Dlaczego warto stosować kotły elektryczne?

Czego dowiesz się z artykułu?

• Skąd się bierze klasa energetyczna?
• Czy kocioł elektryczny może współpracować z każdym źródłem ciepła w instalacji centralnego ogrzewania?
• Kiedy sprawdzi się kocioł elektryczny jako drugie źródło ciepła?
• Czy kocioł elektryczny pracuje w instalacji typu zamkniętego czy otwartego?
• Jak zasilać kotły elektryczne?
• Jaką moc kotła elektrycznego wybrać?
• Ile kosztuje ogrzewanie kotłem elektrycznym?

Ogólna zasada działania każdego kotła elektrycznego jest taka sama - grzałki zamieniają praktycznie 100% dostarczonej energii elektrycznej w ciepło. I to ze stałą sprawnością, niezależnie od stopnia obciążenia, temperatury wody w obiegu i częstotliwości włączeń. Można powiedzieć, że kocioł elektryczny ma znacznie łatwiejsze zadanie do wykonania, niż kocioł na węgiel czy gaz albo pompa ciepła. Prąd elektryczny to bowiem energia w czystej postaci i wykorzystanie go do uzyskania ciepła jest bardzo proste, niezależnie od tego, jakie warunki panują w instalacji.

W przypadku innych rodzajów kotłów, jest bez porównania trudniej, bo w nich, żeby uzyskać ciepło, trzeba spalić paliwo. A na efektywność tego procesu wpływa wiele czynników - ilość dostarczonego powietrza, dokładność jego wymieszania z paliwem, temperatura w komorze spalania oraz temperatura wody krążącej w obiegu itd.

Skąd się bierze klasa energetyczna?

Wiele osób, patrząc na etykiety energetyczne kotłów elektrycznych, słusznie zastanawia się, skąd w ich przypadku tak niska klasa D? Czy coś jest nie tak z ich sprawnością? Tymczasem ich sprawność jest bardzo dobra. Zmieniają w ciepło ok. 99,5% pobranej energii elektrycznej. Czyli robią to niemal bez strat - 1 kWh dostarczonego prądu odpowiada praktycznie 1 kWh oddanego ciepła.

Niska klasa, umieszczona na etykiecie energetycznej, wynika zaś wyłącznie ze specyficznego sposobu wyznaczania sprawności, przyjętego w unijnych przepisach. W klasycznym, fizycznym rozumieniu, sprawność to stosunek ilości oddanego ciepła do ilości energii pobranej przez urządzenie (energii zawartej w paliwie albo prądzie elektrycznym). Przy takim pojmowaniu tego pojęcia, sprawność np. 50% oznaczałaby, że połowa dostarczonej energii została efektywnie wykorzystana, a reszta bezproduktywnie zmarnowana. Choćby przysłowiowo uciekając przez komin, jak w bardzo marnym kotle lub piecu.

Natomiast przy wyznaczaniu klasy energetycznej, każdą 1 kWh energii elektrycznej mnoży się przez tzw. współczynnik konwersji, wynoszący 2,5. W efekcie wartość obliczonego w ten sposób współczynnika sprawności drastycznie się pogarsza. W przybliżeniu dzielimy bowiem 1 kWh oddanego ciepła nie przez 1 kWh prądu pobranego z sieci, lecz przez 2,5 kWh, wyznaczone po uwzględnieniu współczynnika konwersji. Ostatecznie więc tak wyliczona sprawność nawet najlepszego urządzenia elektrycznego nie może przekroczyć 40% (100 : 2,5).

Wszystko dlatego, że klasy energetyczne mają z założenia obrazować nie klasycznie rozumianą sprawność urządzeń grzewczych, lecz wpływ ich używania na środowisko, głównie w kontekście całkowitej emisji dwutlenku węgla. Z tego względu przyjęto wysoki współczynnik konwersji dla energii elektrycznej, zakładając, że jej wytworzenie i przesył za pośrednictwem sieci są obarczone bardzo dużymi stratami. Do odbiorcy trafia w postaci prądu zaledwie ok. 40% tzw. energii pierwotnej, zawartej w paliwie zużywanym przez elektrownie w Europie.

Takie podejście jest dość kontrowersyjne. Przede wszystkim utrudnia praktyczne porównanie parametrów eksploatacyjnych. Jeżeli kotły są na różne paliwa, to patrząc na ich klasę energetyczną, tak naprawdę nie dowiemy się, który z nich najefektywniej gospodaruje energią zawartą w paliwie. Klasa będzie wynikać bowiem przede wszystkim z samego rodzaju paliwa. W efekcie kocioł na pelety uzyska bardzo dobrą klasę A+, na ekogroszek już tylko B, a elektryczny zaledwie D. Ponadto należałoby wziąć pod uwagę, że kocioł elektryczny może być również zasilany energią elektryczną pochodzącą z domowej mikroinstalacji PV. Wtedy zaś sprawność jest rzeczywiście niemal 100%, a współczynnikiem konwersji można się nie przejmować. Czystą energię elektryczną zamieniamy w czyste ciepło.

Z każdym źródłem ciepła

Zasadniczą zaletą kotłów elektrycznych jest możliwość bezproblemowej współpracy z każdym źródłem ciepła w instalacji centralnego ogrzewania. Może to być kocioł na dowolne paliwo, pompa ciepła albo kominek z płaszczem wodnym. Kocioł elektryczny będzie przy tym działał prawidłowo zarówno w układzie z nowoczesnymi urządzeniami z podajnikiem i zaawansowaną automatyką, jak i tymi najprostszymi zasypowymi, czyli z ręcznym załadunkiem paliwa.

Szczególnie cenna jest właśnie ta ostatnia cecha, gdyż kocioł elektryczny z założenia działa w pełni automatycznie. Dzięki temu bardzo dobrze uzupełnia system grzewczy z kominkiem lub kotłem na drewno, którego pracy zautomatyzować się po prostu nie da. Oczywiście, nawet je możemy wyposażyć w sterownik dozujący ilość powietrza, ale przecież w tym, co najważniejsze - dokładaniu polan - żadna maszyna nas nie zastąpi.

Kocioł elektryczny można założyć praktycznie w każdej instalacji grzewczej. Bez problemu będzie współpracował z każdym źródłem ciepła. (fot. Elterm)

Razem z kotłem na paliwo stałe

W wielu domach, w układzie z kotłem na paliwo stałe, kocioł elektryczny służy jako drugie, w pełni bezobsługowe źródło ciepła, które uruchamia się, gdy nie chcemy lub nie możemy palić w kotle (np. wyjeżdżamy w zimie). Warto przy tym dodać, że jest to dobre rozwiązanie nawet w przypadku kotła z podajnikiem. Choćby dlatego, że pojemność zasobnika paliwa jest przecież bardzo ograniczona i na dłuższy wyjazd może się okazać zbyt mała.

Może cię zainteresować

Jak bezpiecznie korzystać z piecyka gazowego? Kondensacyjne kotły gazowe SAS - komfortowe ogrzewanie domu Jakie są możliwości otrzymania dofinansowania na zakup kotła na pellet? Wiszące gazowe kotły kondensacyjne Condens 5700i WT i Condens 5300i WT Elektryczne ogrzewanie domu. Jedno rozwiązanie, wiele korzyści Jak działa system kart gwarancyjnych Wolf? 5 przykazań świadomego oszczędzania na ogrzewaniu Czym można palić w kotle 5. klasy? Jak podłączyć sprzęgło hydrauliczne? Nowoczesne kotły gazowe - furtka do rozbudowy systemu grzewczego o ekologiczne rozwiązania Najczęstsze pytania o spieki i konglomeraty kwarcowe Kocioł elektryczny czy pompa ciepła? Ból głowy inwestora Ile prądu zużywa piec na pellet? Jak działa sterowanie EOS 6? Jak ustalić moc kotła grzewczego? Zbiorniki na gaz - dzierżawić czy kupić na własność? Jak ustawić sterowniki w kotle klasy 5? Czy warto kupować droższy, certyfikowany pellet? Zalety zastosowania podgrzewaczy (wymienników) wężownicowych Separatory magnetyczne dla ochrony instalacji grzewczych Ergonomiczne podłączenie urządzeń grzewczych do instalacji centralnego ogrzewania Jak ustawić piec na ekogroszek żeby nie było spieków? F-Power - nowa linia zaworów kulowych. Gdzie tkwi sekret niezawodności? Jakie ogrzewanie do domu w 2023? Czym ogrzewać dom zimą? Podgrzewanie wody prądem - ile to kosztuje? Czym jest wartość energetyczna węgla i od czego zależy? Pompa obiegowa do wodnego ogrzewania podłogowego - na co zwrócić uwagę przy jej zakupie? Co oznacza, że kocioł na pellet drzewny jest o podwyższonym standardzie? Grupy pompowe duro system - kompaktowe rozwiązanie techniczne gotowe do montażu

Zobacz więcej Zwiń

Ponadto pozostawienie kotła na węgiel czy pelety na dłuższy czas bez nadzoru jest nieco ryzykowne. Wystarczy zablokowanie podajnika zbyt dużą bryłką paliwa, żeby się on wyłączył, pozbawiając dom ogrzewania. W przypadku kotła elektrycznego, jak i każdego innego urządzenia zasilanego z sieci, ryzyko awarii też istnieje, jednak jest ono mniejsze. Ponadto po czasowym wyłączeniu zasilania w wyniku awarii sieci, sprzęt elektryczny jest w stanie wrócić do normalnej pracy. Natomiast w kotle z podajnikiem po kilku godzinach bez prądu wygaśnie żar i konieczne będzie rozpalenie na nowo. A tylko nieliczne z nich mają automatyczną zapalarkę.

Pracy kotłów na drewno, i innych z ręcznym podawaniem opału, nie można w pełni zautomatyzować. Dlatego w takiej instalacji świetnie sprawdza się nie wymagający żadnej obsługi kocioł elektryczny. (fot. Mora)

Nawet w bardzo dobrym kotle z podajnikiem należy co kilka dni uzupełniać paliwo. Dlatego jeżeli lubimy wyjeżdżać zimą na dłużej, warto zainstalować jeszcze kocioł elektryczny. (fot. Sas)

Otwarta i zamknięta

Ze względu na możliwość montażu kotła elektrycznego najczęściej nie ma znaczenia czy instalacja jest typu zamkniętego czy otwartego - z przeponowym lub przelewowym naczyniem wzbiorczym. To ewentualnie kwestia wyłączenia czujnika ciśnienia, który stanowi zabezpieczenie kotła przed pracą bez wody. Producenci dopuszczają jednak jego dezaktywację, jeżeli układ instalacji tego wymaga.

Przelewowe naczynie wzbiorcze to po prostu otwarty zbiornik, umieszczony w najwyższym punkcie instalacji. Zdecydowanie dominuje w systemach z kotłami na paliwa stałe. Jednak to rozwiązanie spotyka się również w starszych domach z kotłami gazowymi.

Trzeba natomiast wiedzieć, że dostępne na rynku pompy ciepła oraz prawie wszystkie kotły gazowe mogą pracować tylko w układach zamkniętych. Utrudnia to ich przyłączenie do instalacji z kotłami na paliwa stałe oraz z kominkami z płaszczem wodnym. Wprawdzie od ponad 10 lat w przepisach dopuszczono możliwość zabezpieczenia urządzeń na paliwo stałe za pomocą naczyń zamkniętych, jednak wymaga to zastosowania dodatkowych zabezpieczeń przed przegrzaniem. Najczęściej jest nim wężownica, schładzająca wodą wodociągową przestrzeń wodną kotła. Tak czy inaczej, nie każdą instalację grzewczą można wykonać jako zamkniętą lub jest to trudne. Dlatego uniwersalność kotłów elektrycznych - możliwość bezproblemowej pracy w obu systemach - jest sporym atutem.

Instalacja elektryczna

Jedynym szczególnym elementem niezbędnym do działania tego rodzaju kotła jest odpowiednie zasilanie. W praktyce oznacza to zrobienie wydzielonego obwodu elektrycznego, najczęściej 3-fazowego (tzw. siła), wykonanego z odpowiednio grubego przewodu, z niezbędnymi zabezpieczeniami nadmiarowoprądowymi i różnicowoprądowymi.

To, że taki obwód jest zwykle 3-fazowy, a przewody grube - wynika ze znacznej mocy takich kotłów. Chociaż trzeba wiedzieć, że oferta rynkowa obejmuje również urządzenia o mocy zaledwie 4 kW. Jednak w domach jednorodzinnych zakłada się raczej modele o mocy od 6 do 24 kW. Te jeszcze większe (kilkadziesiąt kW), przeznaczone są zaś do budynków komercyjnych.

Kotły najczęściej zasilane są z obwodów 3-fazowych, bo w takich można uzyskać wysoką moc, zachowując rozsądny przekrój przewodów oraz charakterystykę zabezpieczeń. Wprawdzie dostępne są urządzenia jednofazowe o mocy nawet 12 kW, ale zaleca się w ich przypadku użycie przewodu 3 × 10 mm2 oraz bezpiecznika aż 63 A. Natomiast w przypadku urządzenia 3-fazowego o identycznej mocy, wystarczy przewód 5 × 4 mm2 i bezpiecznik 3 × 20 A.

Dobór i wykonanie tego rodzaju elementów to zadanie bezwzględnie dla fachowca. Trzeba bowiem uwzględnić nie tylko przekrój przewodów oraz zabezpieczenia tego jednego obwodu, ale również to, jak się one mają do reszty instalacji. Oceni on, czy pozostałe zabezpieczenia są odpowiednie, i czy wystarczające są przekroje przewodów samego przyłącza (od sieci do licznika) oraz od licznika do rozdzielnicy.

Może być konieczne wystąpienie z wnioskiem o zwiększenie przydziału mocy, a niekiedy nawet wykonanie nowego przyłącza. Często bowiem przydział mocy w domach jednorodzinnych to 12-15 kW, a bywa że sam kocioł potrzebuje dwa razy tyle.

Jaką moc wybrać?

Przy wyborze mocy kotła najważniejszą kwestią, którą musimy uwzględnić, jest sposób podgrzewania ciepłej wody przeznaczonej do mycia, czyli ciepłej wody użytkowej (c.w.u.). Ewentualnie kocioł elektryczny może w ogóle nie być obarczony tym zadaniem, jeśli mamy inną instalację zapewniającą c.w.u. i jesteśmy zadowoleni z jej działania.

Jeżeli ciepła woda ma być przygotowywana w zbiorniku (zasobniku), to sprawa jest prosta. Wystarczy taka moc, jaka będzie potrzebna do ogrzewania pomieszczeń. Jej powiększanie na potrzeby c.w.u. nie ma sensu. Przecież kocioł przez znakomitą większość czasu trwania sezonu grzewczego (ponad 90%) pracuje z mocą dużo niższą od nominalnej. Dysponuje więc i tak jej rezerwą.

Przepływowe podgrzewanie wody oznacza z kolei, że potrzebna do tego moc musi być duża. Często znacznie wyższa od niezbędnej do ogrzewania pomieszczeń. Wynika to ze specyfiki tego sposobu jej ogrzewania. Woda ma jedynie chwilowy kontakt z elementami grzejnymi i właśnie dlatego niezbędna jest wysoka moc, żeby zdążyły przekazać wystarczająco dużą ilość ciepła. Moc sekcji przepływowej w kotłach dwufunkcyjnych zaczyna się od ok. 12 kW, ale naprawdę komfortowe korzystanie z prysznica wymaga ok. 20 kW. I nie ma tu znaczenia, czy do ogrzewania pomieszczeń potrzebujemy 5 czy 15 kW.

Dobór mocy ma jeszcze jeden bardzo istotny aspekt. Od razu powinniśmy zdecydować czy kocioł ma za zadanie samodzielnie ogrzewać dom nawet w największe mrozy, czy może ma wówczas jedynie wspomagać inne źródło ciepła? Ewentualnie, chcemy go uruchamiać głównie w czasie naszej dłuższej nieobecności w domu (wyjazdy), a wtedy wystarczy żeby we wnętrzach zapewniały nieco niższą temperaturę, np. +15°C.

Kocioł działający tylko jako urządzenie wspomagające może mieć niższą moc, np. 6 zamiast 12 kW. Trzeba podkreślić, że urządzenie o wyższej mocy i tak bez problemu dostosuje się do mniejszego zapotrzebowania na ciepło. Sterowanie nim nie będzie nastręczało problemów, gdyż regulacja mocy możliwa jest tu w bardzo szerokim zakresie i to bez szkody dla sprawności. Różnica w cenie zakupu urządzeń też często nie będzie na tyle duża, żeby przesądzać o sprawie. Zasadnicze znaczenie ma natomiast to jakim przyłączem elektrycznym i jakim przydziałem mocy możemy dysponować.

Ogrzewanie kotłem elektrycznym - ile to kosztuje?

Kotły elektryczne są stosunkowo tanie. Prostsze modele kupimy już za ok. 3000 zł, chociaż zaawansowane mogą kosztować ponad dwa razy tyle. Zainstalowanie kotła jest proste i niedrogie, bo nie ma komina, wymogów odnośnie wentylacji itd.

Natomiast koszt eksploatacji wynika wprost z tego, ile zużyjemy prądu (energii) oraz według jakiej stawki za niego płacimy. Energochłonność domu i taryfa za prąd - od tych dwóch rzeczy nie uciekniemy. To prawda, że energia elektryczna w najpopularniejszej taryfie dla gospodarstw domowych (G11), z jedną stawką opłat przez całą dobę jest stosunkowo droga - ok. 0,70 zł/kWh. Dlatego ci, którzy ogrzewają domy prądem najczęściej decydują się na rozliczanie w tzw. taryfie nocnej (G12, G12w), w której prąd jest tańszy nocą i przez krótki okres w środku dnia oraz ewentualnie w weekendy (G12w). Wprawdzie w pozostałych godzinach muszą płacić więcej, ale odpowiednio sterując pracą ogrzewania, można do celów grzewczych zużywać tylko prąd kupowany w niższej cenie.

Naprawdę warto pomyśleć wówczas o możliwości akumulacji wytworzonego ciepła. Może do tego służyć zbiornik wody grzewczej o pojemności przynajmniej 500 l, albo po prostu gruba wylewka, w przypadku ogrzewania podłogowego. Kocioł elektryczny dobrze poradzi sobie w każdej z tych sytuacji. Natomiast energia taryfie nocnej nie jest już taka droga. Zapłacimy za nią ok. 0,45 zł/kWh. Obecnie to już cena konkurencyjna względem wielu innych nośników energii. Natomiast jeżeli część zapotrzebowania na energię pokryje prąd pozyskiwany z mikroinstalacji PV, to atrakcyjność ogrzewania kotłem na prąd jeszcze bardziej wzrośnie.

Koszty eksploatacji ogrzewania elektrycznego zależą od energochłonności domu i ceny, którą płacimy za prąd. Dzięki instalacji PV możemy je istotnie obniżyć. (fot. Elterm)

Redaktor: Jarosław Antkiewicz
Na zdjeciu otwierającym: Kotły elektryczne to nowoczesne urządzenia o najwyższej sprawności. Zamieniają na ciepło praktycznie 100% dostarczanej energii elektrycznej. Niska klasa energetyczna bierze się zaś wyłącznie ze szczególnego sposobu obliczania sprawności wszystkich elektrycznych urządzeń grzewczych. (fot. Kospel)