żwirowe, będzie nadal mieć temperaturę ujemną.
    Wówczas wykorzystanie GWC dzieli się na dwie części - np. na 16-godzinny czas pracy i 8-godzinną regenerację cieplną złoża żwirowego. W czasie regeneracji (tryb dzienny) pobór powietrza należy przełączyć na czerpnię umieszczoną na dachu lub ścianie budynku - najlepiej na stronie południowej. Realizuje się to automatycznie prostym sterownikiem (przełącznikiem automatycznym) - tryb nocny to GWC, a tryb dzienny to czerpnia na dachu. Regeneracja polega na ponownym uzyskaniu przez złoże żwirowe temperatury otaczającego je gruntu.
    A jeśli mamy dość miejsca na działce i fundusze, to można też zrobić dwa pola żwirowe, które będą pracować naprzemiennie - jeden pracuje, drugi się regeneruje - w ten sposób będziemy korzystać z GWC bez przerw. Wszystko zależy od warunków na działce i oczywiście od funduszy, jakie możemy przeznaczyć na wykonanie GWC. Właściwie wykonany GWC może nie tylko obniżyć koszty ogrzewania domu, ale znacznie poprawić wewnętrzne warunki klimatyczne.

Budowa domu energooszczędnego

Dostępne rodzaje GWC

Wykonanie instalacji wentylacji mechanicznej domu jednorodzinnego z odzyskiem ciepła otwiera dodatkowe możliwości pozyskiwania ciepła - czystego (ekologicznego) odnawialnego i darmowego.
Jeśli decyzję o tym podejmiemy na etapie projektu domu, to ograniczymy szereg innych niepotrzebnych wydatków na budowie, związanych z ogrzewaniem i użytkowaniem domu.
Możliwości jest tu kilka:
  • gruntowy rurowy wymiennik ciepła
  • płytowy wymiennik ciepła
  • glikolowy gruntowy wymiennik ciepła
  • żwirowy wymiennik ciepła

Dodatkowe darmowe ciepło i oszczędności na ogrzewaniu w domu energooszczędnym


Tagi: