PL223095B1 - Grzebieniowy gruntowy wymiennik ciepła - Google Patents

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest grzebieniowy gruntowy wymiennik ciepła wykorzystujący geotermalną energię do podgrzania zimą lub schłodzenia latem powietrza, które przez niego przechodzi. Wynalazek ma zastosowanie szczególnie w instalacjach wentylacyjnych i klimatyzacyjnych.

Znany jest z polskiego opisu patentowego nr 128 261 bezprzeponowy gruntowy wymiennik ciepła i masy. Istota urządzenia składającego się z pionowych wlotów powietrza, których dolne części połączone z drenami powietrznymi za pośrednictwem akumulacyjnej warstwy gruntu o małym oporze przepływu i dużym współczynniku przewodzenia ciepła, polega na tym, że nad warstwą akumulacyjną umieszczona jest zraszająca instalacja połączona ze źródłem wody, oraz że nad warstwą akumulacyjną ułożona jest izolacyjna warstwa, która od góry przykryta jest gruntem. Dreny powietrzne połączone są z urządzeniem technologicznym.

Z polskiego opisu patentowego nr 206332 znany jest gruntowy wymiennik ciepła. Istota urządzenia polega na wykorzystaniu co najmniej jednej czerpni usytuowanej na powierzchni gruntu, połączonej u dołu z poziomym kanałem rozprowadzającym powietrze usytuowanym w żwirowym lub kamiennym złożu rozprowadzającym, które to złoże sąsiaduje jednostronnie z wymiennikiem w postaci żwirowego złoża akumulacyjnego. W dolnej części złota akumulacyjnego jest usytuowana rura drenażowa połączona ze szczelną studzienką zbiorczą umożliwiającą kontrolę poziomu wód grantowych i zbieranie nadmiaru wody z instalacji zraszającej umieszczonej ponad złożem akumulacyjnym lub wilgoci wydzielającej się z powietrza. Przenikające przez całą szerokość złoża akumulacyjnego powietrze jest kierowane do kanału usytuowanego nad żwirowym lub kamiennym złożem zbierającym sąsiadującym drugostronnie ze złożem akumulacyjnym, który to kanał stanowi ujęcie powietrza dla budynku. Z kanałem tym jest połączony wentylator ssący z tłumikiem. Instalacja zraszająca umieszczona ponad złożem akumulacyjnym wraz z tym złożem są przykryte izolacją termiczną i zarazem hydrologiczną, nad którą znajduje się warstwa gruntu. Złoża rozprowadzające, akumulacyjne i zbierające są wykonane w gruncie rodzimym.

W odmianie wykonania wynalazku gruntowy wymiennik ciepła może być wykonany jako dwukomorowy, czyli bateria pojedynczych wymienników opisanych wyżej.

Innym rozwiązaniem znanym z polskiego rynku, opisanym w opisie zgłoszeniowym wynalazku nr P. 378424 jest gruntowy wymiennik ciepła, wykorzystujący energię cieplną gruntu, zawierający przewody rurowe i kanały osadzone w konstrukcji nośnej. Na gruncie rodzimym poziomo i/lub pod małym nachyleniem uformowana jest warstwa materiałów przepuszczających powietrze tworząc, kanał cyrkulacyjny wymiennika ograniczony nośną płytą z wyprowadzonymi elementami dystansowymi i połączonymi z siatką konstrukcyjną osadzaną na siatce stabilizującej. Całość jest przebyta warstwą izolacyjną.

Grzebieniowy grantowy wymiennik ciepła według wynalazku składa się ze złoża wykonanego z warstwy grantu o małym oporze przepływu dla powietrza i dobrym współczynniku przewodzenia ciepłą korzystnie żwiru. Złoże posiada z jednej strony kolektor zasilający w powietrze, a z drugiej strony kolektor odbierający powietrze oraz korzystnie instalację drenażową i korzystnie instalację zroszeniową. Złoże okryte jest warstwą termoizolacyjną. Do kolektora zasilającego podłączone są dwa lub więcej perforowane kanały, ułożone poziomo lub z małym nachyleniem, a do kolektora odbierającego podłączone są dwa lub więcej perforowane kanały odbierające powietrze, umieszczone w złożu, ułożone poziomo lub z małym nachyleniem.

Kolektory zasilający i odbierający mają korzystnie przekrój kołowy.

W rozwiązaniu według wynalazku powietrze przechodzi przez złoże pomiędzy blisko siebie położonymi kanałami perforowanymi z kanału zasilającego do odbierającego. Przepływ powietrza następuje na całej długości kanałów perforowanych, równolegle pomiędzy każdą parą kanałów zasilającego i odbiorczego, co znacząco obniża prędkość przepływu powietrza. Krótka droga i mała prędkość przepływu powodują, że opór dla powietrza ze strony żwiru ulega znaczącemu zmniejszeniu. Pozwala to budować, dowolnie duże wymienniki (o wymiarach powyżej 10 x 10 m), co przekłada się na jego wydajność. Również wysokość wymiennika może ulec zmniejszeniu (nawet do 10 cm), co wpływa na zmniejszenie kosztów materiałów i robocizny oraz pozwala posadowić go płycej zagłębionego w gruncie i uniknąć ryzyka zalana przez wody gruntowe. Gruntowy wymiennik ciepła według wynalazku charakteryzuje się bardzo dużą odpornością na ściskania, co umożliwia instalowanie go pod płytą fundamentową budynku. Podczas pracy wymiennika na ziarnach żwiru osadza się rosa, która spłukuje zanieczyszczenia pobrane z powietrza na dno złoża, pozostawiając przestrzeń roboczą złoża czystą.

PL 223 095 B1

Nie ma tu potrzeby stosowania dokładnych filtrów wstępnych dla zasysanego powietrza. Kontakt powietrza z żwirem następuje na bardzo dużej powierzchni, co korzystnie wpływa na właściwości filtracyjne złoża.

Przedmiot wynalazku jest pokazany w przykładzie wykonania na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia gruntowy wymiennik ciepła w rzucie perspektywicznym, na fig. 2 pokazano przekrój prostopadły do osi kolektora zasilającego, a na fig. 3 pokazano detal połączenia kolektora i kanału perforowanego.

Grzebieniowy gruntowy wymiennik ciepła składa się z zagłębionego w rodzimym gruncie 6 złoża 5 wykonanego z gruntu o małym oporze dla przepływu powietrza, najkorzystniej żwiru. Z jednej strony złoża 5 znajduje się kolektor zasilający w powietrze 1, podłączony do czerpni 9. Do kolektora 1 podłączone są perforowane rury zasilające 2, przez ściany których może przepływać powietrze, umieszczone w złożu 5. Pomiędzy rurami rozprowadzającymi 2, umieszczone są perforowane rury odbierające powietrze 4, podłączone do kolektora odbierającego 3, z którego uzdatnione powietrze trafia do zasilania budynku w powietrze 10. Kolektor zasilający i odbierający ma w najniższym punkcie otwór do odpływu skroplin do złoża lub gruntu. Złoże 5 jest chronione poprzez owinięcie otuliną filtracyjna, najkorzystniej geowłókniną, przed zamuleniem rodzinnym gruntem. Nad złożem 5 jest zainstalowana instalacja zroszeniowa 8, która poprzez zraszanie wodą złoża 5 zwiększa jego przewodność cieplną i wydajność wymiennika. Ponadto nad złożem umieszczona jest izolacja termiczna 7. Wokół złoża 5 jest paska drenażowa 11.

Do kolektora 1 przymocowane są tuleje 12, przystosowane do wsunięcia w nie perforowanych rur 2. Rury perforowane posiadają otwory 13 umożliwiające przepływ powietrza przez ściany rur.

Claims (2)

Zastrzeżenia patentowe

1. Gruntowy wymiennik ciepła składający się ze złoża wykonanego z warstwy gruntu o małym oporze przepływu dla powietrza i dobrym współczynniku przewodzenia ciepła, korzystnie żwiru, przy czym złoże posiada z jednej strony kolektor zasilający w powietrze, a z drugiej strony kolektor odbierający powietrze oraz korzystnie instalację drenażową i korzystnie instalację zroszeniową, a także okryte jest warstwą termoizolacyjną, znamienny tym, że do kolektora zasilającego (1) podłączone są dwa lub więcej perforowane kanały (2), ułożone poziomo lub z małym nachyleniem, a do kolektora odbierającego (3) podłączone są dwa lub więcej perforowane kanały odbierające powietrze (4), umieszczone w złożu (2), ułożone poziomo lub z małym nachyleniem.

2. Gruntowy wymiennik ciepła według zastrz. 1, znamienny tym, że kolektory zasilający (1) i odbierający (3) mają przekrój kołowy.