Inwestycja w gruntowy wymiennik ciepła: czy to się opłaca

Dzięki montażowi wentylacji mechanicznej z odzyskiem ciepła możemy w większym stopniu zadbać o klimat wewnętrzny w domu latem. Może to być alternatywa dla energochłonnej i nie zawsze optymalnej i zdrowej dla człowieka klimatyzacji. Do urządzeń wentylacyjnych z odzyskiem ciepła zalicza się jednostki chłodzące, działające na zasadzie pompy ciepła, jednak o niższej mocy oraz gruntowe wymienniki ciepła (GWC). Te drugie spełniają swoje zadanie również zimą, ponieważ wstępnie ogrzewają zaciągane z zewnątrz powietrze.

Warto przeczytać: Rekuperacja: odzysk ciepła obniżający koszty ogrzewania 

Gruntowe wymienniki ciepła korzystają z energii zgromadzonej w ziemi, gdzie na głębokości około 2 m panuje stała temperatura zarówno w lecie, jak i w zimie. Krążące w rurach medium (powietrze lub glikol) transportuje energię do rekuperatora, gdzie oddaje ją do powietrza nawiewanego do budynku. W zależności od pory roku i ustawień rekuperatora zaciągane powietrze ogrzewa się lub ochładza poprawiając parametry pracy całego systemu wentylacyjnego. W dobrze zaizolowanym domu energooszczędnym z pewnością da się odczuć efekt pracy gwc, bowiem w budynkach takich ilość energii, która potrzebna jest do ogrzania, jest niewielka. Także ze względu również na doskonałą izolację dużo łatwiejsze będzie schłodzenie go i utrzymanie komfortowej temperatury.
Aby jednak tak się stało, dom musi spełniać kilka warunków: 

• mieć doskonale zaizolowane fundamenty, ściany i dach,
• mieć możliwość odcięcia dopływu energii słonecznej do budynku przez duże przeszklenia (konieczność montażu rolet zewnętrznych),
• brak nawiewników okiennych i innych rozszczelnień w oknach.

Utrzymania komfortowej temperatury w budynku latem, co szczególnie czuć na dolnej kondygnacji domu z poddaszem użytkowym. Dzieje się tak nawet podczas wysokich upałów pod warunkiem jednak, że nie dopuści się do wcześniejszego przegrzania się wnętrza budynku przez np. szeroko otwarte okna czy drzwi tarasowe. Przyjąć należy, że gwc zapewni nawiew świeżego powietrza o temperaturze około 21–25°C przy upałach na zewnątrz rzędu 28–32°C.

Dodatkową zaletą gwc będzie również wstępne podgrzanie mroźnego powietrza zewnętrznego zimą. Przy wejściu do rekuperatora powietrze będzie miało wyższą temperaturę, co pełni dodatkową ochronę antyzamrożeniową całego systemu i ogranicza częstotliwość załączania się nagrzewnicy wstępnej. Co za tym idzie daje dodatkowe oszczędności. Przy bardzo niskiej temperaturze zewnętrznej wynoszącej np. minus 25°C, powietrze wprowadzone do rekuperatora osiągnąć może nawet temperaturę –10, a nawet wyższą: –5°C. Po dodatkowym wymianie energii w wymienniku rekuperatora ostateczna temperatura powietrza nawiewanego do pomieszczeń może wynieść 16–18°C. Teraz systemowi grzewczemu pozostaje już tylko dogrzać powietrze o 4, 2 stopnie do uzyskania zadanej przez użytkownika temperatury komfortu.

GWC nie jest urządzeniem klimatyzacyjnym i nie ma możliwości utrzymywania ustalonej temperatury. Nawiewane chłodniejsze powietrze będzie mocno odczuwalne w pobliżu anemostatu, dalej szybko miesza się ono z powietrzem wewnątrz pomieszczenia, więc z anemostatu nigdy nie popłynie silny strumień chłodu, jak ma to miejsce w przypadku klimatyzatora, który niejednokrotnie nawiewa silny strumień powietrza o temperaturze zaledwie kilkunastu stopni.

Aby uzyskać skuteczniejsze chłodzenie poprzez gwc należy nieco zwiększyć ilość powietrza nawiewanego do budynku. Nie może być jednak ona maksymalna, gdyż praca w takim trybie spowoduje szybsze ogrzewanie rury wymiennika, dlatego, aby zachować skuteczną pracę rządzenia w ciągu całego okresu letniego należy bezwzględnie pamiętać o dwóch najistotniejszych zasadach korzystania z gwc.

Aby uzyskać dłuższą żywotność pracy wymiennika i jego skuteczniejszą pracę, system wentylacyjny powinien pracować z ograniczoną ilością powietrza w czasie najwyższych upałów, tj. w godzinach 10-18. We wczesnych godzinach rannych oraz po godz. 18.00 warto zwiększyć intensywność wentylacji. W okresie niższych temperatur, czyli w nocy należy pozwolić odpocząć ggwc, to znaczy powinno być ono wyłączone.

Odpowiednie ustawienie pracy urządzenia odbywa się poprzez panel sterowania rekuperatorem na podstawie temperatury zewnętrznej powietrza. System załącza ggwc, gdy temperatura na zewnątrz przekracza zadaną wartość około 20–23°C. Parametry ustawia instalator przy montażu – użytkownik nie musi tym się martwić.

jeśli przez okna (szczególnie okna połaciowe) wpadać będzie duża ilość energii słonecznej, ogrzewać się nią będą wszelkie przedmioty znajdujące się w pomieszczeniu: meble, dywany, ściany itp. Rozgrzana plama słoneczna na dywanie jest odczuwana przez człowieka z dobrze rozgrzanym grzejnikiem. W takim wypadku nie pomoże nawet najlepiej zaprojektowane GWC.

Na skuteczną pracę gruntowego wymiennika ciepła ma wpływ nie tylko jakość urządzenia i zastosowanych materiałów w części zewnętrznej wymiennika, ale również:

• głębokość jego umieszczenia w gruncie,
• rodzaj gruntu, w jakim umieszczony jest wymiennik,
• ilość mb rur,
• sposób ich ułożenia,
• rodzaj współpracującego z nim urządzenia wentylacyjnego,
• odpowiednie zaizolowanie elementów zewnętrznych wymiennika idących wewnątrz pomieszczenia, 
• szczelna izolacja kanałów wentylacyjnych chroniąca układ przed stratami energii.

Jeśli rury w gruncie zostaną umieszczone za płytko, czyli powyżej tzw. strefy przemarzania gruntu, na jego pracę wpływ będą miały zimowe mrozy oraz letnie upały: zimą rura będzie zamarzać i tracić sprawność, latem skuteczność wymiennika spadnie ze względu na ogrzewanie się gruntu wokół niego. Oczywiście przesadzanie z głębokością zakopania rur – poza zwiększeniem kosztów wykonania wykopu – na niewiele się przyda.

Zarówno 2, jak i 4 m pod ziemią panują porównywalne warunki temperaturowe, dlatego istotne jest wykonanie optymalnej głębokości wykopu. Warto w tym temacie zasięgnąć opinii fachowego instalatora z doświadczeniem. Wymiennik umieszczony w gruncie gliniastym i wilgotnym będzie zawsze miał nieco większą sprawność i dłuższą żywotność bez konieczności regeneracji niż wymiennik umieszczony w gruncie piaszczystym. Rodzaj gruntu powinien zostać również uwzględniony już przy projektowaniu wymiennika raz współpracującej z nim instalacji wentylacyjnej.