Efektywność pracy GWC – czy ma na nią wpływ rodzaj gruntu?

Ile ciepła otrzymujemy z gruntu?

Wartość współczynnika przewodzenia ciepła różni się w zależności od rodzaju gruntu. I tak – w przypadku gruntów piaszczystych jest on najniższy i wynosi 1,16 W/mK, piasek morski o wilgotności 20% ma już wyższy, wynoszący 1,76 W/mK a grunt gliniasty 2,33 W/mK.

Oznacza to, że lepiej kumuluje energię grunt mokry, gliniasty, niż suchy, piaszczysty, czyli osiągi energetyczne w gruncie gliniastym będą wyższe.

Strumień ciepła w podłożu o dużym przepływie ciepła wynosi 100 W/m², gdy tymczasem w gruncie suchym niespoistym będzie on miał wartość rzędu 10 W/m².

GWC bezprzeponowy czy rurowy?

Warto zadać sobie pytanie, jaki gruntowy wymiennik ciepła zastosować w zależności od rodzaju gruntu.

Bez wątpienia wartym uwagi jest, charakteryzujący się najwyższą wydajnością, gruntowy wymiennik ciepła GEOSTRONG, którego działanie - inaczej niż w pozostałych dostępnych na rynku systemach -  zakłada bezpośrednią wymianę cieplną poprzez dyfuzję z podłożem z możliwością dodatkowego odzysku ciepła poprzez betonową ściankę konstrukcji od góry wymiennika.

Podobna wymiana poprzez przenikanie ciepła przez ściankę rury zachodzi w wymiennikach rurowych.

I tu od razu warto podkreślić, że wymienników bezprzeponowych nie należy stosować w miejscach, w których występują wody gruntowe. Choć charakteryzują się bardzo dobrą wymianą termodynamiczną, powierzchnia pracy samych wymienników jest bardzo mała, w porównaniu do GWC rurowych (przeponowych).

Istotny jest przy tym również sposób projektowania GWC rurowego, który będzie pozwalał na uzyskanie z przeznaczonego przez inwestora terenu określoną ilość ciepła (przy czym jak najmniejszą ilością powietrza, a zatem adekwatnie do tego mniejszą średnicą rur).

Do takich wniosków doszła firma Global-TECH, bazując na doświadczeniach wynikających z wykonania ponad 1500 instalacji GWC, zarówno przeponowych jak i bezprzeponowych oraz na wiedzy niezależnych audytorów energetycznych i pracowników naukowych.

W odniesieniu do wspomnianych wcześniej zależności pomiędzy jakością gruntu i podłoża a wartością strumienia ciepła, firma zaproponowała zupełnie nowy - bardziej efektywny i jednocześnie ekonomiczny - system odzysku ciepła dla wymienników rurowych.

Gruntowy wymiennik ciepła Global w obrysie fundamentów budynku mieszkalnego, lokalizacja Gliwice.

Proces wymiany ciepła w GWC Global

Nowy system zakłada zastosowanie rur o mniejszych średnicach, z zachowaniem takiej samej wielkości przepływu i prędkości powietrza.

Przykład:

Zamiast rury dn 200 można zastosować 6 rur dn 90. Obwód rury dn 200 m wynosi 0,628 m, a obwód 6 rur dn 90 mm - 1,692 m. Pozwala to na zwiększenie pola powierzchni termodynamicznej 2,22 razy.

Z kolei pole przekroju rury dn 200 mm wynosi 0,0315 m² a łączne pole przekroju dla 6 rur to 0,0324 m2. A zatem 6 rurami dn 90 mm można przetransportować taką samą ilość powietrza, ale z mniejszą prędkością, co zmniejsza opory przepływu o ponad 20%, co wykazały badania.

Układanie gruntowego wymiennika ciepła Global, lokalizacja Promnik k/Kielc.

Warto podkreślić, że w gruntach zawilgoconych w przypadku najczęściej stosowanych rur o przekroju dn 110 mm długość rur wymiany termodynamicznej nigdy nie przekracza 15 mb.

Dlatego dla pełnej wymiany cieplnej, ale w warunkach dużej wilgotności gruntu dla rur o przekroju mniejszym niż dn 110 mm długość rur wymiany termodynamicznej nie przekroczy 18 mb.

Dla porównania, zgodnie z obecnymi programami doboru dla GWC rurowych długość pojedynczej rury wymiany termodynamicznej dn 200 mm to ponad 30 mb w wilgotnym gruncie i nawet 57 mb w suchym.

Źródło i zdjęcie: Global Tech