Do wzięcia pełen numer Rynku Instalacyjnego 7-8/2016

POBIERZ BEZPŁATNIE - wystarczy Założyć konto 

Wymienniki gruntowe pod budynkiem

Earth-to-air pipe heat exchangers placed under the building
Wymienniki gruntowe pod budynkiem
Wymienniki gruntowe pod budynkiem
arch. redakcji

Grunt jako źródło energii dla systemu wentylacyjnego to dobre rozwiązanie, jednak stosowanie gruntowych rurowych wymienników ciepła wymaga każdorazowo dokładnej analizy energetycznej i ekonomicznej projektowanej instalacji. Lokalizowanie wymienników gruntowych pod budynkiem to najmniej korzystny wariant.

Grunt jako źródło ciepła i chłodu brany jest pod uwagę od zawsze – wystarczy wspomnieć ziemianki czy hodowle pieczarek w jaskiniach. Bardzo popularny jest również jako wspomaganie instalacji domowych.

Czerpanie energii z gruntu poprzez pośrednią lub bezpośrednią wymianę ciepła z powietrzem zyskało szczególną popularność po publikacji rozporządzenia w sprawie świadectwa charakterystyki energetycznej budynku [1], w którym uwzględniono wykorzystanie wymiennika gruntowego jako rozwiązania poprawiającego bilans energetyczny budynku.

 

Gruntowy wymiennik ciepła (GWC) jest również rekomendowany, choć już nie tak zdecydowanie jak kiedyś, przez instytucje propagujące budownictwo pasywne. Nie jest to instalacja konieczna w takich budynkach, ale zalecana. W kilku modelowych domach pasywnych zastosowano GWC i opisano ich działanie [2].

Chociaż wymiennik gruntowy dostarcza do powietrza wentylacyjnego średniosezonowo ok. 15% całkowitego zapotrzebowania na energię, nieczęsto wspomina się o kosztach jego instalacji. Niewiele jest też wyników całorocznych badań wymienników gruntowych [6].

Dużą popularność zyskują od pewnego czasu powietrzne rurowe wymienniki gruntowe umieszczane pod budynkiem – temu zagadnieniu poświęcony został niniejszy artykuł.

Sugerowane korzyści z instalacji GWC pod budynkiem

Zwolennicy budowy gruntowych wymienników ciepła pod budynkami wysuwają wiele argumentów mających świadczyć o zasadności stosowania takiego rozwiązania. Oto niektóre z nich:

1. Znaczący udział w kosztach inwestycji w wymiennik mają roboty ziemne, ponieważ skuteczność GWC rośnie z głębokością posadowienia (przy kopaniu fundamentów będzie taniej). Rozwiązanie to pozwala również nie zabierać powierzchni działki.

2. Budynek „i tak ma straty ciepła do gruntu”, warto je zatem wykorzystać.

3. Oprócz „odzysku” ciepła traconego do gruntu można wykorzystać przewodzenie ciepła przez grunt i uzyskać ciepło z otoczenia dostające się do gruntu przez powierzchnię wokół budynku.

4. Podgrzewanie powietrza w zimie zapewnia korzyści ekonomiczne.

5. GWC pełni funkcję zabezpieczenia antyzamrożeniowego wymiennika odzysku ciepła w centrali wentylacyjnej.

6. Latem powietrze jest ochładzane.

Dyskusja

Oszczędności na robotach ziemnych

Prace ziemne przy posadowieniu wymiennika poza budynkiem generują w ogólnej opinii dodatkowe koszty (chociaż doświadczeni w branży budowlanej eksperci twierdzą również, że niekoniecznie – zależy to od technologii wykonywania fundamentów). Poza tym powierzchnia przeznaczona pod GWC poza budynkiem może być wykorzystana tylko na trawnik, gdyż regeneracja gruntu przebiega wtedy najsprawniej.

Kostka brukowa nad wymiennikiem jest niezalecana, a drzewa i krzewy o głębokim ukorzenieniu zabronione itd. Każde nasadzenie krzewów o płytkim ukorzenieniu zacienia powierzchnię i redukuje regenerację.

W świetle tych ograniczeń posadowienie wymiennika pod budynkiem powinno przynosić duże korzyści. Pojawia się jednak problem z zasypaniem rur wymiennika. Jeżeli znajduje się on w obrębie fundamentów, to zostanie przykryty zagęszczoną pospółką zgodnie z zasadami budowlanymi dotyczącymi fundamentów. Jednak producenci wymienników zalecają grunt rodzimy – co zatem wybrać?

Gruntem rodzimym można zasypać wymiennik, jeżeli jest on posadowiony na pewnej głębokości, ale wtedy oszczędności na kosztach robót ziemnych znacząco maleją. Należy zwrócić uwagę na zjawisko osiadania gruntu i ewentualne uszkodzenia wymiennika, w przypadku awarii instalacja pod budynkiem jest nie do naprawienia. Pęknięty wymiennik może zostać zalany wodami gruntowymi, pojawia się wtedy niebezpieczeństwo skażenia.

Zagospodarowanie strat ciepła przenikającego do gruntu

Spotkać się można również z opinią, że „skoro budynek i tak ma straty, można je wykorzystać”. Straty ciepła na potrzeby wymiarowania instalacji grzewczej są obliczane przy założeniu temperatury gruntu pod budynkiem równej 8°C.

Jeżeli wymiennik znajdzie się pomiędzy fundamentami, to przy przetłaczaniu bardzo zimnego powietrza temperatura ta bardzo szybko się obniży. Jeżeli wymiennik będzie posadowiony głębiej, nastąpi stabilizacja temperatury na dużo niższym poziomie i korzyści z wymiennika będą mniejsze.

Trudno uwierzyć, że grunt zregeneruje się ciepłem pochodzącym od dołu – z wnętrza ziemi. Stała temperatura gruntu występuje dopiero na ok. 10–15 m głębokości. Bezpośrednio pod budynkiem głębokość ta może być mniejsza, ale nie na tyle, by sięgała poziomu posadowienia wymiennika, który dla oszczędności nakładów na roboty ziemne montowany jest niezbyt głęboko pod budynkiem (zbyt płytkie posadowienie jest błędem – rys. 1). Zatem ciepło czerpane przez powietrze w GWC może być ogrzewane pośrednio przez system ogrzewania budynku, co może doprowadzić do znacznego przechłodzenia pomieszczenia bezpośrednio nad wymiennikiem (w skrajnych przypadkach nawet do jego przemarznięcia). Można tego uniknąć, kładąc dobrą izolację pomiędzy budynkiem a wymiennikiem, wtedy przepływ ciepła od budynku w dół będzie utrudniony.

Rys. 1. Przykład błędnego zaprojektowania GWC pomiędzy izolowanymi fundamentami; rys. archiwum autora

Skąd więc czerpane będzie ciepło do podgrzania powietrza w wymienniku?

Nasuwa się kolejny pomysł – spoza budynku.

Czytaj też: Analiza CFD wydajności rurowego wymiennika ciepła >>>

Chcesz być na bieżąco? Czytaj nasz newsletter!

 

   20.01.2016

Komentarze

(9)
Barth3z | 23.03.2016, 15:26
Witam,

Dlaczego usunięto poprzedni komentarz pod tym artykułem ?
Redaktor | 24.03.2016, 10:33
Cytuję Pana komentarz:
W artykule popełniono ewidentne błędy. Choćby ten: \"Najtańsze wymienniki do odzysku ciepła – wymienniki krzyżowe – podczas pracy z powietrzem zewnętrznym o niskich temperaturach doprowadzają do wykroplenia wody z powietrza wywiewanego, która następnie zamarza.
\" A przecież jest całkiem odwrotnie. Dziwne jest, że takie proste błędy w tak trudnym opracowaniu popełnia dr inz. ..

Zarzuca Pan Autorowi ewidentne błędy bez wskazania konkretów i neguje Pan wielokrotnie potwierdzane w literaturze zjawiska dot. pracy wymienników krzyżowych.
Proszę zatem o podanie argumentów lub wskazanie źródeł - na takiej samej zasadzie jak podaje je Autor, potwierdzających Pana wypowiedź.
Bardzo zależy nam na rzetelności i wiarygodności i dlatego komentarze (de facto anonimowe) negujące zamieszczane treści bez jakiejkolwiek argumentacji staramy się usuwać.
Łączę pozdrowienia
Waldemar Joniec
Barth3z | 24.03.2016, 11:53
Witam,

Dziękuję za zacytowanie poprzedniego mojego wpisu i już spieszę wyjaśnić dlaczego zarzucam błędy autorowi.

Artykuł zapoczątkowany był takim opisem: "Niniejszy artykuł jest próbą zapoczątkowania merytorycznej dyskusji nad opłacalnością inwestycji w GWC.", więc będąc użytkownikiem takiego GWC pod domem chciałem zweryfikować teoretyczne założenia autora.
Przede wszystkim wypowiedzi nie są spójne nawet z teorią. Choćby zdanie "Najtańsze wymienniki do odzysku ciepła – wymienniki krzyżowe – podczas pracy z powietrzem zewnętrznym o niskich temperaturach doprowadzają do wykroplenia wody z powietrza wywiewanego, która następnie zamarza.", które jest nie prawdą. I nie potrzeba do tego jakiś opracowań, ponieważ jest to podstawowa wiedza w zakresie fizyki. Już wyjaśniam błąd. Autor opisuje, że w najtańszych wymiennika krzyżowych, gdzie sprawność dochodzi do 60% woda z kondensacji zamarza, a przecież, żeby doszło do zamrożenia powietrze wywiewane z takiego wymiennika musi mieć temp. poniżej 0oC. Przy założeniu, że w budynku mamy 22oC i sprawność wymiennika krzyżowego na poziomie 60%, aby doszło do kondensacji pary i późniejszego zamrożenia temperatura powietrza zewnętrznego musi być poniżej -16oC !
To właśnie w wymiennika droższych - przeciwprądowych dochodzi do znacznie szybszego oblodzenia wymiennika, ponieważ przy sprawności 90% temperaturę ujemną na wyrzucie z wymiennika otrzymujemy poniżej -3oC na zewnątrz.
Pan też p. Redaktorze takim zdanie "neguje Pan wielokrotnie potwierdzane w literaturze zjawiska dot. pracy wymienników krzyżowych" bezmyślnie przyjmuje wypowiedzi zawarte w omawianym opracowaniu jako zgodne z teorią i zjawiskami opisywanymi w literaturze. Czy rzeczywiście weryfikował Pan to w literaturze ?

Błędów jest więcej, nie tylko teoretycznych, ale nie mam już dostępu do tego artykułu i nie potrafię dokładnie ich zacytować.

Jak wspomniałem na początku, jestem użytkownikiem takiego GWC pod domem. Dość dobrze go opomiarowałem (pomier temp. i wilgotności) jak również grunt obok GWC (również pod domem) i po pierwszym okresie zimowym pracy takiego GWC moje wnioski są zgoła odmienne od tych przytaczanych przez autora.

PS. Proszę na przyszłość zweryfikować treść komentarza zanim Pan Redaktor go usunie, bo może okazać się słuszną uwagą.
Jarosław Müller | 30.03.2016, 10:13
Szanowny Panie "Barth3z" (przepraszam, że używam "nicka" ale komentarze pańskie są niepodpisane)
Bardzo dziękuję za zainteresowanie treścią mojego artykułu. Pozwolę sobie odpowiedzieć na zarzuty, chociaż, jak Pan słusznie cytuje zależy mi na merytorycznej dyskusji o wymiennikach gruntowych pod budynkiem, a nie o rekuperatorach w centralach wentylacyjnych. Ale temat jest, więc odpowiadam.
pisze Pan: "a przecież, żeby doszło do zamrożenia powietrze wywiewane z takiego wymiennika musi mieć temp. poniżej 0oC" otóż nie. Zachęcam do lektury bardzo merytorycznego artykułu nie tak dawno opublikowanego na łamach RI:
Zamarzanie rekuperacyjnych wymienników ciepła – cz. 2
Freezing of recuperator heat exchangers. Part 2
dr inż. Andrzej Jedlikowski, mgr inż. Demis Pandelidis, dr Michał Karpuk | Rynek Instalacyjny 7-8/2015 | 10.08.2015 |
oraz dyskusji pod tekstem
tam można znaleźć bardzo dokładną analizę dotyczącą zamarzania wymienników. Pozwolę sobie przytoczyć tylko jeden fragment: " [...] w całym wymienniku temperatura powietrza wywiewanego jest dodatnia i mimo tego powstaje szron (średnia temperatura wyjściowa wynosi aż 7,2 oC)"4

Nie mam najmniejszych wątpliwości o słuszności tez zawartych w moim artykule oraz w zupełności zgadzam się z opinią Pana Redaktora Waldemara Jońca, który wziął na siebie "pierwsze uderzenie" ale chętnie zapoznam się ze szczegółami "błędów [...], nie tylko teoretycznych...", które Pan zauważył.

Pisze Pan również, że jest Pan użytkownikiem GWC pod domem i "po pierwszym okresie zimowym pracy takiego GWC moje wnioski są zgoła odmienne od tych przytaczanych przez autora"
Proszę o szczegóły, na czym polega "odmienność wniosków". Upraszczając, tezą mojego artykułu jest: "zbyt drogi aby się zwrócił w sensownym czasie". Czy Pana wymiennik nie był drogi, czy uzyskuje Pan dużo większe korzyści od tych, które przytaczam na podstawie oprogramowania udostępnianego przez znanego producenta?
Jestem opiekunem Studenckiego Koła Naukowego przy Instytucie Inżynierii Cieplnej i Ochrony Powietrza Wydziału Inżynierii Środowiska Politechniki Krakowskiej. Jeśli byłby Pan tak uprzejmy i udostępnił wyniki pomiarów to w imieniu Koła mogę zapewnić o dużym zainteresowaniu porównaniem pańskich wyników pomiarów z tymi, które przeprowadzamy w Małopolskim Laboratorium Budownictwa Energooszczędnego. Temat GWC bardzo mnie interesuje stąd bardzo chętnie zapoznam się z większą ilością pomiarów.
z poważaniem
Jarosław Müller
wjoniec | 30.03.2016, 10:55
Oto link do wspomnianego artykułu i komentarzy
http://www.rynekinstalacyjny.pl/artykul/id3903,zamarzanie-rekuperacyjnych-wymiennikow-ciepla-cz.-2
Barth3z | 30.03.2016, 11:44
Szanowny Panie Jarosławie,

Podtrzymuję moje zdanie, iż Pańska wypowiedź wskazująca, że tańsze wymienniki krzyżowe są gorsze (od prawdopodobnie tych z lepszą sprawnością - przeciwprądowych), bo w nich występuje zamarzanie skondensoanej pary wodnej jest nie prawdą. Zdecydowanie częściej i przy wyższych temperaturach zewnętrznych dojdzie do zamrożenia wymiennika przeciwprądowego niż krzyżowego, mimo, że jak Pan napisał - wymiennik krzyżowy potrafi szronić. Oczywiście warto doprecyzować z jaką prędkością przepływa strumień powietrza przez kanaliki, czy zachodzi zjawisko przepływu laminarnego, czy turulentnego, z jakim typem wymiennika mamy do czynienia itp. ale to już temat do szerszej dyskusji - nie w komentarzach.
Nie potrafię się odnieść do tematu w którym precyzyjnie opisano pracę wymiennika, ponieważ nie mam do niego dostępu, choć już zdanie wstępu "Uzasadnione może też być zastosowanie wymiennika o niższej sprawności w celu obniżenia kosztów eksploatacyjnych systemu poprzez redukcję mocy nagrzewnicy wstępnej." potwierdza moje spostrzeżenia.

Co do GWC pod budynkiem to jak pisałem w pierwszym komentarzu temat jest trudny. Praca takiego GWC w dużej mierze zależy od warunków gruntowych (wysokość wód gruntowych). Z tego co pamiętam, to Pańska opinia co do pracy gruntowego wymiennika ciepła pod domem jest pozytywna. Moja negatywna. Mówię to w zakresie bilansu energetycznego budynku na rzecz którego taki GWC (wraz z rekuperatorem) pracuje.

Jedyną zaletą ulokowania GWC pod domem to niższy koszt inwestycyjny.

Z chęcią podzielę się informacją z dotychczasowego użytkowania takiego GWC. Proszę podać adres email, na który mógłbym przesłać więcej informacji.

Pozdrawiam
Bartłomiej Leśniowski
Barth3z | 30.03.2016, 12:12
W odpowiedzi na
Proszę o szczegóły, na czym polega "odmienność wniosków". Upraszczając, tezą mojego artykułu jest: "zbyt drogi aby się zwrócił w sensownym czasie".


moja opinia dotyczyła tylko i wyłącznie miejsca ulokowania GWC bez względu na jego cenę i rentowność. Dom z GWC pod nim ma gorszy bilans cieplny od takiego samego domu, ale z GWC ulokowanym poza budynkiem.
Jarosław Müller | 30.03.2016, 12:45
Szanowny Panie Bartłomieju,
Wygląda na to, że pomimo zaprzeczeń we wstępach do naszych komentarzy - zgadzamy się we wszystkim. Pisząc "najtańsze, krzyżowe" myślałem o najprostszym wyposażeniu domowych central. Zgadzam się, że przeciwprądowe wymienniki są bardziej narażone na zamarzanie. Zresztą w świetle najnowszych regulacji prawnych - niskoefektywne wymienniki do odzysku ciepła odchodzą w zapomnienie, więc problem zostaje.
Nasze opinie co do GWC pod budynkiem znowu są zgodne. Nie popieram takiej lokalizacji , między innymi z powodu, który Pan przytacza - zagrożonego bilansu cieplnego budynku.
Jeśli to możliwe - proszę o przesłanie danych pomiarowych na adres: jmuller@pk.edu.pl
z poważaniem
Jarosław Müller
Barth3z | 30.03.2016, 13:26
Przepraszam, za zbyt dosadny język w pierwszym moim komentarzu, ale podejrzewałem, że to tylko artykuł marketingowy, "namaszczony" przez któregoś z producentów GWC... Pełno takiego bełkoty w Internecie ...
Resztę prześlę na maila. Mam nadzieję, że doczekamy się bardziej konkretnych wniosków z badań tych GWC pod budynkami, o których wspomniał Pan bodajże w końcówce powyższego artykułu.

Pozdrawiam
Bartłomiej Leśniowski
   1 / 1   

Wybrane dla Ciebie

 


Jak działa pompa ciepła sterowana telefonem »
Tylko na święta! Atrakcyjne ceny na kamery termowizyjne »
Dokładnie przeprowadzony proces równoważenia hydraulicznego może pomóc zmniejszyć rachunki za energię elektryczną nawet do 20% (...) czytaj dalej »


 


Wybierz wentylator do okapów kuchennych »

Wentylator znajduje zastosowanie w instalacjach, w których wymagane są małe i średnie wydajności(...) czytaj dalej »

 


Jeden sprawdzony sposób na zachowanie komfortowego klimatu w biurze » Nie trać ciepła - oszczędzaj nawet do 80% energii »
Kurtyny powietrzne to idealne rozwiązanie dla zachowania komfortowego klimatu w (...) czytaj dalej »

Rozpoczynaliśmy od konserwacji podręcznego sprzętu gaśniczego w
(...)
czytaj dalej »

 


Wybierz odpowiednią przepustnicę i oszczędzaj »

Metalowy, pływający pierścień jest usadowiony w rowku w korpusie przepustnicy (...) czytaj dalej »

 


Wszystko dla kominów w jednym miejscu »
Wpływ parametrów pracy wymiennika chłodu na jego wielkość i cenę »
Wszystkie nasze wyroby kominowe posiadają wymagane przepisami certyfikaty i dopuszczenia (...) czytaj dalej » Wymienniki płytowe uszczelkowe stosowane są w instalacjach chłodu od wielu lat i nie (...) czytaj dalej »

Co Szperacz wyszperał ;-)

źle wykonana instalacja

Sztywniactwo i niechlujstwo - zobacz i skomentuj »

Dla tych, którzy szukają bardziej elektryzujących wrażeń Szperacz ma dziś coś specjalnego - rozdzielnia w toalecie.

Dodaj komentarz
Nie jesteś zalogowany - zaloguj się lub załóż konto. Dzięki temu uzysksz możliwość obserwowania swoich komentarzy oraz dostęp do treści i możliwości dostępnych tylko dla zarejestrowanych użytkowników naszego portalu... dowiedz się więcej »
Zapisz się na bezpłatny newsletter!
Najnowsze informacje na Twoją skrzynkę:

Bez wysiłku, prosto na Twoją skrzynkę:
- nowości techniczne i wydarzenia branżowe
- praktyczne porady ekspertów.
11/2017

Aktualny numer:

Rynek Instalacyjny 11/2017
W miesięczniku m.in.:
  • - Pompy ciepła zasilane OZE
  • - Wentylacja pożarowa budynków
Zobacz szczegóły

Przeglądy produktów

DAB PUMPS POLAND Sp. z o.o. DAB PUMPS POLAND Sp. z o.o.
DAB oferuje innowacyjne rozwiązania technologiczne , zapewniające niezawodność, efektywność oraz optymalizację zużycia energii w...
Dom Wydawniczy MEDIUM Rzetelna Firma
Copyright © 2011 - 2012 Grupa MEDIUM Spółka z ograniczoną odpowiedzialnością Spółka komandytowa, nr KRS: 0000537655. Wszelkie prawa w tym Autora, Wydawcy i Producenta bazy danych zastrzeżone. Jakiekolwiek dalsze rozpowszechnianie artykułów zabronione. Korzystanie z serwisu i zamieszczonych w nim utworów i danych wyłącznie na zasadach określonych w Zasadach korzystania z serwisu.
realizacja i CMS: omnia.pl