Menu

Wymiennik Geostrong

Wiadomości wstępne

Wymiennik gruntowo-powietrzny Geostrong zaliczany jest do konstrukcji tzw. bezprzeponowych, w których powietrze kontaktuje się bezpośrednio z gruntem. Z uwagi na modułowy sposób budowy i łączenia gruntowy wymiennik ciepła GEOSTRONG może wykorzystywany być do obróbki powietrza wentylacyjnego od najmniejszych wielkości do każdej potrzebnej dla danego obiektu. Przy dużych wydajnościach powyżej 10 000 m³/godz poszczególne moduły łączyć należy w system. Jedynym ograniczeniem, które należy brać pod uwagę przy projektowaniu GWC o dużych wydajnościach nie jest sam wymiennik lub połączony system wymienników lecz możliwość wykonania kanałów transportowych o wymaganym przekroju od wymienników do miejsca przeznaczenia.   

GWC GEOSTRONG wykonany jest w całości z PE lub z PP zarówno w wersji standard oraz w wersji antybakteryjnej, antywirusowej i antgrzybicznej. W tej wersji wykonana jest reszta elementów łącznie z kolektorami i kanałami od czerpni oraz kanałami do miejsca przeznaczenia np. do centrali wentylacyjnej.  Czerpnia wykonana może być w całości z termoformowanych płyt PE i PP w wersji antybakteryjnej, antywirusowej i antygrzybicznej. Czerpnie mogą być wykonane również z blachy chromoniklowej, kwasowej lub ocynkowanej malowanej proszkowo. Czerpnia może być wyposażona w filtr antybakteryjny, antywirusowy i antygrzybiczny klasy EU 4 lub standard.  

Wymiennik GEOSTRONG zarówno w wersji standard oraz w wersji antybakteryjnej, antywirusowej i antgrzybicznej produkowany jest w procesie termoformowania z płyt PE lub PP z warstwami zabezpieczającymi naniesionymi już w procesie koekstruzji w trakcie wytłaczania płyt. Produkcja samego wymiennika, gdzie zachodzi wymiana termodynamiczna polega na
termoformowaniu modułów o wymiarach 210 cm długości i 120 cm szerokości. Każdy moduł składa się z ośmiu kanałów - połówek rury o średnicy wewnętrznej 11,5 cm. Ilość modułów zarówno na szerokość jak i na długość jest dobrana do wielkości przepływu powietrza. Każda z połówek rur ma dziewięć przetłoczeń spiralnych do wewnątrz wokół swojego półkola. Oprócz
przetłoczeń spiralnych jest wykonane sześć przetłoczeń (karbów) do wewnątrz od góry. Celem przetłoczeń spiralnych jest uzyskanie zawirowania powietrza wokół osi przepływu, czyli zmuszenie powietrza do zejścia na podłoże np. żwirowo piaskowe, gdzie następuje największa wymiana cieplna. Celem przetłoczeń (karbów) od góry jest maksymalne zakłócenie
laminarnego przepływu powietrza. Dzięki takim rozwiązaniom przepływ powietrza laminarny zamienia się w turbulentny co owocuje bardzo dobrą wymianą cieplną, gdyż cała objętość powietrza przepływającego przez wymiennik GEOSTRONG ma bezpośredni kontakt z gruntem. Gruntowy wymiennik ciepła GEOSTRONG dzięki swojej prostej konstrukcji a zarazem dobraniu
minimalnej prędkości przepływu powietrza generuje bardzo małe opory powietrza transportowanego.
  

    ozepom401.jpg

Rys. Pojedynczy moduł wymiennika Geostrong.

 

Wymiary modułu

ozepom402.jpgIlość modułów zarówno na szerokość jak i na długość jest dobrana do wielkości przepływu
powietrza. 
Wszystkie moduły połączone są z jednej strony z kolektorem rozdzielającym a z drugiej z kolektorem zbiorczym. W kolektorach wycięte sa półkoliste otwory, do których wsunięte są poszczególne moduły wymiany termodynamicznej. Wycięte otwory w kolektorach mają taki wymiar, aby moduły były wsuwane bardzo ciasno nie pozostawiając praktycznie żadnej wolnej szczeliny pomiędzy pojedynczym półłukiem a wyciętym otworem. Wycięcia w kolektorach wykonywane są precyzyjnie na urządzeniach sterowanych
CNC. Połączenia modułów i kolektora uszczelnia się i łączy dodatkowo atestowaną masą plastyczną przeznaczoną do
uszczelniania połączeń kanałów wentylacyjnych.

 

U dołu zdjęcie wymiennika w całości.

 

 

 

 

 

ozepom403.jpg
 

Zasada działania wymiennika Geostrong

 

Powietrze poprzez czerpnię z filtrem dostaje się kanałem wentylacyjnym do kolektora rozdzielającego. Z kolektora rozdzielającego powietrze dostaje sie do poszczególnych połówek kanałów, gdzie zachodzi wymiana termodynamiczna. Po przejściu przez całą długość wymiennika powietrze dostaje się do kolektora zbiorczego skąd transportowane jest rurociągami do miejsca przeznaczenia.
Każda z połówek rur o długości 210 cm ma na swojej długości przetłoczenia spiralne do wewnątrz wokół swojego półkola. Oprócz przetłoczeń spiralnych są przetłoczenia (karby) do wewnątrz od góry. Celem przetłoczeń spiralnych jest uzyskanie zawirowania powietrza wokół osi przepływu, czyli zmuszenie powietrza do zejścia na podłoże, gdzie następuje poprzez zjawisko dyfuzji największa wymiana cieplna. Celem przetłoczeń (karbów) od góry jest maksymalne zakłócenie laminarnego przepływu powietrza. Dzięki takim z pozoru prostym rozwiązaniom przepływ powietrza laminarny jest zaburzony i zamienia się w turbulentny co owocuje bardzo dobrą wymianą cieplną.

Oprócz wymiany cieplnej z podłożem następuje wymiana cieplna ze wszystkich stron wymiennika, gdyż poprzez wylane stopy betonowe, które na całej powierzchni otaczają każdy kanał transportujący powietrze zachodzi przepływ temperatur od podłoża. Zaletą i szczególną cechą wymiennika GEOSTRONG, której nie posiadają inne systemy jest bezpośrednia wymiana cieplna poprzez dyfuzję z podłożem z możliwością dodatkowego odzysku ciepła poprzez betonową ściankę konstrukcji od góry wymiennika. Podobna wymiana poprzez przenikanie ciepła przez ściankę rury zachodzi w wymiennikach rurowych.

ozepom404.jpg

 

ozepom405.jpg


Podczas pomiarów w okresie zimowym nawet przy temp. od -17ºC do -20ºC utrzymujących się przez kilka dni powietrze na wyjściu z wymiennika nigdy nie miało temperatur ujemnych. Dla wymienników montowanych w obrysie fundamentów temperatury za wymiennikiem wynosiły od +1ºC do +4ºC. W okresie letnim przy temperaturach w ciągu kilku kolejnych dni
od +32ºC do + 35ºC powietrze na wyjściu z wymiennika osiągało temp od 14ºC do max 17ºC. W okresie letnim następuje w wymienniku wytrącanie wilgoci z powietrza i skropliny samoczynnie odprowadzane są do podłoża wymiennika. W okresie zimowym przy niskich temperaturach następuje samoczynne dowilżanie powietrza z gruntu. Obniżenie wilgotności
powietrza latem i dowilżenie zimą w zdecydowany sposób poprawia komfort wewnątrz pomieszczeń do których jest ono doprowadzane.

 

ZAGROŻENIE WODAMI GRUNTOWYMI
Jedynym zagrożeniem dla wymiennika GEOSTRONG jest występowanie wód gruntowych, co jest wadą wszystkich wymienników bezprzeponowych. Tam, gdzie występują wody gruntowe na stałym poziomie zagrażającym pracy wymiennika należy nie montować GWC bezprzeponowego tylko szczelny rurowy. Mając na uwadze zagrożenie nagłym, ale krótkim
okresowym podniesieniem wód gruntowych lub nagłym napływem wód opadowych i z roztopów można wykonać drenaż kontrolny wymiennika. Koszty wykonania drenażu kontrolnego są niewielkie w stosunku do kosztów zakupu całego
wymiennika. Wieloletnia praktyka w zakresie montażu GWC różnych systemów pokazuje, że nawet najprostszy drenaż w sytuacji okresowego podniesienia poziomu wód gruntowych spełnia swoje zadanie doskonale. Wykonać można tylko jedną studzienkę drenarską i należy zawsze umieścić ją poniżej najniższego poziomu posadowienia wymiennika w miejscu, gdzie
jest wygodny montaż pompki oraz dostęp do wizualnej kontroli. Z drenażu kontrolnego można zrezygnować, kiedy np. GWC jest montowane w obrysie fundamentów a cały obiekt jest wokół otoczony opaską drenarską. Drenaż kontrolny może nie
być montowany również tam, gdzie istnieje pewność, że z tytułu np. piaszczystego lub dobrze przepuszczającego wodę podłoża nie będzie zagrożenia wodami gruntowymi. Jeżeli montujemy drenaż kontrolny to należy całą powierzchnię podłoża ułożyć ze spadkiem ok 3% w kierunku jednego z rogów wymiennika, gdzie znajdować się będzie studnia kontrolna. Kanały od czerpni powietrza do wymiennika oraz od wymiennika do centrali należy ułożyć ze spadkiem 1,5 -2 %. Kierunek spadku kanałów zawsze wykonujemy do wymiennika tak, aby można było odprowadzić ewentualne skropliny do gruntu pod wymiennikiem.


MONTAŻ WYMIENNIKA GEOSTRONG ORAZ MONTAŻ DRENAŻU KONTROLNEGO
Z uwagi na prosty montaż istnieje możliwość wykonania tych prac przez inwestora lub każdą
firmę budowlaną. Gruntowy wymiennik ciepła GEOSTRONG można montować w obrysie fundamentów a także na terenie zewnętrznym poza obiektem. Z uwagi na fakt, że wymiennik może przenosić obciążenia
nawet powyżej 400 t/m² nie ma żadnych zastrzeżeń co do głębokości posadowienia oraz z tytułu jakiegokolwiek nacisku. Zarówno przy montażu w obrysie fundamentów jak i na terenie zewnętrznym prace montażowe rozpoczynać należy od przygotowania podłoża. Pierwszą czynnością jest wytyczenie obrysu dla danego wymiennika zgodnie z wymiarami podanymi w załączonej do każdego wymiennika DTR. Podłoże powinno być wyrównane i dno wykopu powinno być większe o ok 0.4 m z każdej strony od zaprojektowanej powierzchni wymiennika. Poza obrębem poniżej posadowienia wymiennika można w miarę potrzeb ułożyć drenaż kontrolny (fot. u dołu)

ozepom406.jpg

 

Bez znaczenia jaką nośność ma grunt rodzimy bezwzględnie należy zagęścić całą powierzchnię przed nawożeniem podłoża żwirowo piaskowego lub innego np. mieszanki dolomitu o granulacji 0 -31,5 mm. Rodzaj podsypki pod wymiennikiem nie ma znaczenia, warunkiem jest tylko to, aby warstwa tego podłoża była wyrównana i zagęszczona. Takie podłoże wykonuje się bardzo dobrze z mieszanki dolomitu lub innych kruszyw naturalnych o granulacji 0 -31,5mm. W przypadku, kiedy wykonujemy podłoże żwirowo-piaskowe stosujemy żwir o granulacji 10 -28 mm i mieszamy z piaskiem w stosunku trzy części piasku i jedna część żwiru. Warstwa podłoża jest jedynie warstwą wyrównawczą a jej celem jest wyrównanie miejsca ułożenia GWC.
ozepom407.jpgPo dokładnym wymieszaniu żwirowo-piaskowego lub nawiezieniu innej mieszanki na podłoże
pod wymiennik należy równomiernie rozgarnąć na całej przestrzeni pod wymiennikiem
minimum 30 cm po każdej stronie poza brzegami samego wymiennika. Po wyrównaniu podłoża
należy zagęścić całe podłoże zagęszczarką płytową. Na tak zagęszczone i wyrównane podłoże należy ułożyć geosiatkę komórkową.

 

Geosiatka komórkowa to rozwiązanie pozwalające na kilkukrotne zwiększenie nośności gruntu przy zastosowaniu stosunkowo cienkiej warstwy tłucznia lub pospółki żwirowo piaskowej. Geosiatkę komórkową stosuje się w celu zwiększenia nośności podłoża i poprzez to uzyskanie możliwości dużych obciążeń od góry wymiennika GEOSTRONG. Zastosowanie Geosiatki Komórkowej jako podłoża powoduje kilkukrotne zwiększenie nośności gruntu pod gruntowym bezprzeponowym wymiennikiem ciepła.
Rozwiązania z zastosowaniem Geosiatki Komórkowej do stabilizacji podłoża stosowane są z powodzeniem przy wykonywaniu np. pobudowy dróg i autostrad w celu zwiększenia nośności gruntów niestabilnych, gruntów torfiastych lub gruntów słabonośnych.
Ułożoną geosiatkę komórkową zasypać należy tłuczniem o granulacji 0 do 31,5 mm lub pospółką żwirowo-piaskową. Po zagęszczeniu lekką zagęszczarką o wadze ok. 80 – 120kg, ułożyć należy na wyrównanej powierzchni nad geosiatką komórkową siatkę przeciwko kretom i gryzoniom. Siatkę należy układać z "zakładką" min 5cm. Po ułożeniu siatek należy przymocować je do podłoża załączonymi do zestawu szpilkami. Zadaniem siatek jest zabezpieczenie niekontrolowanego wejścia kretów i innych gryzoni do wymiennika. Jedyną drogą ingerencji gryzoni dla wymiennika GEOSTRONG jest przestrzeń od dołu wymiennika i tą drogę zabezpieczają siatki. Cały wymiennik spoczywa szczelnie na siatkach i został tak
zaprojektowany, aby z żadnej strony nie było szczeliny którą gryzonie mogłyby dostać się do wnętrza wymiennika. Po ułożeniu siatek można przystąpić do układania modułów wymiennika.

Wszystkie moduły mają taką samą budowę i rozmiary.
Wymiennik zaczynamy układać od ułożenia jednego z kolektorów. Do kolektora wsuwamy w wykonane już otwory moduły wymiany termodynamicznej o długości 2,1 m i szerokości 1,2m. Wszystkie pozostałe moduły o długości 2,1 m są łączone na 5 cm zakładkę (wykonane wytłoczenia regulują tą 5 cm odległość). Każdy z modułów ma końcówkę "męską" i "żeńską". ozepom408.jpg

Montaż jest wyjątkowo prosty. Wszystkie moduły mają te same wymiary i wręcz niemożliwe
jest dokonanie pomyłki. Moduły o długości 2,1 m w trakcie montażu wsunąć należy do
kolektora na głębokość 5 cm. Wszystkie moduły, które na długość leżą obok siebie dotykając
się krawędziami należy połączyć od góry taśmą klejącą, która jest w zestawie. Zastosowana
taśma ma właściwości trwałego łączenia materiałów PE lub PE. Przyklejenie taśmą ma na celu
uszczelnienie połączeń wymiennika. Po zakończeniu montażu całego GWC uszczelnić należy atestowaną masą połączenia pomiędzy kolektorami i segmentami. Stosowana masa uszczelniająca posiada atest do stosowania w zakresie uszczelnień połączeń wentylacyjnych. Po zakończeniu montażu i wykonaniu uszczelnień można wymiennik zasypać pospółką
piaskową lub zalać betonem.


WYTRZYMAŁOŚĆ WYMIENNIKA NA NACISK Z GÓRY
Z uwagi na fakt, że konstrukcja samego wymiennika i sposób jego wykonania w wariancie z płytą betonową gwarantują przenoszenie bardzo dużych obciążeń nie ma obawy montażu w każdych ekstremalnych warunkach, gdzie przewidywany nacisk z góry może wynosić nawet powyżej 400 t/m². Wytrzymałość wymiennika GEOSTRONG na nacisk z góry jest uzależniona wyłącznie od tego jak przygotowane jest podłoże pod wymiennikiem, jakie to podłoże może przenieść obciążenie oraz który wariant wzmocnienia poprzez betonowanie i ewentualne zbrojenie dla wymiennika został dobrany. Informujemy, że firma GLOBAL-TECH wykonuje odpłatnie obliczenia i projekty dla każdego GWC montowanego w warunkach niestandartowych oraz projekty instalacji wentylacyjnych dla wszystkich typów obiektów.
Uzyskujemy rozwiązania o wymaganych przez inwestora określonych wytrzymałościach na
nacisk z góry.
Wszystkie poniżej warianty badane były na wytrzymałość nacisku z góry w Głównym Instytucie Górniczym GIG. Dokument potwierdzający badania jest umieszczony na naszej stronie internetowej.


Wariant I WERSJA "ZASYP PIASKIEM"
Zasypywanie piaskiem na wysokość 25 cm wytrzymałość 37 t/m²
Wariant II WERSJA "BETON STANDARD"
Zalanie betonem do górnej części wymiennika - wytrzymałość 337 t/m² Na jeden moduł jest potrzebne 0.08 m³ betonu B20
Wariant III WERSJA "BETON WZMOCNIONA"
Zalanie betonem 2 cm powyżej górnej części wymiennika - wytrzymałość 434 t/m² w tej wersji stosuje się siatkę zbrojarską.

 ozepom409.jpgZalanie betonem ma na celu wykonanie betonowych stóp nośnych przez co zdecydowanie  zwiększamy nośność wymiennika. Ważniejsze jednak jest to, że poprzez specjalną konstrukcję i zalanie betonem uzyskujemy możliwość odzysku ciepła ze wszystkich stron pojedynczych przewodów wymiany termodynamicznej. Takiej zalety nie posiadają inne systemy podobnych rozwiązań. Betonowanie nie jest kosztem dużym. Np. dla zabetonowania GWC o wielkości przepływu 400 m³/godz potrzeba ok. 0,65 m³ betonu liczone dla zalania do górnej części łuków. Tak wykonany standardowo wymiennik wytrzymuje nacisk 337 t/m²

 

WYKONANIE ZBROJONEJ PŁYTY NOŚNEJ Z BETONU
W przypadku, kiedy montujemy wymiennik GEOSTRONG w warunkach, gdzie przewidywany jest bardzo duży nacisk z góry przekraczający 330 t/m², należy wykonać betonową płytę nośną nad wymiennikiem. Sytuacja, w której musi być wykonana płyta nośna to montaż GWC pod parkingami, drogą o dużym natężeniu ruchu ciężkim transportem lub w halach handlowych, sportowych i wszędzie tam, gdzie posadzka w żadnym przypadku nie może ulec spękaniu.
   Grubość płyty nośnej, rodzaj użytego betonu oraz sposób zbrojenia określa w projekcie dla każdego przypadku indywidualnie projektant-konstruktor. Po procesie betonowania należy zasypać wymiennik gruntem rodzimym, warstwą minimum 0,3m. Warstwa ta jest akumulatorem ciepła i chłodu. Po dokładnym zagęszczeniu na całej powierzchni wymiennika należy wykonać warstwę izolacji z naddatkiem poza obrys samego wymiennika. Izolację należy wykonać tak, aby wykonać spadek > 6% na zewnątrz wymiennika
w celu odprowadzenia wody opadowej. Zaleca się, żeby naddatek izolacji przy wypiętrzeniu wymiennika lub płytkim posadowieniu np. do głębokości 1m pod powierzchnią ziemi (w przypadku montażu na terenie zewnętrznym) był większy o 2,5m na każdą stronę wymiennika. Przy głębokościach większych od 1m naddatek izolacji można zmniejszyć do 2m.

ozepom410.jpg

Rys. Montaż geostrong pod płyta fundamentową.


Jako izolację można użyć styroduru, styropianu lub innych materiałów ale wyłacznie odpornych
na wilgoć i wodę. Innym sposobem izolacji jest wykonanie nad wymiennikiem warstwy izolacyjnej z pianobetonu odpornego na wilgoć. Rozwiązanie takie jest szczególnie zalecane przy montażu GWC pod
parkingami lub w obrysie fundamentów w halach targowych i magazynowych, gdzie wymagana
jest duża stabilność podbudowy pod powierzchnią. Po wykonaniu izolacji (przy montażu GWC na zewnątrz) należy całą jej powierzchnię przykryć folią budowlaną o grubości min 0,3 mm. Celem przykrycia folią jest skierowanie wód opadowych i z roztopów poza obszar zamontowanego wymiennika. Po wykonaniu tych prac można zasypać wymiennik do żądanej wysokości.


Montaż w obrębie fundamentów

GWC GEOSTRONG można bez obaw montować w obrysie fundamentów. Konstrukcja samego wymiennika i sposób jego wykonania w wariancie z płytą betonową, gwarantują przenoszenie bardzo dużych obciążeń
i nie ma zagrożenia spękania wylewek jeżeli wszelkie prace przy montażu wykonane będą zgodnie z wytycznymi. Montaż w obrysie fundamentów ma niezaprzeczalne zalety, gdyż panują tam stałe warunki temperaturowe. Nie ma przegrzewania otaczającego gruntu wymiennika latem i przechłodzenia zimą. Tam osiąga się idealne warunki temperaturowe dla pracy GWC. Montując GWC w obrysie fundamentów i
wykonując izolacje, symulujemy posadowienie wymiennika na głębokości 6-9 m pod powierzchnią ziemi. Izolacja ponad wymiennikiem a znajdująca się pod posadzką odcina wpływ i oddziaływanie temperatur z wymiennika i np. z podłogówki na siebie. Warunkiem jest jak zwykle wykonanie prawidłowej izolacji. Najlepszym przykładem dla obalenia tezy wielu "ekspertów", którzy twierdzą, że następuje wychłodzenie posadzki od GWC jest fakt montażu setek tysięcy domów w Skandynawii, Kanadzie, Syberii i wielu innych regionach świata bezpośrednio na warstwie lodu lub zamarzniętego gruntu. Wykonanie poprawnej izolacji
powoduje skuteczne odcięcie od każdych ekstremalnych temperatur. Warunkiem montażu w obrysie fundamentów jest jednak takie zaprojektowanie wymiennika, aby od wszystkich ścian fundamentowych był oddalony o 1m. W przypadku braku takiej możliwości należy wykonać dodatkową izolację fundamentów od środka w miejscach, gdzie występuje mniejsza odległość niż 1m od konstrukcji GWC.


ozepom411.jpg

 

Dobór

 

Jeden moduł o wymiarach 2,1m x 1,2m ma pole powierzchni 2,52 m². Dobierając wielkość GWC należy przyjąć na jeden moduł 50 m³ powietrza /godz Jeden moduł o wymiarach 2,1m x 1,2m ma pole powierzchni 2,52 m².
Dobierając wielkość GWC należy przyjąć na jeden moduł
50 m³ powietrza /godz.

 

(adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});