Co to jest gruntowy wymiennik ciepła (GWC)

To system oparty na prostym zjawisku. Na głębokości około 1,5 metra pod powierzchnią ziemi temperatura gruntu jest przez cały rok praktycznie stała – w Polsce wynosi od 8 do 12°C. Nie ma znaczenia czy na zewnątrz jest -20°C czy +38°C. Grunt na tej głębokości po prostu tego nie czuje.

Gruntowy wymiennik ciepła, w skrócie GWC, wykorzystuje tę stabilność. Zasada działania jest następująca: elastyczne rury zakopuje się w ziemi wzdłuż szklarni lub tunelu foliowego. Na jednym końcu montuje się wentylator, który zasysa powietrze zewnętrzne i przepycha je przez te rury. Powietrze wędrując pod ziemią oddaje lub pobiera ciepło z gruntu, a na drugim końcu wylatuje do szklarni już wyrównane temperaturowo.

Jak to wygląda w praktyce

Do instalacji używa się elastycznych rur karbowanych wykonanych z polietylenu HDPE, który dobrze przewodzi ciepło i jest trwały przez dziesięciolecia. Wewnętrzna powłoka rur zawiera jony srebra, miedzi i cynku – działa antybakteryjnie i antygrzybicznie. To ważne w środowisku szklarni, gdzie wilgoć sprzyja chorobom. Skuteczność tej powłoki jest potwierdzona niezależnymi badaniami.

Rury zakopuje się z lekkim spadkiem 1-2% – jeden koniec na głębokości około 1,0 m, drugi na 1,5 m. Spadek jest potrzebny, żeby skropliny wody które mogą się tworzyć wewnątrz rur miały dokąd spłynąć. Na głębszym końcu montuje się kolektor odprowadzający skropliny do studzienki odwadniającej.

Dla szklarni lub tunelu o długości około 30 m i szerokości 6-7 m stosuje się zazwyczaj 3-4 oddzielne ciągi rur, każdy o długości zbliżonej do długości obiektu. Na każdym ciągu jest osobny wentylator. Całość podłączona jest do tablicy sterującej z zabezpieczeniami elektrycznymi, która pozwala zaprogramować system automatycznie. Wykopy wykonuje się minikoparką – nie jest to duże przedsięwzięcie budowlane. W mojej szklarni 4×10 m rury poprowadzono w układzie litery U poza jej obrysem – cały montaż zajął jeden dzień.

Co mówią dane z działającej instalacji

Zanim zdecydowałem się na montaż, chciałem zobaczyć twarde liczby – jak system GWC zachowuje się zimą przy prawdziwych mrozach. Trafiłem na dane z instalacji referencyjnej monitorowanej przez ponad 8 miesięcy w systemie Domoticz. Dwa wykresy dały mi do myślenia.

Wykres 1 – od czerwca 2020 do lutego 2021

Widać tu dwie linie: temperaturę zewnętrzną i temperaturę powietrza nawiewanego przez wymiennik. Latem, gdy na zewnątrz dochodziło do 35-38°C, wymiennik konsekwentnie dostarczał powietrze w granicach 18-22°C. Różnica sięgała 15-18°C. Jesienią obie linie zbiegają się – grunt i powietrze mają wtedy podobną temperaturę i wymiennik pracuje neutralnie. Zimą, przy mrozach do -10°C i niżej, nawiew utrzymywał się powyżej zera, najczęściej między 3 a 7°C.

Wykres 2 – tydzień w lutym 2021

To jest ten wykres który przekonał mnie najbardziej. Zewnętrznie temperatura wahała się w tym tygodniu od –15°C do –3°C. Na wykresie widać dwa ciągi: WENT_315 i WENT_400 – oznaczenia wentylatorów o różnej wydajności przepływu powietrza. WENT_315 trzymał przez cały tydzień 3–6°C, WENT_400 nieco więcej – 4-7°C. Wentylator o wyższej wydajności wymienia w tej samej jednostce czasu większą ilość powietrza, stąd minimalnie wyższe temperatury wylotowe. Przy -15°C na zewnątrz, do szklarni trafiało powietrze o temperaturze około +4–5°C. Bez grosza wydanego na ogrzewanie.

Moje dwa tygodnie z GWC

System GWC działa zarówno w tunelach foliowych jak i szklarniach z poliwęglanu – ja zamontowałem go w tej drugiej, o wymiarach 4×10 m (dokładnie w tej szklarni). Za wcześnie na jakiekolwiek podsumowania – jesień i zima dopiero pokażą jak instalacja radzi sobie w ekstremalnych warunkach.

Ale jedno już widzę. W ciepłe popołudnia temperatura w szklarni jest wyraźnie niższa niż była przed montażem. I przede wszystkim – bardziej stabilna. Nie ma gwałtownych skoków między rankiem a południem.

Dla pomidorów to ma konkretne znaczenie. Kwiaty pomidora opadają gdy temperatura skacze za gwałtownie – zanim zdążą zostać zapylone. Mniej zapylonych kwiatów to mniej owoców. Dalszy sezon pokaże resztę – na pewno o tym napiszę.

Jednego poranka, zanim wstawiliśmy do środka rozsady pomidorów (trzeba było przetestować system), pozwoliłem dojść temperaturze w szklarni do -1^o C. Włączyłem system, zaczął więc pobierać powietrze o tej temperaturze. Na wylocie było stabilne 5,5^o C. Im dłużej chodził system i powietrze w szklarni się nagrzewało, tym wyższa temperatura była na wylocie. Tak właśnie działa system geotermalny.

Jeśli chcesz dowiedzieć się więcej o instalacji gruntowego wymiennika ciepła do swojej szklarni lub tunelu foliowego, zajrzyj do naszego sklepu – znajdziesz tam kompletną instalację GWC – lub napisz na adres email, chętnie odpowiem na Twoje pytania.

Artykuł Gruntowy wymiennik ciepła w szklarni – czy to ma sens? pochodzi z serwisu MAM SZKLARNIE.