Ogrzewanie na podczerwień w domu - jak działa, jakie są rodzaje i czy się opłaca?

Kiedy podczerwień ma sens, a kiedy nie?

Ma sens, gdy:

• budujesz nowy, bardzo dobrze ocieplony dom (standard WT 2021, czyli warunki techniczne obowiązujące od 2021 r., lub pasywny, zwłaszcza o zapotrzebowaniu poniżej ok. 20 kWh/m² rocznie),
• dom ma mały metraż, do ok. 40–50 m²,
• to domek letniskowy lub rekreacyjny, używany okazjonalnie. O wyborze decyduje tu niski koszt montażu i brak instalacji wodnej, która mogłaby zamarznąć. Ogrzewanie włączasz tylko na czas pobytu, więc wyższy koszt ogrzewania nie przekłada się na duży rachunek. Jeśli jednak domek ma być użytkowany przez cały rok, rachunek wygląda jak w domu całorocznym i lepiej porównać go z pompą ciepła,
• potrzebujesz dogrzania punktowego: łazienki, warsztatu, garażu, tarasu.

Nie ma sensu, gdy:

• dom jest starszy i nieocieplony,
• budynek ma mostki cieplne,
• to dom całoroczny o standardowym metrażu, w którym pompa ciepła będzie w eksploatacji orientacyjnie 3–4 razy tańsza.

Ile kosztuje ogrzewanie na podczerwień?

Wszystkie kwoty i wskaźniki poniżej to orientacyjne szacunki, zależne od ceny prądu oraz standardu budynku. Za punkt odniesienia przyjmujemy rząd wielkości ok. 1 zł/kWh brutto wraz z dystrybucją (szacunkowo 1,0–1,2 zł w taryfie G11, czyli podstawowej taryfie z jedną ceną przez całą dobę). Ceny się zmieniają, więc sprawdź własną taryfę.

Koszty eksploatacji

Grzejnik elektryczny, także podczerwony, zamienia prąd na ciepło mniej więcej w stosunku 1:1. Mówimy wtedy, że współczynnik COP (ile kWh ciepła dostajemy z 1 kWh prądu) wynosi 1. Pompa ciepła powietrze-woda ma w skali sezonu współczynnik wydajności (SCOP) szacunkowo ok. 3–3,8, czyli daje tyle kWh ciepła z 1 kWh prądu. Przy tej samej ilości ciepła pobiera więc orientacyjnie 3–4 razy mniej prądu. W przeliczeniu na 1 kWh ciepła oznacza to ok. 1 zł dla podczerwieni i ok. 0,3–0,4 zł dla pompy.

Przykładowo, dla domu 100 m² (tylko ogrzewanie, bez ciepłej wody):

• nowy, dobrze ocieplony (zapotrzebowanie na ciepło ok. 40–50 kWh/m² rocznie): ok. 4000–5000 kWh, czyli ok. 4000–5000 zł rocznie przy podczerwieni. Pompa ciepła przy SCOP 3,5 zużyłaby ok. 1150–1450 kWh, czyli ok. 1100–1450 zł. Różnica to ok. 3000 zł rocznie lub więcej,
• starszy, słabo ocieplony (zapotrzebowanie na ciepło ok. 120–150 kWh/m² rocznie): ok. 12 000–15 000 kWh, czyli ok. 12 000–15 000 zł rocznie przy podczerwieni. Pompa to ok. 3400–4300 zł, więc różnica przekracza 8000 zł rocznie. Podczerwień jest tu wyjątkowo kosztowna w eksploatacji.

Podczerwień nie podgrzewa wody użytkowej. Potrzebny jest osobny bojler lub inne urządzenie, które także zużywa prąd. Zwolennicy podają, że ogrzewanie bezpośrednio ludzi i przegród pozwala obniżyć temperaturę powietrza o 1–2°C przy podobnym komforcie, co daje ok. 10% oszczędności względem zwykłych (konwekcyjnych) grzejników elektrycznych. To jednak deklaracja, a nie gwarancja.

Dla orientacji: panel 500 W pracujący na pełnej mocy zużywa 0,5 kWh na godzinę, czyli przy 1 zł/kWh kosztuje ok. 0,5 zł za godzinę. Weekend w domku, 20 godzin pracy jednego panelu, to w górnym szacunku ok. 10 zł. Termostat skraca czas pracy grzejnika, więc rachunek będzie niższy.

Koszty inwestycji

Panele dla domu ok. 100 m² to orientacyjnie 12 000–25 000 zł. Pompa ciepła z ogrzewaniem podłogowym kosztuje ok. 45 000–70 000 zł.

Różnicę w cenie instalacji (od ok. 20 000 do ponad 50 000 zł) pompa ciepła wyrównałaby dzięki niższym rachunkom w ciągu orientacyjnie od kilku do ok. 20 lat, bo w nowym, dobrze ocieplonym domu oszczędza ok. 3000 zł rocznie. W starszym domu, gdzie oszczędność przekracza 8000 zł rocznie, wystarczy na to kilka lat. Tanie panele wygrywają więc przez wiele lat tylko w domu o małym zapotrzebowaniu na ciepło. Najlepiej wypadają w domach o zapotrzebowaniu poniżej ok. 20 kWh/m² rocznie. Przy 40–50 kWh/m² z naszego przykładu przewaga niskiej ceny zakupu trwa od kilku do ok. 20 lat.

Jaka moc i jakie przyłącze?

Panele o mocy 500 W przeznaczone są do pokoi o powierzchni 10–19 m². Przy takiej proporcji dom 100 m² wymagałby ok. 6–10 paneli, czyli 3–5 kW mocy. To wyliczenie dla dobrze ocieplonego budynku, a przy gorszej izolacji mocy będzie więcej. Promiennik o mocy 3000 W pobiera ok. 13 A, więc zajmuje niemal cały zwykły obwód z bezpiecznikiem 16 A. Instalację elektryczną i moc przyłączeniową powinien sprawdzić elektryk z uprawnieniami.

Fotowoltaika i taryfy

Zimą fotowoltaika nie pokryje zapotrzebowania podczerwieni: ok. 75–80% rocznej energii z instalacji PV w Polsce powstaje od kwietnia do września, a w miesiącach grzewczych, od listopada do lutego, tylko ok. 10–15%. W systemie rozliczeń net-billing letnie nadwyżki prądu sprzedaje się po cenach rynkowych, a zimą kupuje po pełnej cenie z dystrybucją. Żeby zbilansować roczne zużycie prądu na podczerwień, potrzebna jest instalacja (jej moc podaje się w kWp) wyraźnie większa niż przy pompie ciepła. Dla domu, który potrzebuje ok. 7000–10 000 kWh prądu rocznie na ogrzewanie podczerwienią, szacunki mówią o 10–15 kWp, a dla pompy ciepła w takim samym domu o 4–6 kWp.

Taryfy dwustrefowe (G12, G12w) mogą obniżyć cenę kWh w tańszej strefie nawet o 20–30%. Panele i promienniki nie magazynują ciepła, więc słabo wykorzystują tanie godziny nocne, bo ciepło jest potrzebne na bieżąco. Lepiej z G12 współpracuje pompa ciepła z buforem ciepła lub wodnym ogrzewaniem podłogowym, które gromadzą ciepło.

Rodzaje ogrzewania na podczerwień w domu

Ogrzewanie płaszczyznowe i podłogowe

Ogrzewanie, w którym przeważa promieniowanie, to najczęściej instalacje płaszczyznowe, czyli grzejące dużą powierzchnią podłogi, ściany lub sufitu. Najpopularniejsze jest ogrzewanie podłogowe. Mogą to być rury z wodą albo przewody lub maty elektryczne. Wodną instalację zasila się zwykle pompą ciepła (o jej działaniu piszemy w artykule o wodnym ogrzewaniu podłogowym), a instalacja elektryczna zużywa przy tej samej ilości ciepła kilka razy więcej prądu. Od ogrzewania płaszczyznowego różnią się panele i promienniki elektryczne, które opisujemy dalej.

Powierzchnia takiej instalacji jest tylko nieco cieplejsza od powietrza (granica to 30–34°C), więc musi być bardzo duża, by dała komfort i nie szkodziła posadzkom, tynkom ani okładzinom. Instalacje płaszczyznowe mają dużą bezwładność cieplną, czyli wolno reagują na zmianę ustawienia. Mają za to cechę samoregulacji: gdy w pokoju robi się chłodniej, różnica temperatur rośnie i instalacja oddaje więcej ciepła, a gdy robi się cieplej, oddaje mniej. W ogrzewaniu podłogowym duży wpływ na sprawność ma też posadzka. Drewno i grube wykładziny źle przewodzą ciepło, więc osłabiają oddawanie energii.

Panele ścienne i promienniki

Do elektrycznego ogrzewania pomieszczeń służą przede wszystkim:

• panele na podczerwień, montowane na ścianie, często jako gładkie białe płyty, lustra albo obrazy. Producenci podają np. dla panelu o mocy 500 W temperaturę powierzchni ok. 95–100°C i przeznaczają go do pomieszczeń o powierzchni 10–19 m² (sypialni, pokoi, korytarzy, biur i łazienek). Taki panel jest o wiele gorętszy niż ogrzewana podłoga (30–34°C), bo ma znacznie mniejszą powierzchnię grzejną;
• folie i maty grzewcze, ukryte pod podłogą, w suficie lub ścianie, czyli elektryczna odmiana ogrzewania płaszczyznowego;

Montaż mat elektrycznych (fot. Adobe Stock)

• promienniki wysokotemperaturowe, czyli urządzenia o mocy rzędu 1600–3200 W i temperaturze powierzchni 300–450°C, emitujące krótkie i średnie fale podczerwieni (oznaczane IR-A i IR-B). Producenci polecają je na tarasy, do ogrodów zimowych i lokali, jako doraźne dogrzewanie strefy, a nie system dla całego domu.

Promienniki wysokotemperaturowe montuje się poza zasięgiem użytkowników z powodu ryzyka poparzeń. Mogą też być źródłem pożaru. Nierówno nagrzewają człowieka, podobnie jak ognisko: od strony źródła grzeje mocniej. Dłuższe przebywanie w zasięgu najkrótszych fal (IR-A), które dają m.in. świecące promienniki halogenowe i ceramiczne, wymaga ochrony oczu, bo grozi „suchym okiem". Sensownie używa się więc promienników do ogrzewania ludzi w pomieszczeniach, w których przebywamy krótko, jak gospodarcze, garaż czy zabudowany taras, bez podnoszenia temperatury całego wnętrza.

Producenci promienników podają, że przy montażu na wysokości ok. 2,2–2,4 m ogrzewana strefa ma od ok. 3×2,3 m do 4,3×2,5 m. Temperatura w niej rośnie o ok. 6,5–15°C ponad temperaturę otoczenia, w zależności od modelu (pomiar w zamkniętym pomieszczeniu przy 16°C). Samo urządzenie osiąga pełną moc po kilkunastu sekundach do minuty, ale maksymalną temperaturę w strefie producenci podają dopiero po ok. 35 minutach pracy, a 85–90% tego efektu po 5–10 minutach.

Promiennik wysokotemperaturowy (fot. Adobe Stock)

Jak montować i na co uważać?

Producenci paneli zalecają m.in.:

• zawiesić panel tak, by dolna krawędź była co najmniej 20 cm nad podłogą,
• trzymać meble, zasłony, odzież i papier min. 1 m od jego frontu,
• nie przykrywać panelu i nie suszyć na nim odzieży,
• nie montować go nad wanną ani innym zbiornikiem z wodą ani pod gniazdkiem,
• nie podłączać go do gniazda, z którego korzysta inne urządzenie, i unikać przedłużaczy.

Panele i promienniki wysokotemperaturowe montuj poza zasięgiem dzieci i zgodnie z instrukcją producenta. O bezpieczeństwie urządzeń grzewczych pisaliśmy też w tekście o termowentylatorach.

Jak działa ogrzewanie podczerwienią?

Ciepło przenosi się trzema sposobami: przez przewodzenie, konwekcję (ruch ogrzanego powietrza) i promieniowanie. Podczerwień to promieniowanie cieplne, czyli fale elektromagnetyczne, które stale wysyła każdy przedmiot. Gdy włączymy grzejnik, jego powierzchnia jest cieplejsza od otoczenia i wysyła więcej promieniowania, a im gorętsze źródło, tym więcej. Ludzie, ściany i meble pochłaniają część tego promieniowania, więc się nagrzewają. Energia grzejnika też skądś pochodzi: ciepło powstaje ze spalania paliw lub z prądu i trafia do grzejnika albo promiennika, który je emituje.

Powietrze nie bierze bezpośredniego udziału w takim ogrzewaniu. Promieniowanie przechodzi przez nie i dopiero na ludziach, ścianach i meblach zamienia się w ciepło. Nagrzane przedmioty ogrzewają potem otaczające je powietrze, które zaczyna się unosić (to konwekcja), oraz to, czego dotykają (to przewodzenie). Ciepło niemal zawsze płynie więc kilkoma drogami naraz, a o tym, jak ogrzewanie odczuwamy, decyduje ta droga, którą płynie najwięcej ciepła.

Jakie przepisy musi spełniać grzejnik elektryczny?

Od 1 stycznia 2018 r. we wszystkich państwach Unii obowiązuje rozporządzenie Komisji (UE) 2015/1188, wydane na podstawie dyrektywy o ekoprojekcie (2009/125/WE). Dotyczy ono miejscowych ogrzewaczy pomieszczeń, czyli urządzeń ogrzewających pojedyncze pomieszczenie: elektrycznych grzejników przenośnych i nieprzenośnych (przymocowanych w jednym miejscu, np. do ściany), elektrycznego ogrzewania podłogowego, pieców akumulacyjnych i elektrycznych promienników ciepła. Nie obejmuje m.in. pomp ciepła, urządzeń przeznaczonych wyłącznie do użytku na zewnątrz (np. promienników tarasowych) oraz pieców do saun.

Rozporządzenie ustala dla każdego rodzaju grzejnika minimalną sezonową efektywność energetyczną, na przykład 36% dla przenośnych i 38% dla nieprzenośnych o mocy powyżej 250 W. Te procenty liczy się z przeliczeniem prądu na energię potrzebną do jego wytworzenia w elektrowni. Nie oznaczają więc, że grzejnik traci większość ciepła, i nie przeczą temu, że zamienia on prąd na ciepło w stosunku 1:1. Do wyniku liczy się też sterowanie: elektroniczny termostat, programator dobowy lub tygodniowy, czujnik otwartego okna czy sterowanie zdalne.

Przepisy nie nakazują wprost termostatu ani programatora tygodniowego dla każdego urządzenia. W praktyce jednak większość nieprzenośnych grzejników, ogrzewania podłogowego i pieców akumulacyjnych musi mieć sterowanie wyraźnie lepsze od zwykłego pokrętła, zwykle elektroniczną regulację temperatury.

Co sprawdzić przy zakupie. Producent lub importer musi podać w instrukcji i na swojej stronie internetowej m.in. moc grzejnika, rodzaj regulacji temperatury (np. termostat mechaniczny, regulacja elektroniczna, sterownik dobowy lub tygodniowy) i dodatkowe funkcje, takie jak wykrywanie otwartego okna czy sterowanie zdalne. Dla grzejników przenośnych obowiązuje też zdanie: „Ten produkt jest odpowiedni tylko do sporadycznego użytku lub do stosowania w dobrze izolowanych pomieszczeniach". Niektórzy producenci promienników sprzedają je bez jednostki sterującej i podają, że spełniają one przepisy dopiero po dokupieniu zgodnego termoregulatora.

Zalety i wady

Zalety:

• niski koszt zakupu i szybki, prosty montaż: wystarczy instalacja elektryczna, bez kotłowni, komina i rur, a więc bez ryzyka wycieku,
• brak serwisu kotła i części ruchomych,
• możliwość regulacji temperatury w każdym pomieszczeniu osobnym termostatem,
• producenci deklarują, że panele nie gromadzą kurzu i mogą być stosowane u alergików. Warto jednak pamiętać, że panel potrzebuje swobodnego przepływu powietrza za sobą, więc konwekcja nie znika całkowicie,
• zwolennicy podają, że nagrzane ściany są suchsze, co ogranicza ryzyko wilgoci,
• w domku letniskowym instalacja nie zawiera wody, więc nie zamarznie pod naszą nieobecność, a niektóre modele można sterować przez aplikację i włączyć zdalnie przed przyjazdem.

Wady i ograniczenia:

• wysoki koszt eksploatacji (COP = 1),
• konieczność bardzo dobrej izolacji, bo w słabo ocieplonym domu panele pracują bez przerwy,
• „cień cieplny": promieniowanie biegnie po prostej, więc duże meble, zasłony i szafy zasłaniają ogrzewanie. Do tego przed panelem trzeba zostawić wolną przestrzeń, bo producenci każą trzymać łatwopalne przedmioty w odległości min. 1 m od jego frontu,
• brak podgrzewu wody użytkowej,
• elementy grzejne promienników wytrzymują około 10 000 godzin pracy (przy 2000 godzin rocznie to co najmniej 5 lat).