Charakterystyka pracy GWC

W obiektach gdzie parametry powietrza muszą być ściśle przestrzegane (np. niektóre pomieszczenia w służbie zdrowia) wymienniki gruntowe mogą znaleźć zastosowanie jako urządzenia wspomagające układ grzewczy, chłodniczy (również do np. obniżenia temperatury w skraplaczach w klimatyzacjach konwencjonalnych). Dla bardzo wymagających Inwestorów potrzebne parametry można poprawić za pośrednictwem dodatkowych urządzeń.
Parametry powietrza opuszczającego złoże charakteryzuje się bardzo powolnymi zmianami w czasie i są zauważalne dopiero w cyklu kilkumiesięcznym. Praktycznie w okresie jednego miesiąca trudno je zauważyć. Niesie to za sobą korzystne zjawisko, gdyż niwelowane są wszelkie skoki temperatury powietrza zewnętrznego występujące w ciągu doby, jak również w kolejnych, następujących po sobie dniach, gdy występują gwałtowne ochłodzenia i ocieplenia.
W przypadku szybkich ociepleń występujących w okresie zimowym i przejściowym, a także szybkich ochłodzeń w okresie ciepłym, z uwagi na fakt że wymienniki reagują z pewnym opóźnieniem może się zdarzyć, że w pewnych okresach dla celów wentylacji parametry powietrza opuszczającego złoże są mniej korzystne niż parametry powietrza zewnętrznego. Poprawnie działająca automatyka (Rys.5 - przepustnica 12) powinna wówczas zapewnić pobór powietrza z najkorzystniejszego źródła.
Jesienią i pod koniec lata temperatura powietrza opuszczającego złoże jest wyższa niż w miesiącach zimowych i wiosennych. Na przełomie sierpnia i września może dochodzić do 22°C przy temp. zewnętrznej +32°C. Na przełomie lutego-marca -2°C przy temp. zewnętrznej -20°C, szczególnie przy długim, bardzo silnym "ataku" mrozu w styczniu i lutym. Duża bezwładność wymiennika powoduje, że kwartały klimatyczne temperatury złoża są przesunięte w stosunku do pór roku o około 2 miesiące.

Korzyści energetyczne na przestrzeni roku kalendarzowego. Różnica temperatur na wlocie i wylocie z GWC:

USYTUOWANIE i WYMAGANIA: Można zbudować dla mniejszych wydajności - w komorach pomiędzy ścianami fundamentowymi np pod budynkiem, garażem, Obok budynku w gruncie np. pod: trawnikiem, parkingiem dla samochodów osobowych, placem zabaw.
Można wykonać go jako jednokomorowy (Rys.7) lub wielokomorowy

Gruntowy Wymiennik Ciepła
12) Przepustnica - patrz przycisk obok "Sterownik działania GWC"
13) Filtr powietrza
14) Nagrzewnica
15) Wentylator nawiewny
16) Tłumik akustyczny
17) Kanał nawiewny
18) Kanał wywiewny
19) Wentylator wywiewny

Rys.6 W miejscach gdzie występują powierzchniowe wody gruntowe - w stosunku do powierzchni gruntu GWC może być usytuowany w różnych konfiguracjach wg rysunku 6:
a) Cały GWC zagłębiony pod powierzchnią gruntu (z gruntu wystaje tylko czerpnia powietrza).
b) GWC częściowo zagłębiony. Część wymiennika w gruncie a pozostała wypiętrzona ponad powierzchnię gruntu
c) GWC przy skarpie. Jeden lub dwa boki wymiennika są zboczem skarpy
d) (bez rysunku) Dno GWC na powierzchni gruntu. Izolacja wchodząca kilkadziesiąt cm w głąb ziemi i na powierzchni skarpy pozwala wynieść izotermy gruntu ponad jego powierzchnię do wymiennika. Żeby uzyskać podobny efekt termiczny należy zwiększyć pojemność GWC. Wykorzystując różnicę wysokości można zaprojektować np. dziecięcy plac zabaw

Koszt wykon. GWC, ceny wg KNR, moc wentylatora dla pokonania oporu złoża + instalacji GWC 100Pa - przy max.wydaj.
Strumień powietrza w m³/h	700	3000	6000	9000	15000	25000
Moc siln.went.[kW]	0,15	0,7	1,1	2,2	4,0	8,0
Koszty wykonania GWC - netto
Cena budowy GWC tys. [zł]	4,5*	35	55	80	120	210
Założ. do kosztor.: Roboczogodzina=9,50zł, Koszty pośrednie=55%, Koszty zakupu=12%, Zysk=17% (cena żwiru 60zł tona) - cena żwiru może sie znacznie różnić w różnych regionach kraju - prosze sprawdzić w swoim regionie * - tylko koszt zakupu materiałów i sprzęt do wykonania GWC systemem gospodarczym (cena żwiru 60zł tona)

Rys.7
1. Czerpnia powietrza zewnętrznego, 2. Kanał rozprowadzający powietrze w poziomie, 3. Złoże rozprowadzające powietrze do dna GWC, 4. Żwirowe złoże akumulacyjne, 5. Złoże zbierające powietrze, 6. Poziomy kanał zbierający, 6a. Ujęcie powietrza do budynku, 7. Humus-ziemia, trawa, 8. Styropian zabezpieczony folią, 9. Grunt rodzimy, 10. Instalacja płucząca. 11. Rura drenarska ze studzienką zbiorczą. Stosować dla odprowadzenia i kontroli w przypadku możliwości występowania wód gruntowych.

Przykłady zastosowań GWC w instalacjach wentylacyjnych:
Kino, teatr i obiekty o podobnym przeznaczeniu
Przykładowa charakterystyka instalacji wentylacyjnej współpracującej z GWC w obiektach typu kino, teatr. Ochładzanie powietrza w wymienniku gruntowym pozwala na zmniejszenie strumienia powietrza niezbędnego dla jednej osoby do 20m³/h (wentylatory i instalacja mniejsze o 30% od tradycyjnej bez chłodzenia).
Mniejszy strumień oraz wstępny podgrzewanie w GWC powietrza wentylującego w okresie zimowym spowoduje obniżenie mocy nagrzewnic o około 60%.
Powietrze z wymiennika gruntowego może być dogrzane za pośrednictwem rekuperatora lub może być zmieszane z powietrzem usuwanym z sali, ale tylko z części obiektu, w której, powietrze zużyte jest bez zapachów. W miejscach tych występuje dodatkowe źródło ciepła (kino, teatr - przy dobrej frekwencji) sale te nie wymagają dogrzewania (w czasie pobytu ludzi) nawet w najniższych temperaturach zewnętrznych. Jest to możliwe dzięki zastosowaniu układu automatycznej regulacji, w którym temperatura mieszaniny powietrza regulowana jest w zależności od temperatury w pomieszczeniu za pośrednictwem przepustnic 12 rys.5 i regulacji obrotów silnika wentylatorów 15, 19 rys.5

Rys.8 Przykładowa charakterystyka instalacji wentylacyjnej współpracującej z GWC w obiektach typu kino, teatr lub hala widowiskowa.

Oznaczenia:
t_p - temp. w obiekcie
t_m- temp. mieszanki lub po rekuperatorze (o sprawności max 70%)
t_z - t_w- temp. zewn. i wewn.
t_gw - temp na wyjściu z GWC
t_noz t_noc - temp. nawiewu