Gruntowy wymiennik ciepła. Rodzaje i działanie.

Gruntowy wymiennik ciepła, w skrócie zwany GWC, to podziemna instalacja, która wykorzystuje
naturalne warunki geotermiczne do wstępnego ogrzania lub ochłodzenia powietrza, które następnie
trafia do systemu rekuperacji, zwiększając jego efektywność.

Jak działa gruntowy wymiennik ciepła?
Działanie instalacji GWC opiera się na geotermii – temperatura panująca pod powierzchnią ziemi na
głębokości ok. 1,5 wynosi ok. 4-7⁰C – bez względu na porę roku. Powietrze z zewnątrz jest zaciągane
do znajdującej się pod ziemią instalacji i – zanim trafi do rekuperatora – zimą ogrzewane, a latem
chłodzone. Najlepsze rezultaty daje GWC zamontowany na głębokości 4-5 m, jednak można go
instalować nawet 20 cm poniżej głębokości zamarzania gruntu.
W odpowiednio dobranych złożach minerałów skalnych zachodzą procesy, dzięki którym powietrze
mające z nimi kontakt staje się czystsze biologicznie i chemicznie, wzbogacone w makro-,
mikroelementy, a także osuszone, co ma dobry wpływ na mikroklimat w domu i komfort cieplny
użytkowników.

GWC – energia za darmo
Gruntowy wymiennik ciepła korzysta z energii skumulowanej w gruncie. Latem, gorące powietrze z
zewnątrz przepływając przez GWC ulega schłodzeniu o nawet kilkanaście stopni, zanim trafi do
rekuperatora – mamy więc darmowy klimatyzator. Ponadto powietrze ma odpowiednią wilgotność,
co przekłada się na komfort cieplny. Z kolei zimą, gdy temperatura spada poniżej 0 o C, GWC pełni
odwrotną funkcję, czyli podgrzewa powietrze przechodzące przez złoże – staje się darmową
nagrzewnicą wstępną. Gruntowy wymiennik ciepła stanowi dla systemu rekuperacji dodatkową
ochronę antyzamrożeniową. Powietrze z GWC jest dodatkowo dowilżane, jest to ważne szczególnie
dla alergików czy małych dzieci. Wiosną i jesienią, kiedy temperatura nad i pod powierzchnią ziemi
jest podobna, to czas przerwy w korzystaniu z GWC.

Rodzaje gruntowych wymienników ciepła
Gruntowe wymienniki ciepła dzielą się na bezprzeponowe, w których wymiana ciepła między
powietrzem i gruntem następuje w sposób bezpośredni (żwirowe lub płytowe), oraz przeponowe, w
których powietrze nie płynie w bezpośrednim kontakcie z gruntem, ale jest oddzielone tzw. przeponą
(rurowe).

• GWC rurowy

Jest najprostszy w wykonaniu – instalacja składa się z rur PCV ułożonych pod ziemią i zakończonych
czerpnią powietrza nad poziomem gruntu. Rury układa się z 1% spadkiem, który umożliwia odpływ
skroplin w okresie wyższej temperatury. Rury mogą mieć postać prostego, łamanego odcinka lub w układzie meandrowym, czyli z rozgałęzieniami. Producenci zalecają stosowanie kolan 33 lub 45
stopni, gdyż ich opory są wielokrotnie mniejsze niż kolan 90-stopniowych. Wymiennik rurowy można
instalować na dwa sposoby: w postaci pojedynczej rury o dużej średnicy lub jako układ kilku rur o
mniejszej średnicy, ułożonych w gruncie równolegle w odstępach ok. 1 m i połączonych ze sobą za
pomocą trójników.

• GWC żwirowy

W wymienniku żwirowym powietrze jest przepuszczane przez wykop o objętości kilku metrów
sześciennych, wypełniony żwirem lub kruszywem o dużej granulacji, dzięki czemu bezpośredni
kontakt z materiałem, z którym zachodzi wymiana ciepła. W tym przypadku nie ma problemu z
odprowadzaniem skroplin, ponieważ wchłaniają się w złoże. Złoże żwirowe zlokalizowane pomiędzy
czerpnią a rekuperatorem w domu potrzebuje dłuższego czasu regeneracji w stosunku do
wymiennika rurowego, co oznacza, że ta instalacja jest mniej wydajna. Wymiennik żwirowy zazwyczaj
wymaga również stosowania wentylatora wspomagającego.

• GWC płytowy

Gruntowy wymiennik płytowy to utwardzone złoże piaskowo-żwirowe o dużej powierzchni, ale
płytkim usytuowaniu (na głębokości już od ok. 0,7 m, a więc powyżej najwyższego poziomu wód
gruntowych). Płyty izoluje się styropianem o grubości kilkunastu centymetrów, zabezpiecza folią i
zasypuje rodzimym gruntem. Układ płytowy pozwala na przepływ powietrza pomiędzy płytami a
złożem, gdzie dochodzi do jego ogrzania lub schłodzenia. W porównaniu z GWC żwirowym ma wyższą skuteczność pracy.

Mineralny pochłaniacz smogu
GWC można wyposażyć w system filtracji przeciwsmogowej. To proste w montażu i skuteczne
rozwiązanie, którego budowa jest oparta na wymiennych pojemnikach na minerały aktywne,
montowanych pomiędzy czerpnią a kanałem wlotu powietrza do domu. Zaletą tego rozwiązania jest
fakt, że do wnętrza budynku trafia już oczyszczone powietrze – w przeciwieństwie do tradycyjnych
oczyszczaczy powietrza, które pracują z powietrzem w domu.

Zalety gruntowego wymiennika ciepła
GWC ma praktycznie same zalety, a wadę w zasadzie tylko jedną – koszt instalacji. Jednak podobnie
jak w przypadku wielu ekologicznych rozwiązań, inwestycja zwraca się dość szybko, ponieważ
pozwala zminimalizować rachunki za ogrzewanie i klimatyzację.

• ogrzewanie powietrza w sezonie zimowym i ochładzanie powietrza w sezonie letnim za
  darmo
• redukcja bakterii i grzybów, dowilżanie powietrza w sezonie zimowym a osuszanie powietrza
  w sezonie letnim w modelach bezprzeponowych
• duża sprawność wymiany ciepła (duże zyski ciepła lub chłodu)
• małe opory przepływu – wyeliminowanie z instalacji wentylatorów zużywających energię
  elektryczną oraz powodujących hałas
• odporność na warunki atmosferyczne i gruntowe
• minimalny wpływ na środowisko – ekologiczna alternatywa pozyskiwania energii do grzania i
  chłodzenia