Wraz z upływem czasu zwiększa się znaczenie zrównoważonego rozwoju we wszystkich domenach, także w budownictwie. Rozwiązania ekologiczne stosowane w domach pasywnych dotyczą często w równej mierze ogrzewnictwa, jak i wentylacji.

Mury akumulujące ciepło wykorzystują bezpośrednie promieniowanie słoneczne, a omawiana tutaj gruntowa czerpnia powietrza wykorzystuje energię „geosolarną” zmagazynowaną w wierzchnich warstwach skorupy ziemskiej. Gruntowa czerpnia powietrza zbudowana jest z umieszczonych w gruncie przewodów wentylacyjnych i ogrzewa bądź schładza, zależnie od pory roku, powietrze dostarczane podziemnymi przewodami do budynku. Zaletą gruntu, jako źródła ciepła, jest jego stałość, regularność, niezmienność: 2 m pod ziemią różnice temperatury między porami roku są niewielkie, zaś między dniem i nocą – niemal żadne i nie ma na nie wpływu panująca na zewnątrz pogoda. Dbałość o szczegóły Najpowszechniejszy kształt gruntowej czerpni powietrza można określić jako prostokątny system przewodów kanalizacyjnych umieszczonych w gruncie. Nadaje się on do ułożenia w każdym rodzaju gruntu, oprócz skalistego czy żwirowego. Najlepiej nadają się do tego gleby drobnoziarniste i ilaste. Ważny jest rodzaj gleby otulającej. Aby zwiększyć skuteczność i zabezpieczyć przewody, należy zwrócić szczególną uwagę na:

  • stabilizację podłoża w głębi wykopu,
  • ułożenie geowłókniny utrzymującej ziemię otaczającą przewody,
  • ułożenie przewodów w podłożu z gliną i staranne osypanie ich ziemią,
  • ułożenie siatki ochronnej,
  • wypełnienie wykopu drobnoziarnistą glebą, najlepiej ilastą i gliniastą.

Głębokość przewodów

Teoretycznie na głębokości 5 m temperatura gruntu pozostaje niezmienna przez cały rok. Tak głębokie wykopy są wykonalne, lecz koszty i nakłady pracy rzadko znajdują uzasadnienie wobec spodziewanych zysków cieplnych. Systemy wstępnego podgrzewania powietrza opierają się na bezwładności długoterminowej i ich głębokość nie przekracza 1,50-2,50 m. Systemy chłodzące wykorzystują bezwładność dobową i kładzie się je na głębokości 70-90 cm. Długość i przekrój przewodów :

  • dla domów jednorodzinnych i bliźniaków poleca się przewody o długości 30 do 40 m i średnicy 15 do 25 cm,
  • przy dłuższych przewodach koszt energii, potrzebnej do zasilenia wentylatora napędzającego powietrze, wzrasta wobec nieznacznego zysku cieplnego,
  • z przewodami krótszymi nie można zmienić temperatury przepływającego przez nie powietrza w istotny sposób,
  • opór powietrza w kontakcie z powierzchnią przewodu (przy przewodzie o średnicy poniżej 15 cm) jest zbyt duży,
  • jeżeli chodzi o przewody o średnicy powyżej 25 cm, to nie można wykazać ich zwiększonej skuteczności przy prędkości powietrza dostosowanej do niewielkiego budynku.

Prędkość powietrza

Prędkość przepływu powietrza do wstępnego ogrzania powinna wynosić nie więcej niż 1-1,5 m/s. W przeciwnym wypadku zasoby ciepła gruntu zostaną szybko wyczerpane i nie pozwoli mu ich zregenerować. Do chłodzenia w czasie dnia prędkość powietrza może sięgać 3 m/s. W letnie noce prędkość powietrza może wynosić nawet 5 m/s. Materiały Do instalacji poleca się przewody z PCV, polietylenu (PE), betonu, żeliwa albo gresu emaliowanego. Ze względów sanitarnych niezbędna jest absolutna szczelność systemu. Ryzyko związane z przedostaniem się do układu zanieczyszczeń wyklucza wykorzystanie materiałów o niepewnej szczelności. Elementy plastikowe – szczelne i bezpieczne – cieszą się największym powodzeniem wśród wykonawców czerpni. Do chłodzenia… Wentylacja całoroczna różni się istotnie od systemu planowanego wyłącznie do chłodzenia. Poprawnie zaprojektowana i wykonana gruntowa czerpnia powietrza pozwala uniknąć instalowania klimatyzacji w budynkach z małą bezwładnością cieplną lub ze średnią ochroną przed nasłonecznieniem.

Wymiary w niektórych przypadkach mogą wymagać podwojenia albo dodatkowo obejmować system nawilżania powietrza. Zastosowana do chłodzenia latem gruntowa czerpnia powietrza wytwarza 20-30 kW chłodu na każdy zużyty 1 kW energii elektrycznej, a jej wydajność jest 7-12 razy wyższa niż standardowej klimatyzacji. Ta różnica jest jeszcze wyraźniejsza w przypadku długotrwałych upałów, ponieważ wydajność elektrycznych klimatyzatorów wyraźnie spada w przy bardzo wysokich temperaturach, przeciwnie niż gruntowej czerpni, której wydajność wzrasta. Ponadto instalacja nie wymaga zastosowania płynów chłodniczych o zgubnym wpływie na środowisko. … i ogrzewania Gruntowa czerpnia powietrza umożliwia oszczędności rzędu 10-20% energii elektrycznej potrzebnej do ogrzania pomieszczeń zależnie od klimatu i własności energetycznych budynku. Zwiększa też komfort domowników poprzez wyeliminowanie przeciągów i zimnych powiewów powietrza zimą; Zaletą tego rozwiązania jest także wyeliminowanie bezpośrednich czerpni powietrza w ścianie budynku będących niekiedy źródłem hałasu.

Zyski

Korzyści ekonomiczne związane z instalacją gruntowej czerpni powietrza nie są tak bezwarunkowo jednoznaczne jak korzyści dla środowiska. Zależą w głównej mierze od kosztu niezbędnych do instalacji prac.

  • Gruntowa czerpnia powietrza jako klimatyzacja: inwestycja w gruntową czerpnię powietrza wykorzystywaną latem jest w zdecydowanej większości przypadków bardzo korzystna i opłacalna. Wykonanie jej pozwala uniknąć klimatyzacji konwencjonalnej, ale może być ona stosowana równolegle z istniejącą klimatyzacją. Oszczędności wynikające z jej zastosowania uzasadniają poniesienie niskich kosztów inwestycyjnych.
  •  Dla systemów wykorzystywanych wyłącznie w zimie: uzasadnienie inwestycji w gruntową czerpnię powietrza jest mniej przekonujące.

Głębokie wykopy pociągają za sobą większe koszty. W istocie jednak liczne, przedstawione w tabeli 2, argumenty wskazują na zasadność szczegółowej analizy w celu ostatecznego dokonania oceny za i przeciw przyjęciu tego ekologicznego rozwiązania. Informacje i rysunki zawarte w artykule zostały zaczerpnięte z książki Budownictwo bioklimatyczne (oryg. La conception bioclimatique) autorów Samuela Courgey’a i Jean-Pierre’a Oliva, wydanej w 2007 roku przez wydawnictwo Terre Vivante L’écologie pratique.
Książka ta stała się hitem wśród instalatorów i inwestorów, jeśli chodzi o praktyczne zastosowanie ekologicznych rozwiązań.

Agnieszka Sarna

Zobacz artykuł w wersji pdf pdf pdf

Prenumerata Magazynu Instalatora

Dodaj komentarz

Twój adres email nie zostanie opublikowany. Pola, których wypełnienie jest wymagane, są oznaczone symbolem *

Ta strona korzysta z ciasteczek (cookies) Więcej informacji

Ustawienia plików cookie na tej stronie są włączone na "zezwalaj na pliki cookie", aby umożliwić najlepszy z możliwych sposób przeglądania. Jeśli w dalszym ciągu chcesz korzystać z tej strony, bez zmiany ustawienia plików cookie lub kliknięciu przycisku "Akceptuję", a następnie użytkownik wyraża zgodę na to.

Zamknij