Prąd z tańszej, nocnej strefy można zamienić w ciepło, które dom odda w ciągu dnia. Działa to jednak tylko w budynkach z masywnymi przegrodami. W domach szkieletowych (tzw. kanadyjczykach) ściany nie mają dużej pojemności cieplnej, więc ciepła się w nich nie zgromadzi.
Dobrze ocieplony dom o ciężkich ścianach i stropach sam działa jak akumulator ciepła. Pojemność cieplna to zdolność materiału do pochłonięcia ciepła i późniejszego oddania go. Masywne przegrody mają ją dużą, a lekkie ściany szkieletowe małą.
Metoda opiera się na taryfach dwustrefowych (G12), w których prąd jest tańszy w nocy i przez kilka godzin w ciągu dnia. Szczegóły opisujemy niżej, w części o taryfach. Cała metoda wygląda tak:
Podane godziny dotyczą taryfy z tańszą strefą w nocy i w południe. Jeśli Twoja taryfa ma inne okna, trzeba je odpowiednio przesunąć.
Takie ogrzewanie wymaga automatyki, która włącza grzanie według godzin stref, mierzy temperaturę i uwzględnia pogodę. Na rynku jest wiele systemów sterujących, dopasowanych do konkretnego rodzaju ogrzewania elektrycznego. Od prostych termostatów z programatorem po sterowniki, które uczą się, jak szybko budynek się nagrzewa i stygnie. Przykłady opisujemy przy poszczególnych urządzeniach. Ogólne zasady doboru ogrzewania elektrycznego omawiamy w artykule o grzejnikach elektrycznych.
Godziny stref ustala dystrybutor prądu i różnią się one między operatorami. Orientacyjnie tańsza strefa w G12 obejmuje ok. 10 godzin na dobę, zwykle 22:00–6:00 oraz 13:00–15:00, także w weekendy. W G12w w dni robocze obowiązują zwykle te same godziny, a od piątku wieczorem do poniedziałku rano tańsza strefa trwa całą dobę. U niektórych operatorów tańsza strefa w G12w zaczyna się w dni robocze godzinę wcześniej i nie ma południowej doliny. Całodobowa tańsza strefa w G12w dotyczy tylko dni ustawowo wolnych od pracy, a nie dni wolnych z odbioru za święto przypadające w sobotę. Godziny własnej taryfy sprawdź przed zakupem urządzeń.
Tańsza strefa może obniżyć cenę kilowatogodziny nawet o 20–30% w porównaniu z G11. To orientacyjna górna granica, a faktyczna różnica zależy od cennika dystrybutora.
Piec akumulacyjny, nazywany też ogrzewaczem akumulacyjnym, ładuje się prądem z tańszej strefy, a ciepło oddaje w ciągu dnia, gdy obowiązuje droższa. Jego rdzeń to zwykle sprasowany magnetyt lub szamot, który grzałki nagrzewają nawet do kilkuset stopni.
Wyróżniamy dwa rodzaje pieców:
Nawet dobrze izolowany piec z wentylatorem oddaje część ciepła przez obudowę także wtedy, gdy wentylator nie pracuje. To tzw. emisja spoczynkowa.
Piece mają automatykę, która steruje ładowaniem (nagrzewaniem rdzenia) i rozładowywaniem (oddawaniem ciepła do pomieszczenia). Poziom naładowania można regulować. Przy sterowaniu ręcznym pokrętło ustawia stopień naładowania, więc trzeba przewidywać pogodę. Gdy piec jest naładowany za mocno, a dzień okazuje się ciepły, w pokoju robi się za gorąco, a energia się marnuje. W sterowaniu automatycznym centralny sterownik z czujnikiem temperatury zewnętrznej sam dobiera naładowanie do przewidywanych strat ciepła. Według orientacyjnych szacunków obniża to rachunki o ok. 15–25% w porównaniu ze sterowaniem ręcznym.
Przepisy unijne wyróżniają trzy poziomy sterowania ładowaniem: ręczny regulator z termostatem w rdzeniu, ręczny regulator z pomiarem temperatury w pomieszczeniu lub na zewnątrz oraz regulator elektroniczny, który może być też sterowany przez dostawcę energii. Im bardziej rozbudowane sterowanie, tym korzystniej urządzenie wypada w ocenie efektywności.
Ważną wadą pieców jest ciężar. Orientacyjnie mały piec (ok. 1,5–2 kW) waży ok. 90–120 kg, średni (3–4 kW) ok. 160–230 kg, a duży (5–7 kW) ok. 280–380 kg. Piece często dostarcza się w częściach: pusta obudowa waży kilkadziesiąt kilogramów, a cegły akumulacyjne wnosi się w paczkach po 10–15 kg i układa na miejscu. Zakup warto więc zaplanować już na etapie projektu i przewidzieć ewentualne wzmocnienie stropu pod piecem, którego zakres oceni projektant. W starszych budynkach z drewnianymi stropami trzeba uważać na obciążenie punktowe. Piece są też dość głębokie, zwykle ok. 25–30 cm.
Moc grzałek wynosi kilka kilowatów, więc zwykle potrzebne jest przyłącze trójfazowe i odpowiednia moc przyłączeniowa. Kilka pieców w jednym mieszkaniu może wymagać mocy przyłączeniowej rzędu kilkunastu kilowatów, czyli zmiany umowy z zakładem energetycznym.
Zalety pieców:
Wady pieców:
Producenci deklarują, że ogrzewanie podłogowe, które przekazuje większość ciepła przez promieniowanie, nie unosi kurzu i jest korzystne dla alergików. Dodatkowo nie widać w nim elementów grzejnych, powierzchnię łatwo utrzymać w czystości, a powietrze nie jest przesuszane.
W elektrycznym ogrzewaniu płaszczyznowym, czyli grzejącym dużą powierzchnią podłogi, ściany lub sufitu, stosuje się kable, maty lub folie grzewcze. Do akumulacji nadają się kable zalane grubą wylewką, a o matach i foliach piszemy niżej.
Kabel grzewczy układa się na podłożu i zalewa warstwą betonu. Prąd nagrzewa kabel, kabel ogrzewa beton, a beton oddaje ciepło do pomieszczenia. Jeśli warstwa betonu jest dostatecznie gruba, podłoga staje się akumulatorem. Nagrzewamy ją wtedy w tańszej strefie nocnej, a termostat dobiera godziny tak, by rano płyta miała zapas ciepła na cały dzień. Zmagazynowane ciepło trafia do pomieszczenia w ciągu dnia.
Instalatorzy podają orientacyjnie takie parametry:
Podłoga akumulacyjna reaguje bardzo wolno. Od włączenia kabla do odczuwalnego ciepła mijają godziny, więc nie da się jej szybko nagrzać ani schłodzić. Temperaturę ustawiamy z dużym wyprzedzeniem i trzymamy ją stabilnie. Najlepiej oddają ciepło gres, terakota i kamień. Drewno, panele i grube wykładziny pogarszają oddawanie ciepła, a przy podłogach drewnianych i panelowych temperatura powierzchni nie powinna przekraczać ok. 27–29°C.
Do zwykłych kabli, których moc się nie zmienia, stosuje się termostaty z czujnikiem powietrza, czujnikiem temperatury podłoża albo z obydwoma naraz. Czujnik podłogi pilnuje, by podłoga się nie przegrzała. Rozbudowana automatyka pozwala znacznie obniżyć koszty ogrzewania. Może to być programator z funkcją tzw. otwartego okna, która pozwala wywietrzyć pomieszczenie bez podnoszenia temperatury podłogi. Może to być też termostat uczący się, który określa, kiedy włączyć grzanie, aby o zadanej godzinie osiągnąć wymaganą temperaturę.
Kocioł elektryczny nie ogrzewa powietrza. Przekazuje ciepło wodzie, która krąży w instalacji centralnego ogrzewania (c.o.). Warto go zastosować, gdy w przyszłości planujemy przyłączenie do sieci gazowej, bo instalacja c.o. będzie już gotowa.
Kocioł może współpracować z buforem ciepła, czyli zbiornikiem akumulacyjnym o dużej pojemności (co najmniej 200 l). Woda nagrzewa się w tańszej strefie, a w ciągu dnia oddaje ciepło. Dzięki temu w znacznie mniejszym stopniu korzystamy z droższej strefy, a czasem wcale. Wadą jest to, że bufor znacznie podnosi koszty inwestycyjne. Przy dużej pojemności trzeba też przewidzieć dla niego miejsce i sprawdzić, którędy da się go wnieść do pomieszczenia.
Kocioł elektryczny może też wspomagać inne źródła ciepła: kominek z płaszczem wodnym, kocioł na paliwo stałe, pompę ciepła i kolektor słoneczny. Gdy kominek lub kocioł przestają grzać, zwykle w nocy, w tańszej strefie G12, automatyka włącza kocioł elektryczny. Zabezpiecza on też instalację przed wychłodzeniem podczas kilkudniowej nieobecności domowników. W układzie z pompą ciepła przejmuje grzanie w czasie silnych mrozów, gdy praca pompy byłaby nieekonomiczna.
Kotły elektryczne zwykle grzeją tylko wodę do c.o. Ciepłą wodę użytkową podgrzewają przez zasobnik z wężownicą, który ogrzewają w pierwszej kolejności. Są też modele, które w ogóle nie grzeją wody użytkowej. Mają prostszą elektronikę i są tańsze, więc stosuje się je jako źródło zapasowe w instalacjach z kominkiem, pompą ciepła czy kotłem na paliwo stałe.
W kotle pracuje kilka grzałek, które włączają się kolejno, dzięki czemu moc dopasowuje się do aktualnego zapotrzebowania na ciepło. Włączanie można uzależnić od temperatury wody powrotnej, od temperatury w tzw. pomieszczeniu wiodącym albo od temperatury na zewnątrz. Pracą kotła zarządza programator temperatury lub sterownik pogodowy.
Osobną odmianą są kotły elektrodowe. Nie mają grzałek, a ciepło powstaje, gdy prąd płynie przez wodę między dwiema elektrodami i ją nagrzewa. Producent robi je na zamówienie i do wykonania potrzebuje próbki wody, którą napełni się instalację.
Grzejnik elektryczny nie gromadzi ciepła. Nagrzane powietrze oddaje od razu do pomieszczenia. Są dwa rodzaje: popularniejsze grzejniki konwekcyjne i rzadsze promiennikowe. Większość z nich przypala kurz osiadający na powierzchni. Modele niskotemperaturowe tego nie robią i zaleca się je alergikom. Do tej grupy należą też panele i promienniki na podczerwień. One również nie magazynują ciepła, więc słabo wykorzystują tańszą strefę.
Od 1 stycznia 2018 r. unijne rozporządzenie 2015/1188 (tzw. ekoprojekt) wymaga od grzejników ogrzewających pojedyncze pomieszczenia minimalnej sezonowej efektywności energetycznej. Do jej obliczenia liczy się też sterowanie, np. elektroniczny termostat, programator tygodniowy, czujnik otwartego okna czy sterowanie zdalne. Dlatego nieprzenośne grzejniki elektryczne mają dziś zwykle rozbudowaną regulację. Przepisy nie obejmują urządzeń przeznaczonych wyłącznie do użytku na zewnątrz.
Maty i folie grzewcze układane w cienkiej warstwie, bez grubej wylewki, nie mają dużej pojemności cieplnej. Grzeją więc na bieżąco i służą jako dogrzewanie, a nie jako akumulator. Folie stosuje się głównie w ogrzewaniu sufitowym albo jako dogrzewanie pomieszczenia z podłogi.
Ciepło można magazynować nie tylko w ścianach, piecu czy podłodze, ale także w wodzie. Służy do tego bufor ciepła w instalacji c.o., opisany wyżej przy kotłach elektrycznych, oraz zasobnik ciepłej wody użytkowej (c.w.u.). Bufor o pojemności kilkuset litrów (szacunkowo 300–500 l przy ogrzewaniu podłogowym) jest orientacyjnie znacznie tańszy od akumulatora prądu i może zmagazynować kilka do kilkunastu kilowatogodzin ciepła.
Pompa ciepła nocą, w tańszej strefie, może podgrzać bufor wyżej, niż wymaga podłogówka. W drogiej strefie dom korzysta wtedy ze zgromadzonego ciepła, a pompa zwykle pracuje mniej lub w ogóle. Potrzebny jest do tego zawór mieszający, który obniża temperaturę wody kierowanej do podłogi. Rozwiązanie to sprawdzi się też w domu szkieletowym, w którym ściany nie zgromadzą ciepła, bo magazynuje je woda.
Ok. 75–80% rocznej energii z instalacji fotowoltaicznej w Polsce powstaje od kwietnia do września. W miesiącach grzewczych, od listopada do lutego, to tylko ok. 10–15% rocznego uzysku. Zimą panele nie pokryją więc potrzeb ogrzewania elektrycznego. W systemie rozliczeń net-billing letnie nadwyżki prądu sprzedaje się po cenach rynkowych, a zimą kupuje po pełnej cenie z dystrybucją. Dlatego przy ogrzewaniu elektrycznym potrzebna jest większa instalacja niż przy pompie ciepła. Szacunki mówią o 10–15 kWp (moc instalacji fotowoltaicznej) dla domu zużywającego ok. 7000–10 000 kWh prądu rocznie na ogrzewanie oporowe i o 4–6 kWp dla pompy ciepła w takim samym domu.
Wiele nowoczesnych pomp ciepła ma wejście sterujące (tzw. SG Ready). Gdy instalacja fotowoltaiczna ma nadwyżkę prądu, pozwala ono podnieść temperaturę w buforze i zasobniku c.w.u. Energia ze słońca zostaje wtedy zmagazynowana w ciepłej wodzie.
Grzałkę elektryczną warto traktować jako rezerwę lub sposób na okresowe wygrzanie wody w zasobniku c.w.u. do ok. 60–65°C, które chroni przed bakteriami Legionella. Nie jest to dobre źródło główne, bo zużywa 3–4 razy więcej prądu niż pompa ciepła na tę samą ilość ciepła. Prąd z fotowoltaiki, który zużyjemy w grzałce, moglibyśmy sprzedać do sieci, więc nie jest w pełni darmowy.
Ogrzewanie akumulacyjne w taryfie G12 jest tańsze w eksploatacji niż grzejniki konwekcyjne zasilane w G11. Wciąż jednak pochłania więcej prądu niż pompa ciepła, która potrzebuje go orientacyjnie 3–4 razy mniej na tę samą ilość ciepła.
Rozwiązania akumulacyjne mają sens przede wszystkim w domach o dobrej izolacji i masywnych przegrodach oraz tam, gdzie pompa ciepła byłaby zbyt droga lub trudna do zainstalowania. W domu szkieletowym ciepła w ścianach nie zgromadzimy, ale może je magazynować woda w buforze.
Skomentuj
