Wymiennik ciepła: co to jest? Czy warto instalować?

Gruntowy wymiennik ciepła (GWC) to element wzbogacający system wentylacji mechanicznej z odzyskiem ciepła (rekuperacji). Jego rolą jest dostarczanie do rekuperatora powietrza wstępnie schłodzonego latem i podgrzanego w zimie. W wielu przypadkach posiadanie wymiennika przynosi wymierne zyski i namacalne oszczędności. Jednak są też i takie sytuacje, gdzie bardziej wskazane jest pominięcie instalacji tego elementu.

Gruntowy wymiennik ciepła
Rekuperator.net
Gruntowy wymiennik ciepła

Z teoretycznego założenia gruntowy wymiennik ciepła zwiększa sprawność sytemu rekuperacji, wykorzystując do tego celu darmową energię zgromadzoną w gruncie (na określonej głębokości). W swej najprostszej wersji składa się on z urządzenia montowanego przy rekuperatorze i układu rur o odpowiednim przekroju, zakopanych około 1,5–2 m pod ziemią. Na tej głębokości zawsze i niezależnie od pory roku panuje temperatura na poziomie 6–12˚C. Medium transportującym energię do rekuperatora jest krążące w przewodach (instalacji zewnętrznej GWC) powietrze (w wymiennikach powietrznych lub glikol (w wymiennikach glikolowych). Z rekuperatora ogrzane bądź ochłodzone powietrze trafia kanałami nawiewnymi do pomieszczeń domu. Należy tu jednak zaznaczyć, że żaden system rekuperacji (nawet z najlepszym wymiennikiem ciepła) nie jest alternatywą dla instalacji grzewczej ani klimatyzacyjnej.

TAK dla wymiennika ciepła w budynkach pasywnych i energooszczędnych

Wymiennik ciepła jest bez wątpienia rozwiązaniem proekologicznym, bo wykorzystuje darmową energię pochodzącą z gruntu. Na takie też rozwiązania nastawione jest dzisiejsze nowoczesne budownictwo pasywne i energooszczędne. Odrębną kwestią jest, że efekt działania wymiennika ciepła jest zazwyczaj najbardziej odczuwalny właśnie w domach niskoenergetycznych, gdzie nie zużywa się wiele energii do ich ogrzania. Ponadto i chłodzenie jest łatwiejsze, ponieważ budynki tego typu posiadają solidną izolację termiczną. Jedyny warunek umożliwiający wydajną pracę wymiennika w lecie to konieczność zabezpieczenia przeszkleń przed nadmiernym promieniowaniem słonecznym (zastosowanie rolet zewnętrznych i powstrzymywanie się od otwierania okien i drzwi w czasie największych upałów).

Wymiennik ciepła w domach o wyższym zapotrzebowaniu energetycznym

W domach wzniesionych bez zachowania właściwej dbałości o jak najlepszy bilans energetyczny instalacja wymiennika ciepła jest zazwyczaj odradzana przez specjalistów. Jego montaż generuje bowiem koszty rządu przynajmniej kilku tysięcy złotych, a ich zwrot przeważnie nie jest możliwy. Przy kiepskiej izolacji ścian, podłóg i dachu; mostkach termicznych; nieszczelności okien; obecności nawiewników okiennych; przeszkleniach narażonych na bezpośrednie działanie promieniowania słonecznego – efekt działania GWC pozostaje praktycznie niezauważalny.

Schemat działania rekuperatora
Schemat działania rekuperatora

Wymiennik ciepła a rodzaj gruntu na działce

Rodzaj gruntu na działce, jak również możliwość prawidłowego zlokalizowania wymiennika to właściwie kluczowe kwestie przy podejmowaniu decyzji o instalacji. Największą wydajność pracy GWC uzyskuje się przy gruntach gliniastych i wilgotnych. Tereny piaszczyste są zdecydowanie mniej korzystne pod tym względem i w ich przypadku montaż wymiennika jest raczej odradzany.

Bardzo ważna jest również głębokość, na której powinny znaleźć się rury (zewnętrzna część instalacji). Muszą być one umiejscowione poniżej poziomu przemarzania gruntu. W przeciwnym razie wymiennik nie będzie działał skutecznie. Prawidłowa głębokość lokalizacji wymiennika ciepła to 1,5–2 m. Zakopywanie instalacji głębiej także nie jest wskazane, ponieważ i to może skutkować utratą parametrów pracy układu.

Wymagania techniczne przy instalacji wymiennika ciepła

Choć wydaje się, że montaż wymiennika nie jest szczególnie skomplikowany, to w rzeczywistości prawidłowe funkcjonowanie instalacji warunkuje bardzo wiele czynników technicznych. Jednym z ważniejszym jest konieczność starannego zaizolowania przewodów wentylacyjnych na styku z budynkiem i w samym budynku. Brak izolacji skutkuje bowiem zupełnie odwrotnym efektem działania wymiennika (w lecie powietrze jest niepotrzebnie podgrzewane, a w zimie bezsensownie schładzane).

Niemniej ważne jest ułożenie zewnętrznej części instalacji wymiennika z odpowiednim spadkiem. Spadek wykonuje się na całej długości rur po to, by umożliwić odpływ skroplin powstających wewnątrz wymiennika.

Warto też dodać, że na skuteczność działania wymiennika ma wpływ prawidłowe użytkowanie systemu wentylacji mechanicznej. W trakcie występowania szczytowych temperatur (zarówno ujemnych, jak i dodatnich) praca GWC nie powinna przebiegać z największą intensywnością. Dzięki temu uzyskuje się dłuższą żywotność elementów układu oraz wydajniejsze działanie.