Zamiast walczyć w sklepach o klimatyzatory, gdy temperatury sięgają latem 35 st. C przedstawię wam kilka pomysłów jak zrealizować tanią i ekologiczną klimatyzację w domach wykorzystując energię chłodniczą skumulowaną w ziemi poprzez gruntowy wymiennik ciepła GWC.
Jest to instalacja, która wspomaga działanie wentylacji w budynkach poprzez utrzymanie stałej temperatury powietrza świeżego wchodzącego do budynku. Energia do obniżenia temperatury powietrza latem i ogrzania zimą pobierana jest z gruntu, który na głębokości 2 m utrzymuje dodatnią temperaturę około 6 st. C zimą i 14 st. C. latem.
Ale czy montaż GWC jest tani ? Jak przedstawiają się jego koszty instalacji i eksploatacji w porównaniu ze zwykłym klimatyzatorem? Poniżej analiza porównawcza standardowej klimatyzacji z alternatywnymi propozycjami chłodzenia z gruntu:
Klimatyzator.
Zakup i montaż najprostszego klimatyzatora 3,5kW (taki co starcza na 50 m2) to koszt około 2500 zł. Koszt eksploatacji: 300 pln/rok gdy klimatyzator pracuje w dni upalne (czyli około 10 h dziennie przez 60 dni , przy założonej mocy el. 0,94 kW to 50 groszy za godzinę pracy). Koszt serwisu klimatyzatora rocznie to około 200 zł/rok.
Dla domu jednorodzinnego 100 m2 należy trzeba by zakupić dwa klimatyzatory( by uzyskać moc chłodniczą około 7 kW), bądź jeden większy i podłączyć go z np. do rekuperatora jeśli taki posiadamy.
Produkcja energii chłodniczej dla dwóch klimatyzatorów w sezonie letnim (przy założeniu pracy 600 h/rok) wyniesie 4200 kWh. Jest to wartość, która powinna zapewnić komfort klimatyczny mieszkańcom (temperatura w 100 m2 domu nie powinna przekroczyć 22 st. C nawet przy dużych upałach).
Gruntowy wymiennik ciepła – rurowy
Standardowy rurowy GWC przez który przepływa świeże powietrze wentylacyjne dla domu 100 m2 wykonany jest z rury PVC DN200 długości 50 m, ułożony 2 m pod powierzchnią terenu (koszt materiałów 1800 zł i robocizna i koparka to 2000 zł). Moc chłodnicza takiego urządzenia jest nieporównywalnie niższa of klimatyzatora; należy ją przyjąć na około 0,5 kW w okresie letnim.
Dla domu 100 m2 ilość powietrza wentylacyjnego powinna być w granicach 350 m3/h, przez co wymagana moc wentylatora powinna być 160 W. Koszt zużytej energii dla 60 dni w roku to około 100 zł gdy wentylator pracuje całą dobę.
Produkcja energii chłodniczej w sezonie letnim wyniesie 250 kWh. Jest to wartość, która nie zapewni nam wysokiego komfortu jak klimatyzator, lecz na pewno pozytywnie wpłynie na obniżenie temperatury powietrza w domu latem. Nawet 2-3 stopniowe obniżanie temperatury w domu przyniesie ulgę w upalne dni 🙂
Nie polecam montować GWC tylko i wyłącznie do celów klimatyzowania domu latem. Jest to mało opłacalne finansowo i o wiele mniej efektywne od klimatyzatora. GWC służy przede wszystkim do wstępnego podgrzania powietrza zimą w instalacjach wentylacji z rekuperatorem.
Jeżeli posiadamy rekuperator w domu, dzięki GWC uzyskamy dodatkowe oszczędności w produkcji energii cieplnej (w przypadku wyżej opisanego GWC dla domu 100 m2 możemy zaoszczędzić nawet do 2500 kWh energii cieplnej rocznie, czyli około 700 zł/rok).
Gruntowy wymiennik ciepła – płytowy, żwirowy, grzebieniowy
Są to GWC, które mają bezpośredni kontakt z gruntem, ich projektowaniem i montażem zajmują się specjalistyczne firmy. Moc chłodnicza tych wymienników jest porównywalna z klimatyzatorem – wg. producentów około 6 kW w przypadku płytowego GWC dla domu 100 m2.
Wykonanie takiego specjalistycznego wymiennika jest bardzo kosztowne – około 20 000 zł.
Należy również doliczyć koszt zakupu wentylatorów i wykonania najprostszej instalacji wentylacyjnej w domu (około 1000 pln).
Koszt energii el. dla wentylatora o mocy 160 W wyniesie około 100 zł dla ciągłej pracy w sezonie letnim.
Bardzo wysokie nakłady inwestycyjne płytowych / żwirowych GWC są główną przyczyną czemu nie polecam ich montażu wyłącznie do chłodzenia domu latem.
W przypadku gdy instalacja GWC pracuje cały rok z rekuperatorem oszczędności energii cieplnej dla domu 100 m2 wyniosą 4500 kwh/rok (około 1300 zł/rok). Oszczędności na chłodzeniu latem w porównaniu do opcji chłodzenia klimatyzatorem wyniosą około 700 zł / rok. Czyli należy założyć, że inwestycja zwróci się nam po około 10 latach!
Glikolowy gruntowy wymiennik ciepła.
Glikolowy GWC jest wykonany z rur połączonych w obieg cyrkulacyjny znajdujący się typowo 2 m pod ziemią. Przepływ płynu zapewnia mała pompa cyrkulacyjna, a wymiana energii chłodniczej pomiędzy gruntem a powietrzem następuje poprzez chłodnicę instalacji wentylacyjnej.
Koszty materiałów 3300 zł (rura PE 40mm 150 m 500 zł, chłodnica kanałowa DN250 1600 zł, 130 l glikolu 400 zł, pompa cyrkulacyjna 300zł, filtr siatkowy 1 ¼’’ 40zł , zawór bezpieczeństwa 15zł, zbiornik przeponowy 120 zł, manometr 20 zł, termometr 20 zł, zawory odcinające i złączki 100 zł)
Koszt robocizny i koparki to około 2000 pln. Pamiętajmy, że koszty te można znacznie obniżyć jeżeli, np. zaplanujemy ułożenie rur GWC w trakcie wykonywania fundamentów budynku. Jeżeli mamy staw na naszej działce to można zamiast wykopu ułożyć rurociąg na dnie stawu.
Wymiennik glikolowy najwygodniej montować z rekuperatorem, ale można również zamontować go wraz małą instalację wentylacji złożoną z np. jednego wentylatora i kanału nawiewnego do kilku pomieszczeń (koszt instalacji wentylacyjnej będzie niewielki od 400 zł w górę w zależności od oczekiwanego standardu instalacji).
Ilość wytworzonej energii chłodniczej będzie w dużym stopniu uzależnione w jaki sposób ułożymy rury w gruncie (np. jego wydajność wzrasta gdy zostanie położony poniżej poziomu wody gruntowej, gdy rozkładamy rurę na większej powierzchni niż w zwojach itp.). W sezonie letnim dla dobrze ułożonego wymiennika wartość wyprodukowanego chłodu będzie zbliżona do tego co możemy uzyskać z dwóch klimatyzatorów (4200 kWh), przy czym z racji że sprawność chłodnicy przeważnie jest niska przyjąłem że glikolowy GWC będzie pracował 24 h/dobę.
Postaram się w jednym z następnych wpisów przedstawić proste obliczenia doboru długości gruntowego wymiennika ciepła.
Zużycie energii el. w przez 60 dni sezonu letniego i ciągłej pracy wyniesie dla pompy cyrkulacyjnej i wentylatora (łączna moc 120 W) około 180 kWh w sezonie letnim (czyli 95 zł). Oszczędności w eksploatacji wyniosą do 650 zł/sezon porównując glikolowy GWC ze standardową klimatyzacją. Koszty wykonania są zbliżone do montażu 2 klimatyzatorów, a koszt eksploatacji do płytowego / żwirowego wymiennika ciepła. Dlatego jest to moim zdaniem najkorzystniejsza cenowo opcja chłodzenia.
Chłodzenie wykorzystując studnię
Jeżeli posiadamy studnię możemy wykorzystać chłodną wodę z niej do klimatyzowania naszego domu.
Układ chłodzenia może być złożony z pompy głębinowej 300 zł, chłodnicy powietrza 1600 zł; przewodów zasilających do chłodnicy i powrotu do studni rura PE 50 50 m -100 zł (można ewentualnie wykorzystać wodę powrotną do podlewania ogródka itp.); filtr siatkowy, złączki zawory 200 zł.
Inna opcja to zamiast kupować chłodnicę powietrza można zamontować rurowy GWC z czerpnią powietrza znajdującą się w studni, a następnie zamontować w niej tryskacz (pod warunkiem, że woda jest wolna od odoru). Rozproszona woda nie tylko schłodzi powietrze ale również oczyści je z wszelkich zanieczyszczeń.
Jaką wydajność chłodniczą jesteśmy w stanie uzyskać? Przy 30 stopniowych upałach z 1 m3 wody ze studni o temp. 10 st. C jesteśmy w stanie uzyskać 11 kWh energii chłodniczej. Tym samym by ochłodzić i utrzymać komfort klimatyczny (22 st. C w domu 100 m2) potrzebujemy około 6 m3 wody ze studni dziennie.
Dzienny koszt energii elektrycznej powinien wynosić około 7 zł (pompa głębinowa 50 m podnoszenia 500W, wentylator 60W), czyli przez sezon letni koszt chłodzenia wyniesie nas około 400 zł. Oszczędności w eksploatacji w porównaniu z klimatyzatorem wyniosą 600 zł / sezon porównując instalację ze standardową klimatyzacją.
Chłodzenie powietrzem z piwnicy
Jest to najtańszy i najprostszy sposób na ulgę w upalne dni. W piwnicy nawet latem temperatura powietrza jest niższa o kilka stopni Celsjusza. Aby przenieść powietrze do pomieszczeń mieszkalnych można np. Do istniejących przewodów wentylacji grawitacyjnej podłączyć przewody flex (100 zł) i mały wentylator kanałowy (80 zł). Przy czym najlepiej pobierać powietrze znad posadzki piwnicy w miejscu maksymalnie oddalonym od wlotu powietrza zewnętrznego do piwnicy.
Wydajność chłodnicza niestety nie będzie wysoka. Załóżmy, że nasz dom 100 m2 jest podpiwniczony 50 m2, wysokość piwnicy to 2,2 m. Kubatura powietrza w piwnicy 110 m3, przy założeniu że temperatura w piwnicy jest 5 stopni C niższa moc chłodnicza naszej piwnicy wyniesie 0,2 kW.
Podsumowanie
Nie ma prostej odpowiedzi jak rodzaj klimatyzacja domu jednorodzinnego najlepiej zastosować. Zdecydowanie nie polecam stosowania klimatyzatora freonowego, który nie jest ekologiczny, drogi w eksploatacji i nie zapewni nam świeżego powietrza w domu.
Płytowy GWC zapewni komfort klimatyczny i wysoką jakość powietrza, lecz niestety koszty jego montażu są zbyt wysokie.
Jeżeli posiadamy wydają studnię wód powierzchniowych kombinacja rurowego GWC z tryskaczem schładzającym powietrze jest ciekawą propozycją. Nie tylko schłodzimy powietrze ale również oczyścimy je z zanieczyszczeń.
Gdy nie posiadamy studni glikolowy wymiennik ciepła przy niewielkich nakładach inwestycyjnych zapewni komfort klimatyczny w domu i jest również najbardziej energooszczędną opcją.
Więcej informacji i pytania na temat GWC na grupie Passion.House.