Który rodzaj gruntowego wymiennika ciepła wybrać? Ten, który oferuje najlepsze parametry pracy!
W Polsce główną przyczyną smogu jest pył zawarty w powietrzu. W zależności od rozmiaru zanieczyszczeń rozróżniamy zanieczyszczenia PM10 PM2,5 PM1 (pył zawieszony o średnicy: 10, 2,5 i 1 μm). Zdaniem Światowej Organizacji Zdrowia najbardziej niebezpieczne są najdrobniejsze pyły PM2,5 i PM1. Z pyłem można walczyć na dwa sposoby: poprzez odfiltrowywanie pyłów, lub ich osadzanie (adsorpcję). Stosowane powszechnie w wentylacji filtry klasy G4 i G3 dobrze filtrują duże zanieczyszczenia PM10, przepuszczają natomiast drobne zanieczyszczenia PM2,5 i PM1. Filtrowanie drobnych cząstek wymaga zastosowania filtrów dokładnych typu F, które są drogie, dają duże opory powietrza i szybko się zapychają, dlatego nie są stosowane powszechnie w wentylacji.
Proces adsorpcji pyłu na ziarnach żwiru zależy od dwóch czynników: prędkości przepływu powietrza i pola kontaktu powietrza z adsorbentem – żwirem. W przepadku wymienników płytowych, powietrze przepływa nad powierzchnią żwiru z prędkością 1m/s i więcej. Brak jest tu warunków do adsorpcji zanieczyszczeń przez żwir. Deklarowane przez producentów innych wymienników właściwości oczyszczające, wynikają z zastosowania filtra G4 zamontowanego w czerpni powietrza (zatrzymuje on 90% zanieczyszczeń grubych P10). Najgroźniejsze zanieczyszczenia P2,5 i P1 nie zostają wyłapane.
W GrzebieniowymGWC powietrze przepływa przez środek złoża żwirowego z prędkością 0,01m/s (200 razy większe pole i 100 razy mniejsza prędkość!). Następują idealne warunki do adsorpcji zanieczyszczeń. Różnicę można zobaczyć na grafikach obok, gdzie zachowano proporcje wymiarów i prędkości. Wiosną 2019 roku przeprowadzono badanie jakości powietrza przepływającego przez GrzebieniowyGWC. Badanie zostało wykonane dla wymiennika, który pracuje nieprzerwanie przez 5 lat. Badanie potwierdziło wysoką skuteczność filtrowania drobnych cząstek PM2,5 i PM1. Redukcja drobnych pyłów wynosi ~70% (protokół z badania powietrza). Stosując podwojone, kaskadowe układy wymienników, można zwiększyć skuteczność do 99%. GrzebieniowyGWC działa jak filtr klasy F !!!
Powietrze z GrzebieniowegoGWC jest świeże jak woda z górskich źródeł – najzdrowsza i zalecana do spożycia. Parametry powietrza ulegają znaczącej poprawie. Złoże żwirowe jest samooczyszczącym się filtrem. Wilgoć, która wytrąca się na ziarnach żwiru obmywa go i utrzymuje jego pozytywne cechy. Badania jakości powietrza w instalacjach żwirowego wymiennika ciepła, pracujących nieprzerwanie od 30 lat wykazały stałą skuteczność oczyszczania i uszlachetniania powietrza.
Na GrzebieniowyGWC został przyznany atest higieniczny PZH nr BK/K/1155/01/2018
Jednym z ważnych parametrów gruntowego wymiennika ciepła, jest opór powietrza stwarzany przez wymiennik. Zbyt duży opór powoduje konieczność montowania dodatkowych wentylatorów wspomagających lub przewymiarowanego rekuperatora. W przypadku żwirowych wymienników największy opór dla przepływu powietrza stawia żwir. Opór wymiennika, bez zastosowania rur grzebieniowych, byłby nie do zaakceptowania (powyżej 1000Pa). Zastosowanie przystosowanych rur w układzie grzebieniowym jest największą innowacją GrzebieniowegoGWC i całkowicie rozwiązuje problem. Opór stawiany przez żwir dla przepływającego powietrza jest proporcjonalny do kwadratu prędkości powietrza i odległości jaką przebywa powietrze. w GrzebieniowymGWC główny strumień powietrza z kolektora dzieli się na mniejsze strumienie (patrz rys. obok). Następuje zmniejszenie prędkości przepływu i zmniejszenie odległości przepływu przez żwir. Z wyliczeń wynika, że opór stawiany przez żwir jest 2’000 razy mniejszy!
Bardziej dociekliwych zapraszamy do zapoznania się z kalkulacją porównującą opór stawiany przez żwir dla dwóch wariantów wymiennika: z grzebieniem (wariant 1) i bez grzebienia (wariant 2). Oba warianty mają takie same wymiary. W wariancie 2 powietrze przepływa przez żwir z jednej strony wymiennika na drugą. W wariancie 1 powietrze dzieli się na 4 strumienie po 100m3/h i następnie na dwa strumienie przepływające przez żwir po 50m3/h każdy. Wyliczony opór dla GrzebieniowegoGWC nie przekracza 1Pa. Wartość teoretyczna została potwierdzona w praktyce. Podczas prac badawczych mierzyliśmy opór różnych elementów GrzebieniowegoGWC. Wartość oporu ze strony żwiru była zbyt mała aby ją zmierzyć! Na opór GrzebieniowegoGWC mają wpływ wyłącznie kolektory dolotowe i rury grzebieniowe. Opór naszego GrzebieniowegoGWC jest najniższy wśród gruntowych wymienników powietrznych! Dla typowych instalacji w domach jednorodzinnych całkowity opór wynosi 15 – 30 Pa.
Wymiana termiczna jest proporcjonalna do różnicy temperatur między powietrzem i gruntem. Kiedy powietrze przepływa przez wymiennik, podgrzewa się i przy wyjściu z wymiennika różnica temperatur zmniejsza się. Wymiennik pracuje asymetrycznie. Na wejściu wymiana ciepła jest duża, przy wyjściu mała. Zasada ta nie dotyczy GrzebieniowegoGWC. Powietrze jest równomiernie rozprowadzane rurami grzebieniowymi, po całej powierzchni wymiennika i dopiero po ich opuszczeniu następuje wymiana termiczna z gruntem.
Inną wadą konkurencyjnych wymienników płytowych lub rurowych w układzie Tishelmana (rury ułożone równoległe) jest nierównomierny przypływ związany z ciśnieniem dynamicznym. Na powietrze w ruchu działają siły bezwładności. Płynie ono na wprost i „nie chce skręcać”. Większość powietrza płynie do końca kolektora zasilającego i dopiero tam wpływa do złoża. GrzebieniowyGWC jest wyposażony w dedykowane mufy połączeniowe, które łączą kolektor boczny z rurami perforowanymi. Mufy wyposażone są w specjalne kierownice powietrza, co zapewnia równomierny przepływ powietrza przez złoże.
Nierównomierna wymiana termiczna zmniejsza wymianę ciepła i obniża sprawność wymiennika. Dodatkowym zagrożeniem związanym z nierównomierną pracą w innych typach GWC jest ryzyko miejscowego przemarzania gruntu, co jest groźne dla wymienników umieszczonych pod fundamentem.
GrzebieniowyGWC jest najbardziej wydajnym i bezpiecznym wymiennikiem.
Kluczowymi czynnikami dla wymiany termicznej jest pole powierzchni wymiany i opór termiczny bariery między powietrzem i gruntem (barierą jest np. rura plastikowa w wymienniku rurowym). GrzebieniowyGWC należy do bezprzeponowych wymienników. Żwir stanowi część gruntu (opór i pojemność cieplna żwiru jest zbliżona do oporu i pojemności cieplnej gruntu). Nie ma żadnej bariery termicznej. Powietrze przepływa przez środek złoża żwirowego, wokół ziarenek żwiru, i pole powierzchni wymiany jest bardzo duże. Zapewnia to 100% sprawność wymiany termicznej między gruntem i powietrzem.
W instalacji testowej, podczas pracy, powietrze opuszczające wymiennik miało zawsze taką samą temperaturę jak grunt przy kolektorze wylotowym, co potwierdza założenia teoretyczne.
Konstrukcja GrzebieniowegoGWC pozwala precyzyjnie co do centymetra dopasować wymiennik do warunków zabudowy. Stosowanie kierownic powietrza i możliwość zmiany rozstawu między rurami perforowanymi, pozwala kontrolować przepływ powietrza i równoważyć pracę wymiennika na całej jego powierzchni. Złoże może być podzielone na dwie części przez ścianę fundamentu. Możemy projektować wymienniki o wydłużonym kształcie, które wejście i wyjście mają z tej samej strony (przepływ powietrza w kształcie „U” zamiast „Z”). Precyzyjnie wyliczymy wymagane odstępy między rurami perforowanymi (większe odstępy przy wejściu, gęściej przy końcu) i złoże będzie pracować równomiernie na całej swojej powierzchni.
