Jakiej mocy kocioł gazowy do domu 150 m2 - 24 kW czy mniej? Ostatecznie decyduje c.w.u
Jakiej mocy kocioł gazowy do domu 150 m2 - 24 kW czy mniej? Ostatecznie decyduje c.w.u
Kocioł gazowy zwykle ogrzewa pomieszczenia oraz podgrzewa c.w.u. To właśnie sposób jej przygotowywania jest w praktyce jednym z najważniejszych czynników przy doborze mocy kotła, fot. FONDITAL
Mam dom średniej wielkości, ok. 150 m2 powierzchni ogrzewanej. Planuję wymienić stary kocioł gazowy 24 kW na nowy, również na gaz. Dom został docieplony i ma wymienione okna. Zastanawiam się, czy założyć kocioł o takiej samej mocy, czy jednak nie będzie ona zbyt duża i w efekcie będą przez to jakieś problemy? Przecież teraz zapotrzebowanie na ciepło będzie na pewno dużo mniejsze. Odpowiadamy na pytanie nadesłane przez naszego czytelnika i wyjaśniamy, jaka moc kotła gazowego do domu 150 m2 będzie odpowiednia.
Każdy kocioł powinien mieć przede wszystkim na tyle wysoką moc, aby był w stanie zrównoważyć ucieczkę ciepła z budynku. W sezonie grzewczym straty ciepła są zaś nieuniknione.
Jak dobrać moc kotła gazowego?
W końcu nawet w najlepiej ocieplonym (izolowanym) budynku następuje ruch ciepła pomiędzy cieplejszą (wnętrze domu) i chłodniejszą (środowisko zewnętrzne) stroną przegród - ścian, okien, dachu itd. Ponadto ciepło ucieka wraz z powietrzem wymienianym przez wentylację - szczególnie grawitacyjną. Kolejna, bardzo ważna pozycja w bilansie zapotrzebowania na ciepło i moc grzewczą, to podgrzewanie ciepłej wody użytkowej, czyli c.w.u. Ważna szczególnie, bo jeżeli woda podgrzewana jest przepływowo (dopiero po odkręceniu kranu, nie zaś w zbiorniku), to właśnie moc niezbędna na potrzeby c.w.u. może determinować to jakiej mocy kocioł będziemy musieli zainstalować. Kocioł dwufunkcyjny dobiera się przede wszystkim pod kątem mocy potrzebnej na c.w.u. W efekcie kupujemy nawet kocioł gazowy 30 kW, chociaż do ogrzewania wnętrz wystarczyłoby 15 kW.
Jaki kocioł gazowy do domu 150m2 - najpierw bilans start ciepła
Nie bez przyczyny zaczęliśmy tu od zasygnalizowania, co wpływa na wielkość strat ciepła. Chodzi bowiem o to, że samo podanie powierzchni ogrzewanej domu np. 150m2, a nawet przybliżonego standardu izolacyjności jego ścian, okien i pozostałych przegród, nie daje jeszcze wystarczająco precyzyjnej informacji o zapotrzebowaniu zarówno na ciepło, jak i tym bardziej na moc grzewczą w tym konkretnym budynku.
Warto spojrzeć na prosty przykład obrazujący chociażby wpływ okien. Trzeba sobie uświadomić, że nawet okna spełniające wymagania dla nowych domów, czyli wynikające z WT 2021, są pod względem strat ciepła prawie 5 razy gorsze, niż przeciętna ściana spełniająca te same WT 2021. Po prostu zgodnie z nimi współczynnik U okien nie może przekraczać 0,9 W/(m2 ·K), natomiast w przypadku ścian jest to zaledwie 0,2 W/(m2 ·K).
We współczesnych kotłach gazowych jedną z najważniejszych funkcji jest szeroki zakres modulacji mocy. Ta minimalna może wynosić nawet zaledwie ok. 1/10 mocy nominalnej, fot. TERMET
Kolejna kwestia to wentylacja. Im lepsze pod względem cieplnym są ściany, dach, okna, tym większy wpływ na ostateczne straty ciepła ma wentylacja. Kilkadziesiąt lat temu, gdy domy były ocieplone bardzo marnie lub wcale, nikt się specjalnie nie przejmował ucieczką ciepła powodowaną przez działanie wentylacji grawitacyjnej. Dodatkowe kilkanaście procent nie zmieniało istotnie sytuacji. Dziś proporcje są zupełnie inne, dlatego we współczesnych domach coraz większą popularnością cieszy się wentylacja z rekuperacją, czyli odzyskiem ciepła. Co więcej, naprawdę warto przynajmniej w przybliżeniu określić wielkość strat ciepła, nie tylko w skali całego budynku, ale również dla każdego pomieszczenia z osobna. Dzięki temu bowiem dowiadujemy się, czy konkretny grzejnik będzie wystarczający. Ewentualnie czy zaprojektowane ogrzewanie podłogowe będzie wystarczająco wydolne. Bo co nam z tego, że moc kotła będzie wystarczająco wysoka, jeżeli np. nasz nowy grzejnik łazienkowy okaże się zbyt słaby, żeby wystarczająco ogrzać to pomieszczenie i będziemy marznąć po wyjściu z wanny?
Jak dobrać moc kotła gazowego?
Moc kotła gazowego dobiera się w dość specyficzny sposób. W efekcie może się ona, na pierwszy rzut oka, wydawać dość mocno zawyżona. I faktycznie tak jest, że kocioł przez większość czasu w sezonie grzewczym nie wykorzystuje nawet połowy swojej mocy maksymalnej. Cały czas przy założeniu, że dobrany został prawidłowo, nie jest zaś przewymiarowany, czyli że jego moc jest większa od faktycznie potrzebnej. Cała rzecz w tym, że moc kotła gazowego dobiera się zakładając warunki skrajne. Co oznacza przyjęcie tzw. obliczeniowej temperatury zewnętrznej, która wynosi ok. -20°C, z pewnymi różnicami w zależności od regionu Polski. Generalnie, najzimniej jest na wschodzie kraju oraz w górach, przy czym nasz biegun zimna to Suwałki, gdzie przyjmuje się do obliczeń temperaturę -24°C. Wyraźnie cieplej jest na zachodzie kraju i nad Bałtykiem (-18°C). Zapotrzebowanie na moc grzewcząwyznacza się więc przyjmując różnicę temperatury pomiędzy obliczeniową temperaturą zewnętrzną, wynoszącą najczęściej -20°C, oraz obliczeniową temperaturą wewnętrzną, która dla większości pomieszczeń mieszkalnych wynosi 20°C (24°C w łazienkach).
W praktyce w nowych domach przyjmuje się zapotrzebowanie na moc grzewczą nawet wyraźnie poniżej 100 W/m2 powierzchni ogrzewanej (np. 70-80 W/m2). W starszych domach, lecz ocieplonych przynajmniej 10 cm izolacji na ścianach oraz z przynajmniej dwuszybowymi szczelnymi oknami, potrzebne będzie ok. 100 W/m2. Natomiast w starych domach bez izolacji zapotrzebowanie sięga 150-200 W/m2 lub nawet więcej. Z praktycznego punktu widzenia do szybkiego oszacowania zapotrzebowania na moc grzewczą w budynku, który ma nie więcej niż 10 lat wystarczy przyjąć wskaźnik 100 W/m2. Oczywiście, to tylko wartość orientacyjna. Gdy chcemy mieć dokładniejsze dane, to trzeba zrobić już rzetelne obliczenia.
Im zimniej, tym więcej mocy
Trzeba podkreślić, że rzeczywiste zapotrzebowanie na ciepło zależy wprost od różnicy temperatury pomiędzy wnętrzem domu i jego otoczeniem. Przy 20°C oraz -20°C na zewnątrz mamy więc różnicę 40°C, albo nieco bardziej fachowo 40 K. Przyjmuje się przy tym, że ta zależność - pomiędzy temperaturą zewnętrzną oraz zapotrzebowaniem na ciepło - jest liniowa. Co nie jest do końca prawdą, ale sprawdza się jako wystarczająco dobre przybliżenie. W efekcie, skoro przy -20°C na zewnątrz (różnica 40 K) potrzebujemy np. 20 kW mocy kotła, to w tym samym domu przy 0°C wystarczy połowa tego, czyli 20 kW, gdyż różnica temperatury pomiędzy domem i jego otoczeniem wynosi już tylko 20 K. Najważniejsze jest właśnie zrozumienie istnienia proporcji.
Nieuchronnie nasuwa się tu pytanie, na ile często rzeczywiście jest aż tak zimno i czy dobieranie kotła oraz projektowanie instalacji c.o. zgodnie z tymi zasadami ma sens. Jednak należy uznać je za rozsądne, bo opiera się na założeniu, że nasza instalacja grzewcza ma zapewniać komfortowe warunki zawsze, nawet w czasie mrozów, które zdarzają się w danym regionie rzadko i zwykle nie trwają zbyt długo. Można powiedzieć, że to podejście zgodne z zasadą, że lepiej mieć rezerwę mocy, niż czasem marznąć. Choćby taka sytuacja zdarzała się tylko raz na kilka lat. Ponadto praktyka dowodzi, że faktyczne zużycie energii jest zwykle wyższe od teoretycznych obliczeń, nawet o ponad 30%. Taki wniosek płynie też z audytów energetycznych, przeprowadzanych w istniejących budynkach. Okazuje się, że różnica w zapotrzebowaniu na energię, wyznaczonym obliczeniowo na potrzeby świadectw charakterystyki energetycznej oraz określoną na podstawie rzeczywistego zużycia gazu lub ciepła z sieci potrafi sięgać nawet 45%. Tak duża różnica ma zapewne wiele przyczyn. Jednak często zapomina się o bardzo prostej i podstawowej. Mianowicie, większość ludzi lubi mieć w pokojach więcej, niż „normowe” 20°C. Zaś każdy stopień więcej to o kilka procent wyższe zużycie energii i większe zapotrzebowanie na moc grzewczą. A my po prostu lubimy mieć ciepło.
Ważna modulacja mocy kotłów gazowych
Na szczęście, nowoczesne kotły gazowe są w stanie bardzo dobrze pracować także z mocą o wiele mniejszą od nominalnej. Działają w sposób ciągły i bez utraty sprawności wykorzystując zaledwie np. 1/6 lub nawet około 1/10 mocy nominalnej. Przeliczając to na procenty, będą to wartości odpowiednio nieco poniżej 20 oraz 10%. Ta zdolność do dostosowywania się do zapotrzebowania mniejszego niż moc nominalna, nazywana jest modulacją mocy. Właśnie dzięki jej szerokiemu zakresowi nie musimy koniecznie dopasowywać mocy kotła z dużą dokładnością. Tu też kryje się odpowiedź na pytanie dlaczego większość dostępnych w sklepach kotłów gazowych ma moc 20-24 kW lub zbliżoną. Po prostu dzięki modulacji mocy są w stanie dobrze pracować zarówno w budynku, w którym faktycznie potrzebne jest 20 kW, jak i takim, gdzie wystarcza 8-10 kW. Z kolei producentom zbytnio nie opłaca się wytwarzać kotłów gazowych o mocy nominalnej ok. 10 kW. Zresztą bywa i tak, że kocioł o niższej mocy ma faktycznie ten sam palnik co „większy” model, zaś jego moc ogranicza się w inny sposób (nawet tylko programowo). Trzeba przy tym zaznaczyć, że to podejście rozsądne i uzasadnione w przypadku kotłów gazowych, gdyż te bardzo dobrze radzą sobie z pracą nawet z mocą wynoszącą zaledwie kilkanaście procent mocy nominalnej. Nie należy tego wprost przenosić na inne urządzenia grzewcze, przede wszystkim kotły na paliwa stałe oraz pompy ciepła. Ich nie charakteryzuje aż taka elastyczność w dopasowywaniu mocy do chwilowego zapotrzebowania. W ich przypadku możliwość efektywnej pracy przy 30% mocy nominalnej jest już bardzo dobrym wynikiem.
Czy kocioł 24kW wystarczy do domu 150m2 - ostatecznie decyduje c.w.u
Już na początku tekstu sygnalizowaliśmy, że czynnikiem który w praktyce zadecyduje o tym jakiej mocy kotła gazowego będziemy potrzebować do domu 150m2 może być sposób przygotowywania ciepłej wody użytkowej, czyli c.w.u. W przypadku kotłów gazowych mamy tu dwa konkurencyjne systemy, oba podobnie popularne.
Moc kotła gazowego dwufunkcyjnego dobiera się przede wszystkim pod kątem mocy potrzebnej na c.w.u., fot. DE DIETRICH
Kocioł gazowy jednofunkcyjny podgrzewa wodę na zapas, w połączonym z nim zbiorniku. Tak długo jak zgromadzona w nim woda jest odpowiednio gorąca, tak długo możemy ją bez problemu wykorzystywać, nawet w wielu punktach poboru równocześnie. Możliwe jest np. zasilanie w tym samym czasie dwóch pryszniców. Co ważne, kocioł gazowy automatycznie włącza się, gdy odpowiedni czujnik zasygnalizuje mu, że temperatura wody w zbiorniku jest zbyt niska. W razie potrzeby chwilowo przekierowuje nawet całą moc na grzanie wody (tzw. priorytet c.w.u.), dzięki czemu jej zapas zostaje szybko uzupełniony. Jak jednofunkcyjny system przygotowywania wody do mycia wpływa na wymagana moc kotła? Najkrócej mówiąc nie wpływa na nią w ogóle. Chodzi o to, że w domu jednorodzinnym powiększanie mocy takiego kotła z myślą o c.w.u jest niepotrzebne. I tak praktycznie zawsze dostępna jest rezerwa mocy, kocioł przecież nie wykorzystuje jej całej na ogrzewanie wnętrz. Natomiast chwilowego przełączenia tylko na c.w.u. nawet nie zauważymy.
Natomiast kocioł gazowy dwufunkcyjny ogrzewa wodę przepływowo, tylko w czasie korzystania z niej, czyli gdy płynie ona z któregoś kranu. W związku z tym dostępna wielkość strumienia ciepłej wody zależy wprost od mocy kotła. Z wystarczającym przybliżeniem możemy przyjąć, że 1 kW mocy kotła zapewnia ok. 0,5 l ciepłej wody na minutę. Żeby zasilać jeden typowy prysznic potrzeba zaś ok. 10 l/min. Co z kolei oznacza, że moc kotła 20 kW wystarcza na potrzeby jednego typowego prysznica. Jeżeli więc, ktoś pyta czy kocioł 24 kW wystarczy do domu 150m2, to w przypadku kotła dwufunkcyjnego odpowiedź będzie twierdząca tylko pod warunkiem, że nie jest planowane równoczesne zasilanie dwóch pryszniców. Problemem może być także deszczownica o dużej wydajności, gdyż te wymagają przepływu gorącej wody na poziomie 20-30 l/min. Czyli do ich zasilania potrzebny byłby kocioł 40-60 kW, a to już nie jest raczej sprzęt do domu jednorodzinnego. Dlatego właśnie pisaliśmy, że to właśnie sposób przygotowywania c.w.u. może być najważniejszym czynnikiem determinującym potrzebną moc kotła. Trzeba przy tym podkreślić, że moc potrzebna na c.w.u. jest taka sama, niezależnie od tego na ile dobrze ocieplony jest dom. Przy czym wprawdzie moc kotłów dwufunkcyjnych wprawdzie podawana jest jako dwie wartości, osobno na c.o. oraz na c.w.u., jednak nigdy nie jest skrajnie różna. Nie kupimy np. kotła o mocy nominalnej 15/30 kW (c.o./c.w.u.) lecz raczej kocioł o mocy 24/30 kW. Problem nadmiaru mocy na c.o. (ogrzewanie pomieszczeń) rozwiąże zaś odpowiednio szeroki zakres modulacji mocy kotła.
Człowiek wielu zawodów, instalator z powołania i życiowej pasji. Od kilkunastu lat związany z miesięcznikiem i portalem „Budujemy Dom”. W swojej pracy najbardziej lubi znajdywać proste i praktyczne rozwiązania skomplikowanych problemów. W szczególności propaguje racjonalne podejście do zużycia energii oraz zdrowy rozsądek we wszystkich tematach związanych z budownictwem.
W wolnych chwilach, o ile nie udoskonala czegoś we własnym domu i jego otoczeniu, uwielbia gotować albo przywracać świetność klasycznym rowerom.
Skomentuj
