Gruntowy pionowy wymiennik ciepła to zamknięty system rur polietylenowych, w którym kursuje płyn glikolu monoetylenowego bądź propylenowego. W systemie tymże kierowane jest ciepło z terenu do parownika pompy ciepła. Tenże typ wymiennika ma formę jednej bądź podwójnej U-rury położonej w otworze. Temperatura terenu do głębokości 15-25 metrów ma wartość podobną do średniej rocznej temperatury powietrza. Poniżej głębokości 25 metrów występuje skok temperatury gruntu ( od 1,5 do 3,0 st C na wszelkie 100 metrów głębokości).
Reguła funkcjonowania gruntowego wymiennika ciepła
W gruntowym wymienniku ciepła (GWC) czyste powietrze jest orientacyjnie podgrzewane, nim dotrze do rekuperatora. Służy do tego bezpłatne, prawdziwe ciepło pobierane z terenu, jaki na głębokości poniżej 1 m ma poprzez pełny rok dodatnią temperaturę. Idące tamtędy zimne powietrze może się zatem nagrzać. Gdy czas kontaktu powietrza z terenem będzie odpowiednio duży, nagrzeje się ono do temperatury na tyle wysokiej, aby wymiennik rekuperatora nie zamarzł.
Czym jest pionowy, gruntowy wymiennik ciepła?
Dokładnie mówiąc pionowy, gruntowy wymiennik ciepła to rurka (sonda) wypełniona mieszanką stanowiącą przewodnik termiczny, opuszczona do dołu wiertniczego. Dookoła pionowych, gruntowych wymienników termicznych tworzy się lej temperaturowy co wywołuje szkodliwe wzajemne działanie termiczne na pobliskie wymienniki. Kiedy głębokość wymiennika przewyższy 100,0 m niewielkie odstępy tworzy się po zakończeniu geotechnicznej oceny terenu.
Wewnątrz rur kolektora znajduje się element chłodniczy (przeważnie płyn glikolu monopropylenowego), jakiego obieg wymagają pompy obiegowe dolnego źródła. Płyn chłodzi się w parownikach gruntowych pomp ciepła do temperatury mniejszej od temperatury terenu. Chłodniejszy płyn podgrzewa się od terenu, odbierając w tenże sposób moc termiczną oraz dostarczając ją do gruntowych pomp ciepła.
Pompa ciepła z wymiennikiem pionowym
Pompa ciepła zajmuje większy wskaźnik efektywności COP, kiedy rury wymiennika są zlokalizowane w ziemi pionowo – w otworach głębokości 40-150 m. Pochodzi to z tego, iż na głębokości poniżej 10 m temperatura terenu sięga poprzez cały rok mniej więcej 10o C – więc zimą o prawie dziesięć więcej aniżeli na głębokości 1,5 m. Zrobienie wymiennika pionowego jest natomiast znacznie droższe aniżeli poziomego. Są to pionowe odcinki rury tworzącej pętlę (rura idzie w dół odwiertu, na podłożu wraca oraz jest prowadzona w górę).
Kolektor pionowy uzyskuje ciepło z głębi Ziemi
Sondy pionowe, nazywane pionowymi kolektorami gruntowymi, to przeważnie rury z tworzywa syntetycznego znajdujące się w prostych odwiertach, których głębokość oraz wielkość uzależniona jest od mocy grzejnej pompy ciepła. Reguła funkcjonowania jest identyczna jak w kolektorze poziomym – w osobnym obiegu krąży niezamarzający roztwór, jaki odbiera ciepło z terenu i wód podziemnych oraz udostępnia je do pompy ciepła. W niskich częściach zebrane jest ciepło o właściwie stałej temperaturze poprzez cały rok. Zastosowanie tego zasobu to pewny oraz dobry sposób ocieplania wszelkich rodzajów domów.