Energooszczędność i ogrzewanie - jak to połączyć?

Jednostkowa cena paliwa (za tonę czy litr) nigdy nie była decydującym kryterium wyboru dla budujących domy energooszczędne. I dobrze, tym bardziej że od około dwóch lat ceny znacznie wzrosły i obecnie właściwie wszystkie paliwa są drogie. Działa tu coś w rodzaju zasady naczyń połączonych. Na przykład problemy z dostępnością węgla i wzrost jego ceny doprowadziły do wzrostu cen peletów i drewna, jako paliw wobec niego alternatywnych.

Natomiast ceny gazu ziemnego dla gospodarstw domowych są odgórnie regulowane, zależą od decyzji politycznych. Tak więc tym trudniej je przewidywać. Próby prognozowania jakie będą ceny paliw i energii przypominają wręcz wróżenie z fusów.

Wobec niestabilności czy wręcz chaosu na krajowym i europejskim rynku paliw i energii, energooszczędne budowanie pozostaje jedynym w miarę pewnym sposobem utrzymania w ryzach kosztów eksploatacji domu. Niewielkie zapotrzebowanie na energię oznacza, że znacznie mniej niż w domu tradycyjnym odczuwamy wydatki na ciepło - niezależnie od tego, czym jest on ogrzewany.

Ogrzewanie domu - koszty inwestycji

Gdy zapotrzebowanie na ciepło w nowym lub remontowanym domu jest niskie, powinniśmy tym bardziej dbać o to czy przewidywane koszty wykonania lub modernizacji instalacji grzewczej nie stają się zbyt wysokie. Wcale nietrudno o swoiste przeinwestowanie. Tym bardziej, że za wiele elementów będziemy musieli zapłacić tyle samo, niezależnie od tego, na ile energooszczędny jest nasz dom. Na przykład identyczne będą ceny kotłów gazowych o nieco większej lub mniejszej mocy, automatyki sterującej, pomp obiegowych, rozdzielaczy czy armatury. Za to pompy ciepła są przykładem odwrotnym - ich cena bardzo wyraźnie rośnie wraz z mocą. Z kolei nie ma już na rynku tanich kotłów na paliwa stałe - węgiel, pelety, drewno. Kosztują obecnie ok. 10 000 zł lub więcej, a to właśnie one przez lata były najtańsze.

Dlatego dobrze się zastanówmy, na ile w naszym konkretnym przypadku opłaca się wydać więcej na inny model kotła albo bardziej zaawansowaną automatykę. Jaki prognozowany okres zwrotu nakładów nas satysfakcjonuje? Czy warto np. wydać 1000 zł więcej, żeby rocznie zaoszczędzić 50 zł? A to właśnie oznacza 20-letni okres zwrotu. Pamiętajmy, że w domu budowanym przed laty tego rodzaju proporcje wyglądały zupełnie inaczej. Obniżenie zużycia paliwa choćby o 10% mogło przekładać się na całkiem spore ilości węgla czy gazu.

Warto, abyśmy zawsze zastanawiali się, po co płacimy za jakiś element instalacji grzewczej. Nieco paradoksalnie, w domu o małym zużyciu energii, dążenie do jej dalszego zmniejszenia w pewnym momencie przestaje mieć racjonalne uzasadnienie. To trochę tak, jak ocieplenie ścian warstwą nie 20, lecz 50 cm styropianu. Wprawdzie będzie przez nie uciekać przeszło dwa razy mniej ciepła, lecz w całkowitym bilansie energetycznym domu i tak wiele się nie zmieni. Znacznie rozsądniejszym podejściem jest coś, co można nazwać optymalizacją - szukanie rozwiązań dających najbardziej odczuwalny rezultat względem poniesionych kosztów. Może np. zamiast próbować jeszcze bardziej "podciągnąć" parametry ogrzewania, lepiej wydać te pieniądze na wentylację z rekuperatorem?

Wygoda obsługi instalacji grzewczej

Jeżeli obsługa instalacji grzewczej będzie nadmiernie uciążliwa, przekraczająca nasze siły i chęci, to z całą pewnością nie będziemy z niej zadowoleni. Najprawdopodobniej rychło pomyślimy też o jej zmianie. Nawet wówczas, gdy będzie działać wystarczająco skutecznie, zaś koszty ogrzewania będą niskie.

Takie podejście jest jak najbardziej naturalne. Ponadto w starych, energochłonnych domach - była przynajmniej ekonomiczna motywacja do znoszenia niewygód. Palenie drewnem wymagało codziennego rozpalania, nadzorowania kotła lub pieca, noszenia opału, czasem również cięcia i rąbania drewna, ale przynajmniej było tanio i można było sporo zaoszczędzić. W domu o małych stratach ciepła - oszczędności i tak nie są duże, a więc w imię czego mamy się męczyć?

Dlatego lepiej dobrze się zastanówmy, czy naprawdę będziemy chcieli korzystać z kotła zgazowującego drewno albo kominka z płaszczem wodnym. Technicznie mogą to być świetne urządzenia, zaś palenie drewnem nadal jest stosunkowo tanie. Ponadto jest to paliwo odnawialne. Lecz pracy tych urządzeń nie da się zautomatyzować i wysiłek z naszej strony jest nieodzowny.

Kolejny poziom, pod względem wygody obsługi, to kotły na paliwa stałe wyposażone w podajnik. W wielu krajach dość popularne są kotły na pelety, postrzegane jako bardziej ekologiczne. Tu wystarcza obsługa raz na kilka dni, gdyż pomimo wszystko trzeba ręcznie uzupełniać opał w zasobniku oraz usuwać popiół. Jednak i to może być za dużo dla wielu osób.

Za całkowicie bezobsługowe należy natomiast uznać kotły gazowe, kotły elektryczne oraz pompy ciepła. Wymagają jedynie regularnych przeglądów serwisowych raz w roku. Natomiast ze strony użytkownika konieczne jest jedynie ustawienie, jaką temperaturę chce mieć w domu. Obrazowo można powiedzieć, że to urządzenia typu "włącz i zapomnij". I to właśnie jest ideał dla większości właścicieli domów jednorodzinnych.

Pompy ciepła nie wymagają żadnej obsługi. Dla większości właścicieli domów pełna automatyzacja ogrzewania to właśnie najbardziej pożądany wariant. (fot. Tekla)

Mówiąc o wygodzie obsługi warto zwrócić uwagę jeszcze na jedną kwestię związaną także z finansami. Jeszcze dekadę temu kupowano proste kotły zasypowe na węgiel i drewno, nie z powodu jakiegoś szczególnego zamiłowania Polaków do tych paliw, lecz dlatego, że tani był zarówno opał, jak i same urządzenia. Prosty kocioł można było kupić nawet za 2000 zł. Obecnie sytuacja jest zupełnie inna i nawet najtańsze kotły na paliwa stałe kosztują blisko 10 000 zł. Stereotypowe myślenie "niewygodnie, ale przynajmniej tanio" ma się więc nijak do obecnej rzeczywistości.

Grzejniki albo podłogówka

W domu energooszczędnym, można z powodzeniem stosować zarówno grzejniki ścienne, jak i ogrzewanie podłogowe. Tak naprawdę żaden rodzaj ogrzewania nie jest jakoś szczególnie zalecany, nie można powiedzieć, że tylko on nadaje się do domu energooszczędnego. Jednak w pewnych sytuacjach, np. w połączeniu z niektórymi źródłami ciepła, jeden ze sposobów ogrzewania może być preferowany. Nie oznacza to natomiast, że nie można zastosować również bardzo dobrych rozwiązań alternatywnych.

Trzeba też podkreślić, że pod ogólnymi pojęciami podłogówki oraz grzejników kryją się tak naprawdę bardzo różne rozwiązania, niekiedy wręcz skrajnie odmienne. Ponadto niskie zapotrzebowanie domu na ciepło oznacza pewne wspólne uwarunkowania, szczególne cechy, z którymi musimy się liczyć zarówno mając ogrzewanie podłogowe, jak i grzejnikowe.

Czasem grzejniki ścienne są po prostu niezastąpione. W łazience nie tylko ogrzewają pomieszczenie, ale umożliwiają także suszenie ręczników. (fot. Purmo)

Niskie zapotrzebowanie na ciepło

Charakterystyczną cechą każdego domu energooszczędnego jest niskie zapotrzebowanie na ciepło w przeliczeniu na 1 m2 jego powierzchni. Należy tu podkreślić zasadniczą różnicę względem łącznego zapotrzebowania na ciepło, które zawsze musi być niskie, gdyż zależy również od wielkości budynku. A przecież w jednym domu ogrzewać będziemy 100 m2, w innym zaś 350 m2.

Małe zapotrzebowanie jednostkowe jest cechą szczególnie korzystną, gdyż pozwala w pełni wykorzystywać zalety ogrzewania niskotemperaturowego. Czyli np. ogrzewania podłogowego zasilanego przez pompę ciepła. Taka podłogówka bez trudu zapewni np. moc 50 W/m2 powierzchni podłogi. Natomiast uzyskanie 100 W/m2 mogłoby być trudne, a niekiedy nawet niemożliwe w czasie większych mrozów. Tak naprawdę to właśnie duże jednostkowe zapotrzebowanie na ciepło, wynikające z dość słabej izolacyjności ścian i okien, przez kilkadziesiąt lat uniemożliwiało upowszechnienie się ogrzewania podłogowego.

Ogrzewanie podłogowe świetnie współpracuje z niskotemperaturowymi źródłami ciepła - pompami ciepła i kotłami kondensacyjnymi. (fot. RWC)

Ponadto również w domu z grzejnikami małe zapotrzebowanie na ciepło jest zaletą.

Skoro do ogrzania pokoju o powierzchni np. 10 m2 wystarcza grzejnik o mocy 500 W (czyli znów 50 W/m2), to znaczy, że mamy dwie opcje:

• zakładamy bardzo mały kaloryfer i zasilamy go wodą o dość wysokiej temperaturze;
• wykorzystujemy dość duży grzejnik, lecz zasilamy go wodą o niskiej temperaturze.

Pierwsze rozwiązanie sprawdzi się bardzo dobrze, jeżeli źródłem ciepła jest kocioł na paliwo stałe, kominek z płaszczem wodnym lub kocioł elektryczny. Bowiem w przypadku tych urządzeń, obniżenie temperatury wody w obiegu nie przynosi korzyści, a nawet może powodować problemy.

Natomiast drugi wariant jest korzystny w przypadku pomp ciepła oraz w nieco mniejszym stopniu gazowych kotłów kondensacyjnych. Warto też wziąć pod uwagę, że w remontowanym domu, w którym zdecydowanie poprawiono izolacyjność ścian, okien itd., pozostawienie dotychczasowych dużych grzejników może być wystarczającym rozwiązaniem, jeżeli wymieniamy źródło ciepła na niskotemperaturowe (pompa ciepła, kocioł kondensacyjny).

Rozkład ciepła w pomieszczeniach

W rozważaniach o ogrzewaniu bardzo często pomija się istotną kwestię rozkładu ciepła w pomieszczeniach. Dobrym przykładem są wnętrza z tak popularnymi obecnie dużymi przeszkleniami. Niejednokrotnie zajmują one nawet całą ścianę, od podłogi do sufitu. Wygląda to bardzo efektownie i ma pewne zalety, ale może stać się też źródłem problemów. Przez takie przeszklenie ciepło ucieka znacznie intensywniej, niż przez ścianę. Przypomnijmy, że zgodnie z obowiązującymi w naszym kraju przepisami, współczynnik U ścian w nowym domu nie może przekroczyć 0,2 W/(m2·K). Natomiast w odniesieniu do okien jest to 0,9 W/(m2·K). Przy tym nawet bardzo dobre i drogie okna nie są już o wiele lepsze, gdyż mają 0,6-0,7 W/(m2·K).

Zrekompensowanie podłogówką zwiększonych w pobliżu takich przeszkleń strat ciepła bywa trudne. Na umieszczenie blisko nich typowych grzejników zwykle nie ma miejsca. Najlepiej sprawdzają się wówczas ukryte w podłodze grzejniki kanałowe. To rodzaj grzejników konwekcyjnych, a więc nad nimi, przed chłodnymi szybami, powstaje swoista kurtyna ciepłego powietrza. Ciepło jest zatem dostarczane dokładnie tam, gdzie jego straty są największe i trzeba je zrównoważyć.

Grzejniki kanałowe umożliwiają przekazanie ciepła dokładnie tam, gdzie jest ono najbardziej potrzebne - bezpośrednio przy dużych przeszkleniach. (fot. Verano)

Kotły dwufunkcyjne zajmują niewiele miejsca, tyle co mała szafka kuchenna. (fot. De Dietrich)

Ciepła woda

Im mniej ciepła potrzebujemy do ogrzewania pomieszczeń, tym większego znaczenia w końcowym bilansie energetycznym nabiera zapotrzebowanie na ciepło zużywane do podgrzewania ciepłej wody użytkowej, czyli c.w.u. Po prostu dlatego, że jest to wartość mniej więcej stała, zależna od liczby mieszkańców oraz ich nawyków. Natomiast to, że założyliśmy lepsze okna i ociepliliśmy ściany grubą warstwą styropianu lub wełny mineralnej - niczego tu nie zmienia.

Najczęściej ogrzewający dom kocioł albo pompa ciepła podgrzewa też c.w.u. Może być wspomagany przez kolektory słoneczne, grzałkę elektryczną zasilaną przez panele PV lub małą pompę ciepła przeznaczoną tylko do c.w.u. Czy warto inwestować w takie urządzenia - zależy przede wszystkim od tego, jak dużo wody zużywamy. Przecież w zupełnie innej sytuacji będą dwie osoby, niż liczna rodzina z gromadką małych dzieci.

Powiązany jest z tym sam wybór systemu podgrzewania wody. Mianowicie w układzie z kotłem jednofunkcyjnym, jest ona gromadzona na zapas w dość dużym zasobniku. Jako jednofunkcyjne działają też wszystkie pompy ciepła. Jeżeli zamierzamy korzystać z kolektorów lub podgrzewania wody prądem z PV, to koniecznie musimy mieć zasobnik wody.

Natomiast kotły dwufunkcyjne, a tak mogą działać tylko niektóre urządzenia gazowe oraz elektryczne, podgrzewają wodę przepływowo. Oznacza to, że woda podgrzewana jest na bieżąco, dopiero po odkręceniu któregoś kranu. Kocioł bez zasobnika zajmuje niewiele miejsca i jest tańszy. Jednak jeżeli zechcemy kiedyś kupić np. kolektory, to będziemy musieli dokupić również zasobnik wody.

W domu energooszczędnym, nieco kłopotliwy bywa dobór mocy kotła dwufunkcyjnego. Wszystko dlatego, że do sprawnego przygotowywania ciepłej wody potrzeba przynajmniej 20 kW mocy. Przy czym jest to wartość wystarczająca do zasilania jednego typowego prysznica. Jeżeli zaś zechcemy założyć deszczownicę o dużym przepływie, to niezbędne może być nawet 35 kW. To zaś dużo więcej, niż zapotrzebowanie wielu tego rodzaju budynków na ciepło do ogrzewania wnętrz. Jeżeli wynosi ono maksymalnie np. 5 kW, to oznacza, że tyle jest potrzebne dopiero przy -20°C na zewnątrz. Zaś przy 0°C będzie to o połowę mniej, czyli zaledwie 2,5 kW. Chociaż maksymalną moc kotła ustawia się osobno na potrzeby c.o. oraz c.w.u. to dopuszczalny zakres regulacji nie jest jednak nieograniczony. W takich skrajnych przypadkach może się on okazać zbyt mały.

Dobre sterowanie

Nie zapominajmy, że wytworzenie ciepła przez kocioł lub pompę oraz jego przekazanie do grzejników lub instalacji podłogowej to tylko część tego, co trzeba zrobić. Żeby ogrzewanie było skuteczne i komfortowe, ciepło musi być dostępne w odpowiedniej ilości i czasie. Inaczej może być tak, że na zmianę będziemy marzli i pocili się z gorąca. Dlatego właśnie konieczne jest sterowanie ogrzewaniem.

Pracę nowoczesnych kotłów na paliwa stałe, np. na pelety, również nadzoruje zaawansowana automatyka. (fot. Kamen)

To, jakie powinno ono być, zależy od cech samego budynku, nie ma tu jednej recepty. Jeżeli nasz dom, poza tym, że będzie energooszczędny, będzie miał ciężką konstrukcję i podłogówkę z grubą wylewką, to będzie równie powoli nagrzewał się jak i stygł. Oznacza to, że da się go z powodzeniem ogrzewać np. prądem czerpanym tylko w tańszej, nocnej taryfie. Po prostu cały będzie potężnym akumulatorem ciepła. Równocześnie w takim domu możemy tak naprawdę zapomnieć o czasowym obniżaniu temperatury, albo bardzo precyzyjnym sterowaniu temperaturą w poszczególnych pomieszczeniach. Bo przecież co z tego, że wyłączymy ogrzewanie, skoro i tak podłoga będzie oddawać ciepło tak samo intensywnie jeszcze przez kilka godzin?

Zupełnie inaczej działać będzie system grzewczy w domu o lekkiej konstrukcji, szczególnie szkieletowym, i z szybko reagującym na zmiany ogrzewaniem grzejnikowym, nadmuchowym lub z podłogówką o lekkiej konstrukcji. Tu czas pomiędzy włączeniem albo wyłączeniem ogrzewania (ewentualnie zmianą jego intensywności), oraz zmianą temperatury w pomieszczeniach będzie krótki.

Precyzyjne, indywidualne sterowanie temperaturą w poszczególnych wnętrzach tu ma szansę się sprawdzić. Chociaż także i w tym przypadku musimy wziąć poprawkę właśnie na energooszczędność naszego domu. Przecież skoro charakteryzują go bardzo niskie straty ciepła, to pomieszczenia i tak nie będą wychładzać się zbyt szybko.

Z tych względów dobór właściwego sterowania wymaga niemałej wiedzy, doświadczenia, ale i zdrowego rozsądku. Dobry, nie musi wcale oznaczać skomplikowany i drogi.

Sterowanie ogrzewaniem można zintegrować z resztą automatyki budynkowej. (fot. Satel)

Jarosław Antkiewicz
fot. otwierająca: Auraton