Tanie ogrzewanie, nowoczesne źródła ciepła
Wybierając system ogrzewania domu i elementy wchodzące w skład instalacji, warto kierować się jednym głównym kryterium, jakim jest późniejsza energooszczędność systemu.
Rozwiązania energooszczędne pozwalają na zachowanie komfortowych warunków w domu, przy jednoczesnej minimalizacji kosztów związanych z jego eksploatacją, a tym samym przyczyniają się do ochrony naszego środowiska naturalnego.
Jakie źródła ciepła uznajemy za energooszczędne? Są to z pewnością m.in. kotły kondensacyjne, różnego typu pompy ciepła oraz kolektory słoneczne. Poniżej postaramy się przybliżyć Państwu charakterystyki poszczególnych systemów, starając się pomóc przy wyborze najkorzystniejszego dla Państwa wariantu.
Na początek jednak chcielibyśmy przybliżyć Państwu koszty pozyskania energii ciepła z różnych paliw i nośników energii. Poniżej przedstawiamy zatem koszt wytworzenia 1 kWh ciepła oraz przybliżony roczny koszt ogrzewania budynku o powierzchni 140 m2
Rys. 1.: Porównanie kosztów pozyskania 1 kWh ciepła
Rys. 2.: Porównanie rocznych kosztów ogrzewania domu o powierzchni 140 m2
Kotły kondensacyjne
Kotły kondensacyjne opalane są gazem ziemnym lub olejem opałowym i są jednym z najtańszych w eksploatacji źródeł ciepła. W standardowych kotłach grzewczych w wymienniku ciepła woda przejmuje energię (tzw. ciepło jawne) od spalin, które schładzane są do określonej temperatury. Jednakże spaliny posiadają także dodatkową energię, zwaną ciepłem utajonym lub ciepłem kondensacji. W przeciwieństwie do kotłów tradycyjnych, w których energia kondensacji uchodzi niewykorzystana wraz ze spalinami, kotły kondensacyjne są w stanie ją wykorzystać. W wymienniku ciepła po przejęciu od spalin energii, ma miejsce dalsze ich schładzanie, aż do osiągnięcia tzw. punktu rosy, czyli skroplenia zawartej w spalinach pary wodnej. Wydzielające się w tym procesie ciepło kondensacji przekazywane jest w wymienniku ciepła wodzie kotłowej, dodatkowo ją podgrzewając. Im niższa jest temperatura wody grzewczej, tym większą sprawność osiąga kocioł – najwyższa jest wtedy, gdy temperatura wody wynosi 40-50°C. Dlatego też kotły kondensacyjne przeznaczone są przede wszystkim do instalacji niskotemperaturowych – do ogrzewania podłogowego oraz instalacji grzejnikowych, gdzie zwiększone zostały wymiary grzejników, aby emitowały tę samą ilość ciepła przy niższej temperaturze wody w układzie grzewczym.
Zastosowanie kotłów kondensacyjnych w instalacjach grzewczych niskotemperaturowych (40/30oC, 50/35oC) pozwala uzyskać nawet do 11% dodatkowej energii, a oszczędności w zużyciu paliwa sięgają nawet 20%. W pozostałych przypadkach dla instalacji z wyższymi parametrami (np. 60/40oC, 70/50oC) instalacja nadal pozwoli na pewne oszczędności, jednak będą one mniej zauważalne.
Pompy ciepła
Pompy ciepła zaliczają się do najefektywniejszych i najbardziej przyjaznych środowisku technologii grzewczych wykorzystujących odnawialne źródła energii. Urządzenia te mogą czerpać ciepło z powietrza, wody lub gruntu i wykorzystywać zmagazynowaną tam energię słoneczną także w godzinach nocnych, niezależnie od pory roku, co przy bezpośrednim wykorzystywaniu energii słonecznej nie jest możliwe.
Pompy ciepła nie emitują zanieczyszczeń do atmosfery, gdyż w trakcie procesu wytwarzania energii cieplnej nie powstają spaliny, popiół ani żadne inne szkodliwe substancje. Ten system produkcji energii jest całkowicie bezpieczny i niezawodny.
Gruntowa pompa ciepła
NIBE / Fot. NIBE-BIAWAR Sp. z o.o
W najczęściej spotykanych pompach ciepła z wymiennikiem gruntowym poziomym lub z sondami pionowymi, ciepło z ziemi pobierane jest przez czynnik roboczy, który cyrkuluje w wymienniku ciepła, i dostarczane jest do pompy ciepła. sprężony, co powoduje wzrost jego temperatury i ciśnienia. W skraplaczu następuje odparowanie i oddanie ciepła wodzie grzewczej zasilającej np. ogrzewanie podłogowe lub ścienne, a rozprężony czynnik chłodniczy rozpoczyna nowy cykl pracy.
Pompy ciepła umożliwiają uzyskanie wydajności grzewczej na poziomie 300-400% (na każdą zużytą kilowatogodzinę energii elektrycznej uzyskujemy nawet cztery kilowaty energii cieplnej), co zapewnia znaczne oszczędności.
Pompy ciepła woda/woda, woda/solanka
W instalacji pomp ciepła typu woda/woda lub woda/solanka energia czerpana jest za pomocą kolektorów, które w zależności od typu, pobierają energię z gruntu, wody lub skał. Kolektory gruntowe dzielimy na poziome, budowane w postaci zakopanej na głębokości ok. 1,8 m prostej lub spiralnej wężownicy oraz pionowe, mające formę pionowych rur wpuszczonych do otworów wiertniczych. O wyborze rodzaju kolektora decyduje głównie wielkość wolnej powierzchni, jaka jest możliwa do zagospodarowania w sąsiedztwie ogrzewanego obiektu.
Kolektory pionowe instaluje się po wywierceniu otworów o długości od 20 do 100 m, w których umieszcza się nitki kolektora (w postaci rur PE połączonych U-kształtną końcówką) z krążącym w obiegu zamkniętym glikolem lub solanką. W zależności od warunków glebowych długość kolektora może się wahać w przedziale od 16 do 30 metrów na 1 kW nominalnej mocy grzewczej pompy ciepła.
Kolektory poziome proste mają formę wypełnionych glikolem lub solanką rur polietylenowych zakopanych w ziemi na głębokości od 1,5 m do 2 m poniżej poziomu przemarzania gruntu i ułożonych w odległości 0,5-0,9 metra od siebie.
Kolektory spiralne to najbardziej efektywne i najmniej pracochłonne w instalacji kolektory, które są zmodyfikowaną wersją kolektorów poziomych. Rury PE o średnicy 25 mm lub 32 mm układane są w rowach o szerokości od 80 cm do 1 m w postaci spirali w odległości 2 metrów od siebie. Instalacja ta ma na celu zwiększenie powierzchni wymiany ciepła pomiędzy kolektorem a ziemią. Wszystkie typy kolektorów poziomych najlepiej instalować w wodonośnym żwirze, piasku lub mocno wilgotnej glinie. Suchy piasek jest bardzo mało efektywnym środowiskiem dla kolektorów. Decydując się na wybór poziomego kolektora należy dodatkowo pamiętać, że w miejscu jego zabudowy nie będzie można budować żadnego obiektu budowlanego ani nawet prowizorycznych zadaszeń, czy sadzić zieleni. Zarówno w dużych, jak i małych pompach ciepła źródłem energii mogą być także wody gruntowe, których temperatura nie ulega dobowym wahaniom i nie spada poniżej 8°C.
W tzw. systemie dwóch studni woda gruntowa jest pobierana ze złoża przez jedną studnię, przepływa przez wymiennik ciepła w parowniku, po czym jest zwracana do złoża poprzez oddaloną o 15-20 metrów drugą studnię. Ze względu na to, że temperatura wody gruntowej jest prawie stała podczas całego roku, system dwóch studni jest wydajny i przez to dość często stosowany.
Warto wiedzieć, że zanim zostanie zbudowany system dwóch studni, każdy inwestor powinien wykonać badania składu mineralnego i chemicznego wody, ponieważ woda o dużej zawartości żelaza lub różnego typu osadów może uszkodzić pompę ciepła i wymaga stosowania filtrów albo wymienników pośrednich.
Energia cieplna może być także pobierana z naturalnych zbiorników wodnych i rzek. Jest to najprostsza metoda pozyskiwania ciepła, w której wypełnione roboczym czynnikiem termodynamicznym rury zatapia się w jeziorze, rzece lub stawie. Temperatura wody w sąsiedztwie dna przez cały rok jest na poziomie kilku stopni powyżej zera, dlatego tez instalacja w łatwy i tani sposób może odebrać ciepło zmagazynowane w wodzie i wykorzystać je do zasilania pompy ciepła.
Innym rodzajem pomp ciepła są pompy typu woda/powietrze.
Wodne i powietrzne pompy ciepła, pobierające energię z powietrza mogą ją pobierać z powietrza zewnętrznego lub z powietrza wentylacyjnego.
Pompy ciepła woda/powietrze
Pompy ciepła zasilane powietrzem zewnętrznym są bardzo dobrą alternatywą, gdy teren w pobliżu domu ma niewielką powierzchnię i nie ma możliwości zainstalowania kolektora poziomego, a wykonanie sond pionowych jest niemożliwe, np. z przyczyn finansowych.
Zazwyczaj pompy ciepła woda/powietrze składają się z jednostki zewnętrznej, w której znajduje się wentylator zapewniający odpowiedni przepływ powietrza, i jednostki wewnętrznej, w której w systemie zamkniętym krąży czynnik roboczy. Ustawia się je na zewnątrz, przy budynku lub na jego ścianie. Ich instalacja jest prosta, a czas montażu nie trwa dłużej niż 2 dni.
Tego typu rozwiązanie nie może być instalacją samodzielną — żadna pompa ciepła na powietrze zewnętrzne nie jest w stanie pokryć zapotrzebowania na ciepło przez cały rok, gdyż w miarę obniżania się temperatury powietrza konieczne jest zastosowanie dodatkowego źródła ciepła, np. kotła olejowego, gazowego, elektrycznego, którego zadaniem będzie pokrycie zapotrzebowania na ciepło w szczytowych momentach. Z tego powodu pompy ciepła na powietrze zewnętrzne są najlepszych rozwiązaniem w już istniejących kotłowniach, dając oszczędności sięgające nawet 60%.
Specyficznym typem pompy woda/powietrze jest pompa ciepła do podgrzewania ciepłej wody użytkowej, wykorzystująca to tego celu powietrze w pomieszczeniu, w którym się znajduje lub powietrze usuwane z budynku. Urządzenie pobiera ciepło z otoczenia lub z powietrza wentylacyjnego o temperaturze w zakresie +6°C do +35°C, a zintegrowany z pompą zbiornik o pojemności c.w.u. pozwala na uzyskanie wody o temperaturze nawet do 50-55°C. Pompy tego typu posiadają wysoki współczynnik efektywności, nawet do 3,5. Pompy tego typu współpracują również z kolektorami słonecznymi oraz dodatkowymi grzałkami elektrycznymi. Zastosowanie tego systemu umożliwia oprócz produkcji c.w.u. także uzyskanie dodatkowych korzyści, w tym m.in.: wspomaganie wentylacji grawitacyjnej, uzyskanie efektu chłodzenia czy osuszanie wilgotnych pomieszczeń.
Zalety pomp ciepła:
- wykorzystują odnawialną, „bezpłatną” energię ze środowiska
- uniezależniają właścicieli mieszkania/domu od zmiennym cen oleju opałowego i gazu
- są najbardziej ekologiczną instalacją grzewczą – ze względu na źródło energii oraz brak emisji zanieczyszczeń do atmosfery
- mają bardzo niskie koszty eksploatacji (nawet do 50% kosztów oleju opałowego lub gazu)
- nie wymagają budowy komina
- nie wymagają składowania paliwa
- są praktycznie bezobsługowe – nie wymagają ładowania węglem, odpalania ani czyszczenia
- mają możliwość zdalnego monitoringu i sterowania pracą
- dobierane są precyzyjnie do zapotrzebowania budynku na ciepło, co pozwala na obniżenie kosztów eksploatacji w porównaniu z innymi systemami grzewczymi
- są ciche i bezpieczne w eksploatacji – można je ustawić w regularnie użytkowanym przez ludzi pomieszczeniu gospodarczym
- wiele pomp ma opcję chłodzenia w okresie letnim
- jedno urządzenie może pełnić wiele funkcji: ogrzewać, wentylować, chłodzić oraz podgrzewać ciepłą wodę użytkową
Kolektory słoneczne
Kolektory słoneczne są urządzeniami energetycznymi, które pozwalają na bezpośrednią absorpcję promieniowania słonecznego i przetworzenie go na energię cieplną. Są one systemem pasywnego ogrzewania słonecznego, co znaczy, iż do wykorzystania energii słonecznej nie jest konieczne zużycie energii z innego źródła. Pokrywy kolektorów przepuszczają padające na nie promieniowanie słoneczne, które jest pochłaniane przez umieszczone poniżej absorbery. Absorbery, nagrzewając się, oddają energię cieplną czynnikowi roboczemu, płynącemu systemem rurek połączonych z płytą absorbera. Uzyskana w ten sposób energia cieplna gromadzona jest w zasobnikach, za pośrednictwem których może być dalej wykorzystywana.
Instalację solarną tworzy zespół dobranych do siebie urządzeń:
- kolektory słoneczne,
- panel sterująco-zabezpieczający,
- pojemnościowy zasobnik wody użytkowej lub przepływowe wymienniki ciepła.
W warunkach geograficznych i klimatycznych Polski zbyt mała liczba słonecznych dni w roku uniemożliwia wykorzystanie kolektorów słonecznych do ogrzania całego domu. Instalacje solarne najczęściej wykorzystywane są zatem do produkcji ciepłej wody użytkowej, a także jako wsparcie dla niskotemperaturowych systemów centralnego ogrzewania (np. ogrzewania podłogowego). W skali roku mogą one pokryć ok. 60%-70% zapotrzebowania na ciepłą wodę użytkową, a sezonowo zaoszczędzić do 90% energii potrzebnej do podgrzewania wody w basenach kąpielowych.
Oszczędności te mogą być najbardziej zauważalne u osób, które podgrzewają wodę przy pomocy energii elektrycznej, gazu płynnego lub oleju opałowego. Nieco mniejsze oszczędności mogą uzyskać użytkownicy gazu ziemnego. Trzeba jednak wziąć pod uwagę, że ceny poszczególnych nośników charakteryzują się dużą zmiennością z tendencją do wzrostu, a wykorzystanie energii słonecznej nie wiąże się z potrzebą ponoszenia żadnych bieżących wydatków. W domu jednorodzinnym z założoną instalacją solarną, zamieszkałym przez cztery osoby i przy przeciętnym zużyciu ciepłej wody, koszt takiej inwestycji może się zamortyzować już po około 6-8 latach (uwzględniając dofinansowanie). Biorąc pod uwagę przeciętny czas użytkowania domu oraz trwałość instalacji, korzyści płynące z jej wykorzystania mogą być wymierne.
Zalety kolektorów słonecznych:
- niskie koszty jednostki produkowanego ciepła,
- łatwy montaż instalacji,
- brak negatywnego wpływu na środowisko naturalne,
- możliwość wykorzystania do podgrzewania ciepłej wody oraz jako wsparcie do
niskotemperaturowych instalacji grzewczych.
W celu uzyskania szczegółowych informacji prosimy o kontakt telefoniczny: +48 517 773 733
lub e-mailowy: biuro@duotherm.com.pl