 | | |
Jola i Andrzej długo nosili się z zamiarem zbudowania pod Warszawą domu letniego. Tak długo, że kiedy zabrali się do budowy, byli pewni: zbudujemy dom całoroczny.
– Widzieliśmy, z jakimi oporami nasi znajomi wracają jesienią do Warszawy – mówią. – Oni żałowali, że nie mogą w letnim domu mieszkać również zimą. To był jedyny powód powrotu. Mieszkać na wsi? – długo się wahaliśmy, aż w końcu taki pomysł bardzo nam się spodobał. Dom letni całoroczny... – opowiadają.
Wyszukali piękną działkę w pobliżu trasy na Katowice. Wybrali projekt domu parterowego z nieużytkowym poddaszem, z garażem w bryle budynku – o powierzchni 130 m². Budowali od maja 2003 roku, najmując różne firmy. Z jakością tych prac było różnie. Ekipa od fundamentów wykonała ławy niezgodnie z projektem. Trzeba było na jej koszt rozebrać budowlę i wytyczyć fundamenty na nowo. Ekipa od ścian do łączenia bloczków betonu komórkowego używała kleju jak zaprawy. Na budowie zbyt często słychać było takie dialogi:
– Tu miało być okno, a jest ściana!
– Tak? A to się wytnie...
Jola i Andrzej do późnej jesieni mieszkali na budowie w przyczepie kempingowej. Musieli poświęcić maksimum energii, by kontrolować postęp robót i zapobiegać błędom. Zwłaszcza że inspektor nadzoru nie sprawdził się, bo trzymał sztamę z wykonawcą. Budowali bez kredytu. Najpierw z myślą, że po stanie surowym będą gromadzić gotówkę na kolejny etap. Wydali 100 tys. zł. Jesienią podjęli decyzję o sprzedaży mieszkania w mieście. Tak zrobili, przesądzając i koniec budowy w marcu 2004 roku, i definitywną przeprowadzkę na wieś.
O swoim doświadczeniu mówią, używając terminu po części budowlanego: – Budowa nas scementowała.
Nasi inwestorzy pracują w telekomunikacji. To istotna informacja, bo zainteresowania techniczne miały decydujący wpływ na charakter tego domu. Miał być tani w eksploatacji, dlatego zainwestowali w bardzo dobre ocieplenie – ściany z betonu komórkowego 24 cm zostały obłożone styropianem grubości 16 cm.
Jola i Andrzej zrezygnowali z wyposażenia go w wodną instalację centralnego ogrzewania.
Ogrzewanie bez grzejników
 | |  |
| Wkład kominkowy obudowany dobrze akumulującymi ciepło kaflami, dzięki którym grzeje jeszcze kilkanaście godzin po wygaszeniu paleniska. Autor: Andrzej T. Papliński | | Tym kanałem powietrze niezbędne do palenia doprowadzane jest z zewnątrz bezpośrednio do kominka. Autor: Andrzej T. Papliński |
Podstawowym źródłem ciepła w domu jest kominek z systemem DGP (dystrybucji gorącego powietrza). Wyposażono go we wkład kominkowy o mocy 18 kW. Jest obudowany dobrze akumulującymi ciepło kaflami. Główny kanał instalacji DGP poprowadzony jest znad wkładu na strych. Tam znajduje się wentylator z bezstopniową regulacją wydajności oraz filtr powietrza. Za filtrem rura łączy się przez skrzynkę rozprężną z kanałem nawiewnym wychodzącym z centrali wentylacyjnej. Przed skrzynką na obydwu kanałach zamontowano przepustnice regulacyjne, które służą także do odcinania przepływu powietrza, kiedy jedno z urządzeń nie pracuje.
Do palenia w kominku potrzebny jest dopływ znacznej ilości powietrza. Aby uniknąć wychładzania salonu, Andrzej doprowadził powietrze z zewnątrz bezpośrednio do kominka specjalnym przewodem umieszczonym pod podłogą.
Kominek nie był tani. Sam wkład kosztował wprawdzie 3 tys. zł, ale jego obudowa 7 tys. zł, z czego kafle 4 tys. zł. Mimo dużych wydatków inwestorzy są bardzo zadowoleni. Kafle są ciepłe jeszcze 12 godzin po wygaszeniu paleniska. Jola i Andrzej spędzają najwięcej czasu w salonie, więc cieszą się z tego, że mają tu taki piecyk.
Uzupełnieniem kominka jest elektryczne ogrzewanie podłogowe. W mniejszej łazience ułożono kable grzejne o mocy 300 W, w większej o mocy 500 W, w kuchni – 700 W.
I to jeszcze nie koniec. Kominek z systemem DGP współpracuje z instalacją wentylacji mechanicznej z odzyskiem ciepła i z wymiennikiem gruntowym. Zadaniem wymiennika jest wstępne ogrzanie (zimą) lub ochłodzenie (latem) powietrza z zewnątrz. Wszystko po to, by zimą zmniejszyć koszty ogrzewania, a latem poprawić komfort. Przyjrzyjmy się tym urządzeniom.
 |
| Schemat instalacji DGP i wentylacyjnej z gruntowym wymiennikiem ciepła w domu Joli i Andrzeja. Autor: Agnieszka Sternicka , Marek Sternicki |
Jak powstał wymiennik gruntowy
Wykop. Był dość głęboki, w odległości kilku metrów od domu. Andrzej zaczął kopać sam, ale sił i cierpliwości nie starczyło mu na całość prac. Wykop o głębokości od 1 do 1,4 m miał 8 m, gdy zamówił koparkę. Jej właściciel zażyczył sobie 8 zł za metr wykopu wraz z późniejszym zasypaniem. Po paru godzinach wykop miał już długość 40 m i głębokość na końcu 2,4 m. Ułożono w nim i zasypano plastikową rurę kanalizacyjną o średnicy 20 cm. Różnica wysokości na początku i końcu wykopu umożliwiła zachowanie spadku. Dzięki takiemu zabiegowi pojawiające się wewnątrz instalacji skropliny spłyną do specjalnej studzienki o głębokość kilkudziesięciu centymetrów. Wszystkie prace wykonano jednego dnia.
Czerpnia i studzienka. Na końcu wykopu średnicę rury zwiększono do 25 cm, aby zmniejszyć prędkość przepływu powietrza. W tym miejscu został podłączony trójnik, z którego skierowano do góry pionową rurę o średnicy 25 cm.
Jest to czerpnia powietrza, której wlot znajduje się około 1,5 m nad ziemią. Andrzej zabezpieczył go materiałem pełniącym funkcję filtra, a w przyszłości zrobi nad nim daszek. Drugi wlot trójnika skierowany jest w dół, do studzienki, w której – jak już wyjaśniliśmy – gromadzą się skropliny spływające z wymiennika oraz woda dostająca się w czasie deszczu przez nieosłoniętą daszkiem czerpnię. Do tej pory nie było potrzeby opróżniania studzienki – poziom wody nigdy nie sięgał wlotu do wymiennika. Gdyby tak się stało, Andrzej ma w pogotowiu przenośną pompę – wypompowanie wody nie zajęłoby wiele czasu.
Ośmiometrowy odcinek wymiennika przed wejściem do budynku znajduje się na głębokości od 1,4 do 1 m – blisko granicy strefy przemarzania gruntu. Aby ograniczyć straty ciepła, rura została zaizolowana od góry 5-centymetrową warstwą styropianu FS 20 zabezpieczonego folią.
Całkowity koszt instalacji poza budynkiem wyniósł 1500 zł, z czego 300 zł to koszt pracy koparki. Reszta to cena materiału.
 | |  |
| Czerpnia powietrza układu wentylacji z gruntowym wymiennikiem ciepła. Autor: Andrzej T. Papliński | | Wlot jest zabezpieczony filtrem, który, jak widać, jest potrzebny. Andrzej zrobi nad nim jeszcze daszek. Autor: Andrzej T. Papliński |
 | |  |
| Tą rurą powietrze z wymiennika gruntowego transportowane jest przez garaż na strych, do centrali wentylacyjnej. Garaż jest nieogrzewany, więc rurę trzeba będzie zaizolować. Autor: Andrzej T. Papliński | | Nad drzwiami garażu wykonano drugą czerpnię powietrza używaną wtedy, kiedy wymiennik gruntowy jest odłączony. Autor: Andrzej T. Papliński |
Jak wykonano instalację wentylacyjną
Do domu przez garaż. Rura wymiennika gruntowego wchodzi do budynku pod podłogą garażu. W tym miejscu jej średnica jest już zredukowana do 16 cm i nie jest ona zaizolowana (w przyszłości trzeba będzie to zrobić!). Przez garaż przechodzi na strych znajdujący się nad całym budynkiem. Nad bramą garażową jest druga czerpnia powietrza wykorzystywana wiosną i jesienią, kiedy temperatura zewnętrzna wynosi od kilku do kilkunastu stopni. Wtedy wymiennik gruntowy jest odłączony, bo niepotrzebnie schładzałby powietrze, kiedy w domu potrzebne jest ciepło.
Centrala na strychu. Na strychu znajduje się centrala wentylacyjna z rekuperatorem. Wszystkie kanały ułożone są swobodnie na podłodze. Poddasze jest nieużytkowe, więc nikomu tu nie przeszkadzają. Wychodzący z rekuperatora kanał nawiewny połączony jest z kanałem transportującym gorące powietrze ze znajdującego się w salonie na parterze kominka z systemem DGP. Oba strumienie powietrza łaczą się w specjalnej skrzynce rozprężnej.
Niestety, instalacja nie jest prawidłowo wyregulowana – mieszkańcy nie mogą korzystać jednocześnie z rekuperatora i kominka z DGP. Jedno z urządzeń zakłóca pracę drugiego, a wyregulowanie systemu okazało się bardzo trudne.
Kanały na podłodze. Instalacja rozprowadzająca powietrze zarówno z rekuperatora, jak i z kominka wykonana jest z elastycznych kanałów aluminiowych zaizolowanych wełną mineralną grubości 4 cm. Powietrze nawiewane jest do każdego z trzech pokoi oraz do salonu. Kanały wywiewne, do których gorące powietrze z pewnością się nie dostanie, wykonane są z tworzywa sztucznego.
Nawiewniki umieszczone w suficie, w pobliżu okien, podłączone są szeregowo do długiego kanału prowadzonego na strychu wzdłuż ścianki kolankowej domu. Taki sposób rozprowadzenia powietrza wymaga starannego wyregulowania przepływu, aby cały strumień nie wydostawał się przez pierwszy nawiewnik – umieszczony najbliżej wentylatora. Opisywana instalacja została wyregulowana na oko – mieszkańcy nie są zadowoleni z jej wydajności.
Wyciąg powietrza zaprojektowano w ten sposób, że wywiewniki usuwają je z kuchni, łazienek i pomieszczenia gospodarczego. Powietrze trafia do kanału na strychu. Przechodząc przez rekuperator, oddaje ciepło, które ogrzewa powietrze nawiewane.
Wyrzutnia. Kanał wyrzutowy z centrali wentylacyjnej poprowadzony jest do garażu – tam kończy się wyrzutnią. Dlaczego? Po to, by zimą nieco ogrzać to pomieszczenie. Nawet po przejściu przez rekuperator powietrze wychodzące z domu jest cieplejsze niż na zewnątrz. Jest to rozwiązanie dopuszczalne; garaż jest pomieszczeniem, w którym ludzie przebywa- ją przez krótki czas. Warunkiem jest szczelne oddzielenie garażu od pomieszczeń mieszkalnych – drzwi między domem i garażem muszą być szczelne. Konieczna jest też wentylacja garażu.
 | |  | |  |
| Serce układu wentylacji mechanicznej – umieszczona na strychu centrala wentylacyjna z odzyskiem ciepła. Z lewej strony widoczny jest filtr i wentylator systemu DGP. Autor: Andrzej T. Papliński | | Anemostaty talerzowe są jednocześnie elementem nawiewnym i regulacyjnym instalacji wentylacyjnej. Autor: Andrzej T. Papliński | | Kratka w suficie to wyrzutnia, którą do garażu jest wywiewane powietrze usuwane z części mieszkalnej domu. Autor: Andrzej T. Papliński |
Jak działa wentylacja
Centrala wentylacyjna w domu Joli i Andrzeja ma wydajność regulowaną pięciostopniowo.
Na najwyższym biegu przetłacza 500 m³/h powietrza, będąc w stanie pokonać opory przepływu na poziomie 100 Pa – tak wynika z danych technicznych.
Jeśli rzeczywiste opory są większe, maleje strumień przetłaczanego powietrza. Długi wymiennik gruntowy, z licznymi załamaniami rury, oraz niewielka średnica kanałów wentylacyjnych powodują zwiększenie oporów, czyli spadek wydajności centrali. Z jej charakterystyki wynika, że wzrost oporów do 350 Pa (to całkiem realna wartość w tej instalacji) spowoduje spadek wydajności do 350 m³/h.
W ciągu dnia centrala pracuje na piątym biegu, na noc przełączana jest na drugi – pracuje wtedy bardzo cicho i nie przeszkadza zasypiającym mieszkańcom.
Kiedy rozmawialiśmy w salonie, nie słyszeliśmy w ogóle szumu wentylacji, mimo że centrala pracowała z pełną wydajnością.
Koszt wykonania instalacji wentylacyjnej wyniósł około 12 tys. zł, z czego 4,9 tys. zł to koszt centrali z odzyskiem ciepła, 4,5 tys. zł – kanałów i akcesoriów wentylacyjnych, a reszta to koszt robocizny.
Na razie wiemy, jak spisywała się instalacja wiosną i latem (do końca lipca). Sprawdziliśmy, że przy temperaturze powietrza zewnętrznego 27°C temperatura powietrza nawiewanego do pomieszczeń wynosiła 22°C.
Strumień powietrza wentylacyjnego był stosunkowo niewielki – chłód w pobliżu nawiewników był odczuwalny, ale w całym pomieszczeniu przy silnym nasłonecznieniu trudno o utrzymanie komfortu cieplnego.
Już po naszym spotkaniu producent centrali wentylacyjnej przysłał serwisantów w celu przeprowadzenia dokładnych pomiarów instalacji wentylacyjnej.
Pomiary przepływów powietrza w systemie potwierdziły spostrzeżenia: konieczna jest powtórna regulacja. Poprzednią wykonano, zanim do systemu został włączony wymiennik gruntowy.
Czy sprawdzi się system ogrzewania?
Przed inwestorami pierwsza zima. Poprzedniej, w czasie prac wykończeniowych, bez trudu udawało się utrzymać żądaną temperaturę. Jeśli będzie za chłodno, Andrzej zamierza zainstalować dodatkowe urządzenie: nadmuchowy piec gazowy do ogrzewania powietrznego. Na razie jednak gaz nie został doprowadzony na działkę. Zakład gazowniczy oszacował koszt doprowadzenia na 60 tys. zł, z czego 40 tys. zł mieliby zapłacić inwestorzy. Trzeba się dogadać z sąsiadami, aby wspólnie pokryć koszt budowy przyłącza. W najgorszym razie: – Będziemy włączać przenośny grzejnik elektryczny – mówią inwestorzy.
Czy łączyć DGP i wentylację z odzyskiem ciepła?
W domu Joli i Andrzeja układ połączony jest w taki sposób jak na rysunku.
Oba wentylatory – ten od systemu DGP i ten od centrali wentylacyjnej – wtłaczają powietrze do skrzynki rozprężnej, z której następnie jest ono wypychane do kanału nawiewnego.
Warto wiedzieć, że skrzynka, zwłaszcza zamontowana na kanale tłocznym (za wentylatorem), wywołuje silne turbulencje, które powodują znaczne opory przepływu powietrza, czego skutkiem jest spadek wydajności wentylacji.
Problem ze współpracą obu systemów polega na tym, że wentylatory pracują ze zmienną wydajnością. Jeśli większą ma wentylator w centrali – wypycha powietrze w kierunku kominka i odwrotnie. Gdyby nawiewały powietrze stale z tą samą siłą, układ funkcjonowałby poprawnie. Wtedy za pomocą przepustnic można by wyrównać ciśnienie w kanałach, tak aby oba strumienie powietrza wpadały do skrzynki z podobną siłą i jeden nie utrudniał wlotu drugiemu.
Niestety tak nie jest. Wentylator systemu DGP pracuje z wydajnością regulowaną płynnie. Im więcej ciepła chcemy dostarczyć do pomieszczeń, tym większa musi być jego wydajność. Kiedy w kominku się nie pali, wentylator nie pracuje. Centrala wentylacyjna działa cały czas, ale w dzień pracuje z maksymalną wydajnością, a w nocy jest przełączana na niższy bieg.
Aby przedstawiony układ funkcjonował poprawnie przy każdej kombinacji wydajności wentylatorów, należałoby zastosować przepustnice regulacyjne przestawiane automatycznie, sterowane czujnikami ciśnienia w kanałach. Teoretycznie jest to możliwe, w praktyce trudne i kosztowne. Korzyści finansowe wynikające z zastosowania rekuperacji mogłyby nigdy nie pokryć zwiększonych nakładów inwestycyjnych. Z pewnością łatwiej i taniej jest ułożyć o kilkadziesiąt metrów kanałów więcej i zrobić dwie niezależne instalacje. Niezawodność takiego systemu będzie z pewnością większa.
 |
| W ten prosty, choć niezbyt skuteczny sposób połączono system DGP z wentylacją mechaniczną. Autor: Agnieszka Sternicka , Marek Sternicki |
Zdaniem instalatora: wymiennik gruntowy – czy było warto?
Uważa się, że wymiennik gruntowy jest w stanie latem poprawić w domu komfort cieplny. Powietrze nawiewane do pomieszczeń, przepływając przez podziemny kanał, schładza się, zatem dom jest klimatyzowany.
Zobaczmy, jak to działa w salonie Joli i Andrzeja. Przyjmijmy, że przebywają w nim dwie osoby i działają urządzenia elektryczne o mocy 200 W. Zakładamy, że przy temperaturze zewnętrznej 30°C chcemy w nim utrzymać 25°C. Z obliczeń wynika, że w takich warunkach trzeba w tym celu dostarczać 4 kW energii „chłodniczej”. Zmierzono, że rurowy wymiennik gruntowy o długości 40 m ułożony prawie 2 m pod powierzchnią terenu chłodzi powietrze od 27°C do 22°C, czyli o 5°C. Załóżmy nawet, że przy temperaturze zewnętrznej 30°C schłodzi je o 6°C, czyli do 24°C.
Ilość energii dostarczanej przez wymiennik gruntowy można obliczyć ze wzoru:
Q = V · r · c · Δ tV – strumień przetłaczanego przez wymiennik powietrza: 350 m³/h, czyli 0,1 m³/s,
r – gęstość powietrza: 1,2 kg/m³,
c – ciepło właściwe powietrza: 1 kJ/(kg·K),
Δ t – różnica temperatury powietrza na wlocie do wymiennika i nawiewanego do pomieszczenia, w tym przypadku 6°C.
Po podstawieniu do wzoru powyższych wartości otrzymujemy:
Q = 0,1 · 1,2 · 1 · 6 = 0,72 kW
Do salonu nawiewane jest mniej więcej 2/5 całkowitej ilości powietrza (reszta jest nawiewana do pozostałych pomieszczeń), czyli dostarczane jest 0,29 kW energii.
Wniosek: 0,29 kW to zaledwie 7% niezbędnej energii. Odczuwanie działania takiego „klimatyzatora” jest możliwe właściwie tylko bezpośrednio w strumieniu nawiewanego powietrza, pod nawiewnikiem.
Jednak wymiennik miał służyć przede wszystkim do ogrzewania powietrza zimą. Nie mieliśmy okazji sprawdzić, o ile stopni podniesie się temperatura powietrza po przejściu przez wymiennik, ale można przypuszczać, że przy różnicy temperatury powietrza i gruntu takiej jak latem, czyli około 22°C, temperatura powietrza wzrośnie o 6°C. Wobec stałej temperatury gruntu (8°C) tak duża różnica temperatury ma miejsce, kiedy na zewnątrz jest -14°C. W praktyce częściej jest to jednak około 0°C, a wtedy przy takiej sprawności wymiennika należy się spodziewać, że ogrzeje on powietrze nie więcej niż o 2 do 3°C. Przy strumieniu powietrza 350 m³/h daje to najwyżej 0,36 kW oszczędności. To około 3% całkowitego zapotrzebowania na ciepło do ogrzewania domu. Jeśli rocznie na ogrzewanie wydajemy 3000 zł, to taki wymiennik pozwoli zaoszczędzić 90 zł, zatem zwróci się po 17 latach.
Większe oszczędności energii są możliwe, jeżeli przez wymiennik przepływa większy strumień powietrza, ale i koszt takiej instalacji jest większy. Aby osiągnąć wyższą sprawność wymiennika, rurę kanakizacyjną trzeba by zastąpić bardziej zaawansowanym rozwiązaniem.
 |
| Salon w domu Joli i Andrzeja; powierzchnia około 30 m², wysokość 2,8 m, duże okna do samej podłogi: trzy od południa, jedno od wschodu. Autor: Agnieszka Sternicka , Marek Sternicki |
Brak komentarzy:
Prześlij komentarz