28.03.2013

Wybór systemu ogrzewania

Cezary Jankowski
Wydatki na ogrzewanie domu należą do najważniejszych pozycji w kosztach jego utrzymania. Na ich wysokość największy wpływ ma rodzaj zainstalowanego źródła energii, gdyż koszty jednostkowe pozyskanego z nich ciepła znacznie się różnią. Jednak wykorzystanie najtańszych źródeł energii wiąże się z koniecznością poniesienia wysokich nakładów inwestycyjnych, bądź z uciążliwą ich obsługą i gorszym komfortem cieplnym w pomieszczeniach.

 

Paliwa
Wybór paliwa wykorzystywanego do ogrzewania domu uzależniony jest przede wszystkim od dostępności sieciowych nośników energii – gazu ziemnego, bądź prądu elektrycznego o dostatecznej mocy przyłączeniowej.  Przy możliwości doprowadzenia gazu sieciowego, z reguły wybiera się  ogrzewanie gazowe jako stosunkowo tanie i bardzo komfortowe. Natomiast na  ogrzewanie prądem można zdecydować  się w bardzo energooszczędnych domach o niewielkiej powierzchni, korzystając głównie z tańszej nocnej taryfy elektroenergetycznej. Z zasilania prądem korzysta się również przy ogrzewaniu pompą ciepła, przy czym moc przyłączeniowa do sieci może być znacznie mniejsza niż przy bezpośrednim ogrzewaniu energią elektryczną.

Przy braku dostępu do sieci gazowej, alternatywnym paliwem wykorzystywanym do celów grzewczych może być gaz płynny, olej opałowy bądź paliwa stałe (węgiel, brykiety, drewno). Wybór paliwa zależeć będzie - oprócz uwzględnienia kosztów inwestycyjnych i eksploatacyjnych – również od wymaganego komfortu obsługi i możliwości dostosowania budynku do wymagań technicznych.

Koszty pozyskania ciepła
Koszty ogrzewania domu są wypadkową ciepłochronności samego budynku, rodzaju i ceny wykorzystywanego paliwa, sprawności urządzeń grzewczych, jak też warunków pogodowych w sezonie grzewczym i utrzymywanej temperatury pomieszczeń.  W poniższym zestawieniu porównano koszty efektywnego pozyskania energii cieplnej z różnych rodzajów nośników, przy czym zawierają się one w pewnych granicach ( przy założonej cenie nośnika energii) ze względu na zmienność własności energetycznych paliw jak i sprawność urządzeń grzewczych. W zestawieniu przyjęto średnie ceny paliw i energii elektrycznej z I kwartału 2013 roku, ale zależnie od regionu i dostawcy podlegają one dość znacznemu zróżnicowaniu.

Orientacyjne koszty pozyskania energii z różnych paliw:

Urządzenia grzewcze
Przekształcenie energii cieplnej  zawartej w paliwie  wymaga doboru odpowiedniego rodzaju kotła współpracującego z instalacją centralnego ogrzewania. Bogata oferta handlowa kotłów przeznaczonych do różnych rodzajów paliw pozwala na wybranie optymalnego modelu do konkretnego obiektu, przy czym trzeba też brać pod uwagę niezbędne wyposażenie i  dostosowanie budynku zgodne z wymaganiami technicznymi i przepisami, co w sposób istotny wpływa na ponoszone koszty inwestycyjne.

Kotły gazowe
Należą one do najczęściej instalowanych urządzeń grzewczych i mogą być zasilane różnymi gatunkami gazu ziemnego jak i gazem płynnym. W domach jednorodzinnych montowane są głównie kotły wiszące wyposażone w palnik o modulowanej mocy, co zapewnia płynne dostosowanie wydajności grzewczej do aktualnych potrzeb. Są to urządzenia kompaktowe zawierające wszystkie niezbędne elementy do współpracy z instalacją grzewczą i wystarczy połączyć je z rurami c.o., gazem i odprowadzeniem spalin. W przypadku korzystania z gazu płynnego, dodatkowo do zasilania niezbędny będzie zbiornik zewnętrzny naziemny lub podziemny, który z reguły dzierżawi się od dostawcy gazu.

Zależnie od budowy i własności użytkowych, kotły gazowe dostępne są w kilku wariantach, co pozwala na optymalny ich dobór do konkretnych potrzeb.

Kotły jednofunkcyjne – mogą współpracować z zasobnikiem ciepłej wody użytkowej zapewniając automatyczne ładowanie zbiornika przy spadku temperatury c.w.u.
Kotły dwufunkcyjne – oprócz zasilania instalacji grzewczej, podgrzewają również w sposób przepływowy wodę użytkową. Przełączanie funkcji odbywa się automatycznie po odkręceniu zaworu w baterii czerpalnej.

Oba rodzaje kotłów dostępne są w wersjach z zamkniętą komorą spalania, co umożliwia podłączenie ich do przewodu powietrzno-spalinowego. Dzięki temu uzyskuje się całkowite odizolowanie komory spalania od otoczenia, a kocioł można zamontować w dowolnym pomieszczeniu.  Przy mocy nominalnej  do 21 kW  nie trzeba też stawiać komina – rurę powietrzno-spalinową można wyprowadzić wtedy przez ścianę domu.   Oprócz zwiększenia bezpieczeństwa użytkowania, kocioł taki uzyskuje lepszą  sprawność, gdyż powietrze doprowadzane rurą powietrzno-spalinowa jest wstępnie podgrzewane przez spaliny.

Szczególną odmiana kotłów gazowych są kotły kondensacyjne. Ich konstrukcja umożliwia odzyskanie ciepła skraplania wody zawartej w spalinach, dzięki czemu wzrasta sprawność kotła nawet  o kilkanaście procent. Efekt kondensacji następuje jednak przy niskich temperaturach wody powrotnej (poniżej 57 st C), zatem pełne wykorzystanie możliwości tego kotła wystąpią przy niskich parametrach instalacji grzewczej, co z kolei wymaga zamontowania większych grzejników czy instalacji ogrzewania podłogowego. Jednak  również przy mniejszej powierzchni grzejników wystąpi wymierny wzrost sprawności, gdyż przez znaczną część sezonu grzewczego instalacja pracuje przy stosunkowo niskich temperaturach zasilania i powrotu, a jedynie w duże mrozy rosną do nominalnych parametry jej działania. Kotły kondensacyjne instaluje się w taki sam sposób jak kotły z zamkniętą komorą spalania, z tym że trzeba zapewnić odprowadzenie z nich  kondensatu np. do kanalizacji.

Kotły olejowe
Wykorzystanie do ogrzewania oleju opałowego wymaga wydzielenie pomieszczenia na sam kocioł oraz  zbiornik, choć sam zbiornik można umieścić jako podziemny na zewnątrz. budynku.  Zbiorniki wewnętrzne muszą mieć konstrukcję dwuścienną lub trzeba ustawić je w wannie  zatrzymującej ewentualne przecieki w razie rozszczelnienia. Komin odprowadzający spaliny  powinien być wyposażony we wkład o wysokiej odporności korozyjnej.

Pod względem komfortu obsługi kotły olejowe, są urządzeniami zbliżonymi do kotłów gazowych, ale wymagają dość częstego serwisowania. Wynika to z konieczności okresowej regulacji i czyszczenia palnika w celu zapewnienia optymalnych warunków spalania. Kotły te budowane są głównie jako stojące – wyposażone w palnik jedno- lub dwustopniowy. W odróżnieniu od kotłów gazowych pracują one w cyklu włącz/wyłącz, zatem palnik uruchamiany jest i gaszony w zależności od aktualnego zapotrzebowania na ciepło. Wpływa to na pewne zmniejszenie sprawności kotła spowodowane stratą rozruchową jak i postojową  (przy wyłączonym palniku komora spalania ulega wychłodzeniu). W kotłach z palnikiem dwustopniowym straty te są mniejsze, gdyż dłużej pracuje on na pierwszym biegu a przy wzroście zapotrzebowania na ciepło włącza się drugi bieg. Ponieważ palnik funkcjonuje jako urządzenie nadmuchowe, kocioł podczas pracy jest dość głośny, co trzeba brać pod uwagę przy wyborze jego lokalizacji.

Kotły na paliwa stałe
Umożliwiają one spalanie różnych gatunków węgla, drewna lub innych surowców energetycznych pochodzenia lokalnego. Muszą być montowane w wydzielonej kotłowni  z dostępem do składu opału , co wymaga zapewnienia dość dużej powierzchni takiego pomieszczenia. Są dość uciążliwe w obsłudze ze względu na konieczność częstego uzupełniania paliwa jak i okresowe czyszczenie wnętrza kotła.

Kotły na paliwo stałe powinny pracować w tzw. otwartej instalacji grzewczej wyposażonej w bezciśnieniowe naczynie wzbiorcze. Przepisy dopuszczają też inny rodzaj zabezpieczenia, które może być realizowane przez układ samoczynnego doprowadzenia wody do dodatkowej wężownicy w kotle lub zastosowanie automatycznych zaworów napełniających instalację c.o. zimną wodą i zapewniających odpływ do kanalizacji. Instalacja typu otwartego wymaga umieszczenia naczynia wzbiorczego powyżej najwyżej umieszczonego grzejnika, co komplikuje montaż instalacji. Ponadto stały kontakt wody obiegowej z powietrzem sprzyja korozji -  zwłaszcza grzejników. Problemów tych można uniknąć instalując układ dwuobiegowy sprzęgnięty za pośrednictwem wymiennika ciepła. Obieg kotłowy pracuje wtedy w układzie otwartym, natomiast obieg grzejnikowy jako zamknięty z ciśnieniowym naczyniem rozszerzalnym.

Ze względu na przebieg procesu spalania oraz konstrukcję,  kotły na paliwa stałe  można podzielić na zasypowe z podajnikiem oraz zgazyfikujące  na drewno.

Kotły zasypowe produkowane są w dwóch wariantach – tzw. ze spalaniem górnym lub ze spalaniem dolnym. Kotły ze spalaniem górnym z reguły pozwalają na wykorzystanie różnych paliw, węgla, koksu, drewna, brykietów czy miału węglowego. Charakteryzują się znaczną bezwładnością cieplną, gdyż jednoczesnemu spalaniu ulega duża część wsadu,  co  ogranicza możliwości szybkiej  zmiany mocy grzewczej.   Wygodniejsze w obsłudze i o większej możliwości sterowania są kotły ze spalaniem dolnym. Proces palenia przebiega w ten sposób, że pali się jedynie paliwo w dolnej części komory, a w miarę jego wypalania przemieszczają się kolejne warstwy paliwa do strefy spalania. Można w nich spalać takie same paliwa jak w kotłach ze spalaniem górnym, oprócz lekkich i drobnych paliw, które mogą być porywane przez ciąg powietrza z wentylatora. Częstotliwość obsługi kotłów zasypowych zależy od pojemności komory spalania jak i zapotrzebowania na moc – przeciętnie wymagają one jedno- lub dwukrotnej obsługi w ciągu doby.

Kotły z podajnikiem, dzięki sterowaniu ilością doprowadzanego  paliwa oraz powietrza umożliwiają regulację mocy grzewczej w szerokim zakresie. Paliwo zgromadzone w zasobniku transportowane jest do paleniska za pośrednictwem podajnika ślimakowego lub tłokowego. Funkcję paleniska pełni palnik retortowy lub rynnowy do którego dopływa sterowany strumień powietrza. Ilością podawanego paliwa oraz nadmuchem powietrza steruje elektroniczny układ mikroprocesorowy połączony m. in.  z czujnikami temperatury wody zasilającej i powrotnej. Ze względu na małą masę jednocześnie spalanego paliwa kocioł dość szybko reaguje na zmiany potrzebnej mocy grzewczej. Kotły tego typu przystosowane są głównie do spalania ekogroszku o określonej kalibracji. Z zasobnika można też pobierać pelet lub ziarna zbóż jeśli palnik jest do tego przystosowany. Pojemność zasobnika pozwala na kilku – a nawet kilkunastodniowe ogrzewanie bez konieczności uzupełniania paliwa, zależnie od aktualnie wykorzystywanej mocy grzewczej.. Z reguły kotły te umożliwiają również spalanie innych paliw na dodatkowym ruszcie w komorze spalania.

Kotły na drewno to specyficzny rodzaj kotłów przystosowanych do spalania wyłącznie szczap lub brykietów drzewnych.  Proces spalania przebiega w nich dwuetapowo – najpierw następuje tzw. sucha destylacja drewna w wyniku której uzyskuje się węgiel drzewny i gaz.  Gaz drzewny przechodzi do komory dopalania, a węgiel drzewny  spala się w komorze załadunkowej. Regulacja intensywności dopływu powietrza pozwala na sterowanie procesem palenia.  Kocioł taki wymaga dość częstego uzupełniania paliwa, a regulacja jego mocy jest ograniczona ze względu na konieczność utrzymywania wysokiej temperatury w komorze umożliwiającej odgazowanie drewna. Kotły tego typu powinny współpracować  ze zbiornikami akumulacyjnymi, dzięki czemu ograniczone będą czynności obsługowe i zapewnione korzystne warunki pracy kotła. Do opalania można wykorzystywać jedynie suche drewno o wilgotności poniżej 20%. (Zawilgocone może uniemożliwić proces suchej destylacji i znacząco wpływa na obniżenie sprawności kotła).

Pompy ciepła
Te urządzenia grzewcze wykorzystują energię cieplną zawartą w gruncie, wodach podziemnych bądź powietrzu zewnętrznym, przetwarzając ją na ciepło użyteczne o dostatecznie wysokiej temperaturze. Istotnym parametrem decydującym o efektywności pozyskiwania ciepła jest tzw. wskaźnik COP określający stosunek energii włożonej do pozyskanej, który zależnie od typu pompy i parametrów eksploatacyjnych osiąga średniosezonową wartość w granicach 3 – 4. Dla uzyskania efektywnej pracy pompy, niezwykle istotne jest zapewnienie możliwie  małej różnicy temperatury między tzw. dolnym źródłem ciepła (gruntu, wody, powietrza) , a  czynnikiem grzewczym  w instalacji ogrzewania.  Z tego względu przyjmuje się, że instalacja grzewcza powinna być zasilana wodą o temperaturze 35 – 40 st C , co z kolei wymaga zapewnienia dużej powierzchni grzejnej umożliwiającej przekazanie dostatecznej ilości ciepła do ogrzania pomieszczenia. W praktyce pompa ciepła powinna współpracować z systemem ogrzewania płaszczyznowego (ogrzewanie podłogowe, ścienne).

Koszty inwestycyjne  instalacji z pompą ciepłą są znacznie wyższe niż  innych systemów grzewczych, na co składa się nie tylko wysoka cena samego urządzenia i osprzętu, ale również konieczność wykonania kolektora gruntowego oraz ogrzewania podłogowego. Nakłady inwestycyjne  będą mniejsze  dla pomp typu powietrze-woda, ale jednocześnie należy liczyć się z mniejsza ich efektywnością energetyczną i koniecznością zapewnienia dodatkowego źródła ciepła przy znacznych spadkach temperatury zewnętrzne.



 

 

Brak komentarzy
Dodaj komentarz

* - pole wymagane

*
*
*
*