Logotyp Pro-vent Systemy Wentylacyjne Nagroda Konsumencki Lider Jakości 2018

Pro-Vent Systemy Wentylacyjne
ul. Posiłkowa 4a
47-300 Dąbrówka Górna
gmina/poczta: Krapkowice
woj. opolskie

tel. 77 44 044 98
tel. 77 44 044 96
tel.kom. 666 610 405
tel.kom. 782 176 321
fax. 77 44 044 92
e-mail: info(Zamień tę część adresu na znak @)pro-vent.pl

Wentylacja z GWC + pompa ciepła

Aby uzyskać komfortową wentylację z bardzo niskim kosztem eksploatacyjnym, warto rozważyć rozwiązanie jakim jest wentylacja z GWC i pompą ciepła.

SYSTEM: WENTYLACJA Z GWC + POMPA CIEPŁA

 

wentylacja z gwc + pompa ciepła

Oznaczenia na rysunku:

    1. Gruntowy wymiennik ciepła
    2. Centrala wentylacyjna nawiewno-wywiewna z odzyskiem ciepła
    3. Układ sprężarkowej pompy ciepła:
      A. sprężarka
      B.C. wymienniki ciepła powietrze-freon lub powietrze-glikol

W takiej konfiguracji systemu, wentylacja mechaniczna pełni potrójną funkcję. Otóż wentyluje pomieszczenia zapewniając nieprzerwany dopływ świeżego powietrza, ogrzewa i chłodzi.

GWC – GRUNTOWY WYMIENNIK CIEPŁA

Gruntowy wymiennik ciepła (GWC) to budowla ziemna, przez którą transportowane jest powietrze służące do wentylacji budynków. Wykorzystuje akumulacyjne właściwości gruntu, a także fakt istnienia na pewnej głębokości (6-8m) praktycznie stałej temperatury ok.+8…+10 st.C.

Zimą możliwe staje się wstępne ogrzanie powietrza. Natomiast latem znaczne jego ochłodzenie i osuszenie. Zamiast kłopotliwego umieszczania wymiennika na dużej głębokości można zasymulować jego głębokie posadowienie. Robi się to poprzez zastosowanie odpowiedniej grubości warstwy styropianu nad wymiennikiem i w jego otoczeniu.

W wymienniku tym oddziałują na siebie dwa układy rozdzielone między sobą i odizolowane od otoczenia. Oddziaływanie tych układów powietrza i gruntu przejawia się przez wymianę ciepła. Chodzi o to, że wymiana ciepła zachodzi pod wpływem różnicy stanów termodynamicznych – temperatur pomiędzy układami.

Wymiana cieplna zachodzi pomiędzy powietrzem w wymienniku a gruntem. Jest uwarunkowana poprzez tzw. izotermy gruntu, jakie są w sąsiedztwie wymiennika.

Przepływające przez wymiennik powietrze spowoduje powstanie rozkładu gradientu temperatur wzdłuż drogi przepływu. W efekcie następuje wymiana ciepła. Wartość tego gradientu jest największa przy czerpni powietrza, a najmniejsza na końcu wymiennika.

 

przekrój gwc

Ułożone na odpowiedniej podsypce płyty i rury wymiennika gruntowego zabezpiecza się folią. Dodatkowo przysypuje się je warstwą ziemi. Kolejno układa się warstwę styropianu o grubości min. 12 cm i dodatkowo zabezpiecza folią i geowłókniną. Wszystko zasypuje się gruntem.

gwc przekrój

 

ZALETY GWC

Bezprzeponowy Płytowy Gruntowy Wymiennik Ciepła GWC PRO-VENT GEO to unikatowe, oryginalne rozwiązanie. Wentylacja z GWC latem umożliwia pozyskanie zawartego gruncie chłodu w maksymalnie wydajnym stopniu. Podobnie w okresie grzewczym następuje maksymalnie wydajny odzysk ciepła z gruntu.

Modułowy sposób budowy oraz konstrukcja wymiennika została zastrzeżona w Urzędzie Patentowym RP. Umożliwia wykonanie układu dla obróbki powietrza wentylacyjnego o wydajności od 200 do 30 000 m3/h.

Do wymiennika dobiera się odpowiednią izolację termiczną, dzięki czemu może on być posadowiony płytko. Konkretnie to około 0,7m poniżej gruntu, maksymalna głębokość to 2m. Umożliwia to stosowanie wymiennika w miejscach gdzie wody gruntowe występują dosyć wysoko. Istnieje również możliwość usadowienia wymiennika jeszcze płycej, stosuje się wówczas nasyp nad wymiennikiem.

Przepływ powietrza w wymienniku następuje w sposób bezprzeponowy. Chodzi o to, że powietrze przepływa w bezpośrednim kontakcie z odpowiednio przygotowaną warstwą gruntu. Umożliwia to odprowadzenie bezpośrednio do gruntu kondensatu powstającego w procesie schładzania powietrza. Dzięki temu zapobiegamy rozwojowi grzybów i pleśni wykorzystując stabilizujące działanie naturalnej flory gruntu.

Odpowiednie ukształtowanie strugi powietrza przepływające przez płytowy wymiennik PRO-VENT GEO gwarantuje maksymalnie skuteczną wymianę ciepła o unikatowej skuteczności. Natomiast konstrukcja i konfiguracja poszczególnych elementów wymiennika minimalizuje straty ciśnienia transportowanego powietrza.

WENTYLACJA Z GWC – PRACA WYMIENNIKA

Wymienniki gruntowe stosowane są w układach wentylacji mechanicznej nawiewnej, bądź nawiewno-wywiewnej z odzyskiem ciepła. W fazie projektowania pozwalają na zmniejszenie rozmiaru urządzeń wentylacyjnych i grzewczych.

Pracę GWC w układach wentylacji nawiewno-wywiewnej z odzyskiem ciepła w aspekcie ekonomicznym można rozpatrywać tylko w dwóch okresach: zimowym i letnim.

WENTYLACJA Z GWC – OKRES GRZEWCZY (ZIMA)

Dobrze zaprojektowany i wykonany GWC niezależnie od warunków zewnętrznych podgrzewa powietrze wentylacyjne do ok.. +2 st.C. W efekcie mamy możliwość znacznego ograniczenia kosztów inwestycyjnych instalacji grzewczej. Ponadto ograniczamy moc kotłowni, dzięki czemu rosną oszczędności eksploatacyjne. Dodatkowo wstępne podgrzanie powietrza zabezpiecza wymienniki ciepła central wentylacyjnych przed zamarzaniem. Dzięki temu znacznie podnosi się sprawność procesu rekuperacji.

Można dodatkowo powiedzieć, że GWC wręcz warunkuje w pełni skuteczną pracę wysokosprawnych urządzeń. Stosując GWC w połączeniu z centralami rekuperacyjnymi można uzyskać sprawność temperaturową systemu na poziomie 95%!

Straty wentylacyjne stają się w takim przypadku tak niewielkie, że nie ma konieczności stosowania dodatkowych nagrzewnic.

Bezprzeponowe gruntowe wymienniki mają jeszcze tą właściwość, że w okresie mrozów dowilżają ogrzewane w nich powietrze. Proces ten zachodzi w skutek kapilarnego podciągania gruntu, ale może też być wspomagany instalacją zraszającą złoże akumulacyjne.

Badania płytowych bezprzeponowych wymienników wykazały nawilżanie, bez dodatkowych zraszaczy, na poziomie 2-3 g/m3.

skuteczność gwc zima

WENTYLACJA Z GWC – OKRES LETNI

W okresie letnich upałów GWC może zapewnić pokrycie zapotrzebowania na chłód w zakresie niezbędnym do utrzymania komfortu klimatycznego wewnątrz pomieszczeń. Jak już wspomniano wcześniej, brak odczucia duszności wymaga aby powietrze wentylacyjne za GWC było odpowiednio chłodne.

Należy jednak zaznaczyć, że dla dużych zysków ciepła wentylowanego obiektu należy przeprowadzić inną organizację powietrza. Mianowicie należy zastosować recyrkulację części powietrza (jeśli to dopuszczalne) przez wymiennik.

Uzyskuje się wówczas znaczną oszczędność wielkości GWC lub obniżenie temperatury nawiewu o ok. 2-3 st.C. Ze względu na (przeważnie) znaczną ilość kanałów instalacji nawiewnej należy zastosować odpowiednią ich termoizolację.

skuteczność gwc lato

 

gruntowy wymiennik ciepła

Centrala wentylacyjna MISTRAL z odzyskiem ciepła

Centrala wentylacyjna MISTRAL wyposażona w krzyżowy wymiennik ciepła pozwala na odzysk ciepła z powietrza wywiewanego do 75%. Natomiast zastosowanie wymiennika przeciwprądowego albo połączenie dwóch wymienników krzyżowych w jednej centrali pozwala na odzysk ciepła do 92%.

Powietrze usuwane z budynku przechodzi przez wymiennik, gdzie oddaje ciepło powietrzu nawiewanemu do pomieszczeń. Dodatkowo nawiewane powietrze podlega filtracji. Przepływ powietrza jest zrównoważony, czyli taka sama ilość powietrza jest nawiewana jak i usuwana z pomieszczenia.

Zasadę działania centrali Mistral przedstawia schematyczny rysunek poniżej.

przepływ powietrza w rekuperatorze mistral

POMPA CIEPŁA

Pompa ciepła składa się z:

  • układu sprężarkowego A,
  • lamelowych wymienników ciepła typu powietrze-glikol lub powietrze-freon B i C.

Zadanie układu sprężarkowego jest całkiem proste. Jeden z wymienników pobiera ciepło z powietrza o temperaturze niższej, czyli tzw. dolnego źródła. Następnie drugi wymiennik przekazuje je do powietrza o temperaturze wyższej, tzw. górnego źródła.

W zależności od potrzeb pompa może służyć do ogrzewania powietrza nawiewanego do pomieszczeń bądź do jego dodatkowego chłodzenia.

Sprawność energetyczna pompy ciepła COP jest tym większa im mniejsza jest różnica temperatur źródła górnego i dolnego. Temperatura dolnego źródła w czasie całego sezonu grzewczego zawiera się w granicach +10…+15 st. C a górnego tylko +20…+25 st.C. Dlatego średnia wartość COP będzie wysoka i wynosić będzie 3,5-4.

Oczywiście warunkiem jest zastosowanie wysokosprawnych wymienników B i C.

WENTYLACJA Z GWC + POMPA CIEPŁA – PRACA ZIMOWA (GRZANIE)

wentylacja z gwc + pompa ciepła (zima)

Podczas mrozów powietrze wentylacyjne jest wstępnie ogrzewane w GWC do temperatury +2-8 st.C.

Następnie powietrze to poprzez rekuperację ogrzewa się do temp. około +14 -16 st.C. Powietrze usuwane z budynku oddaje w tym czasie część ciepła (rekuperacja) i ochładza się do temp. +10-12 st.C.

Następnie sprężarkowa pompa ciepła P pobiera ciepło z powierza zużytego ochładzając je o 8-10 st.C.

Ciepło to ogrzewa świeże powietrze nawiewane do pomieszczeń o 10-12st.C.

Dla powietrza zewnętrznego o temperaturze np. -20 stopni podgrzanie do temperatury +24 stopni przebiega następująco:

  • GWC ogrzewa o 20-22 st.C.
  • rekuperacja o 12 st.C.
  • pompa P. o 10 st.C.

Należy zauważyć, że zastosowanie gruntowego wymiennika ciepła jest niezbędne, aby prawidłowa praca pompy ciepła była możliwa.

Ogrzanie powietrza świeżego w GWC do wartości +2 st.C powoduje podniesienie temperatury powietrza wyrzutowego za centralą do około +10..12 st.C.

Dodatkowa korzyść z GWC to niezawodny i niezakłócony proces odzysku ciepła (rekuperacji) w centrali wentylacyjnej. Nie występuje wtedy szkodliwe zjawisko szronienia wymiennika ciepła.

WENTYLACJA Z GWC + POMPA CIEPŁA – PRACA LETNIA (CHŁODZENIE)

wentylacja z gwc + pompa ciepła (lato)

Gorące powietrze zewnętrzne ochładza się i osusza w GWC. Następnie w centrali wentylacyjnej powietrze to omija rekuperator obejściem (tzw. bypassem).

Temperatura na wylocie jest na tyle niska, że ilość chłodu pozyskana z GWC pokrywa większość zapotrzebowania wentylowanego obiektu.

Gdy zaistnieje potrzeba dostarczenia dodatkowej ilości chłodu, załączona zostaje pompa ciepła w cyklu chłodzenia. W efekcie powoduje to dalsze obniżenie temperatury i osuszenie powietrza nawiewanego do budynku.

W tym przypadku 75-85% mocy chłodniczej przypada na GWC a 15-25% na pompę ciepła.

Ciepło oddawanie jest do powietrza zużytego o temperaturze tylko ok. +20st.C.. Dlatego też współczynnik COP jest wyższy niż w typowych układach klimatyzacyjnych.

Zobacz także

PRO-VENT – producent rekuperatorów i central wentylacyjnych