Ogrzewanie domu jednorodzinnego. Stary projekt i nowe możliwości
Budowa domu jest poważnym przedsięwzięciem, wymagającym od inwestora: określenia przemyślanych wytycznych do projektu, nakładów finansowych i zaangażowania w dłuższym okresie.
Nierzadko zdarza się, że gotowy projekt domu, z różnych względów, czeka na realizację kilka lat. Kiedy już można przystąpić do budowy, zachodzi pytanie, czy m.in. zaprojektowany sposób ogrzewania budynku jest optymalny?
Projekt budynku wykonany przed kilku czy kilkunastu laty może wymagać uzasadnionych zmian, zarówno w jego kształcie, rozkładzie i przeznaczeniu pomieszczeń czy konstrukcji dachu, jak i w jego wyposażeniu w bardziej odpowiednie instalacje. Inwestor, który ma w perspektywie budowę domu, ciągle będzie rozważał swoje plany, zbierał odpowiednie informacje i tym samym precyzował swoje potrzeby i możliwości. Motywem tych zmian będzie chęć dopasowania budynku do aktualnych potrzeb, zastosowania nowoczesnych materiałów budowlanych i najnowszych urządzeń wyposażenia budynku oraz optymalizacja finansowa samej inwestycji, jak i przyszłej eksploatacji budynku.
Jednym z ważniejszych elementów budynku mieszkalnego jest jego system ogrzewania. Pod pojęciem „system ogrzewania" należy rozumieć zarówno ogrzewanie budynku, jak i podgrzewanie wody użytkowej oraz wykorzystywanie więcej niż jednego źródła ciepła. Dawniej podstawowym źródłem ciepła był kocioł węglowy, później gazowy atmosferyczny lub olejowy. Zastąpienie kotła węglowego w latach 90. kotłem gazowym traktowane było jako ogromny postęp techniczny i znaczne podniesienie komfortu użytkowników.
W ostatnich latach urządzenia grzewcze rozwinęły się tak bardzo, że atmosferyczny kocioł gazowy stał się już przeżytkiem. W niektórych krajach Europy (Wielka Brytania) jest on prawnie zabroniony do stosowania jako nieekonomiczny i nieekologiczny. Dopuszczone są tam tylko kotły gazowe kondensacyjne i odnawialne źródła ciepła.
Na marginesie mówiąc, w XXI wieku w naszym kraju kotły gazowe wszystkich rodzajów okazały się również „nieekonomiczne" i są wypierane przez kotły węglowe(!) i inne stałopalne. Ten powrót nastąpił na skutek niekorzystnej relacji cen gazu i paliw stałych. Okres zainteresowania urządzeniami stałopalnymi nie wytrzyma, jak się wydaje, próby czasu. Ceny paliw stałych znacznie wzrosły, mija też zachwyt nimi z powodu zawodnej automatyki dozowania paliwa oraz z powodu konieczności ciągłego nadzoru i uciążliwej obsługi przez użytkownika.
Powód do weryfikacji
Jeśli więc w starym projekcie budynku przewidziany był kocioł gazowy atmosferyczny lub kocioł stałopalny, jest powód, aby zweryfikować źródła ogrzewania. Przedtem jednak należy przytoczyć starą i ciągle obowiązującą zasadę: „podstawą ogrzewania budynku mieszkalnego jest jego termoizolacja". Pod tym określeniem kryją się: zwarty kształt budynku o możliwie małej powierzchni bocznej (kwadrat lub prostokąt w podstawie), rozsądna ilość powierzchni przeszklonej, prosty dach, dobre materiały budowlane i prawidłowe ocieplenie ścian zewnętrznych i dachu.
Na szczególną uwagę zasługuje konstrukcja dachu. Zbyt często obserwuje się dachy „połamane", o niepotrzebnie zwiększonej powierzchni, z licznymi krawędziami zewnętrznymi i wewnętrznymi, dachy trudne w wykonaniu Takie dachy są znacznie droższe od dachów prostych i bardzo trudne w termicznym zaizolowaniu, zwłaszcza w najbardziej wrażliwych miejscach - na załamaniach płaszczyzn. Za tę wątpliwą urodę takiego dachu dużo się płaci w okresie eksploatacji, ponieważ przez źle zaizolowany dach o dużej powierzchni ucieka najwięcej ciepła z budynku, nawet 20-30%. O tyle wzrastają koszty ogrzewania budynku. Przez prosty dwuspadowy dach, dobrze zaizolowany termicznie, ucieka poniżej 10% ciepła. Oby jak najszybciej wróciła do Polski „moda" na proste dachy, takie, jakie istniały dawniej i jakie spotyka się powszechnie w Europie Zachodniej, a szczególnie w regionach alpejskich.
Projekt - całkowita precyzja!
Jeśli mamy już właściwie przeprojektowany dom, w którym przewidziano odpowiednie miejsce na urządzenia do obsługi technicznej budynku (pomieszczenie techniczne), pora do doboru odpowiednich źródeł ciepła i rodzaju instalacji grzewczej. Te czynności powinny być wykonane do końca z całkowitą precyzją na etapie projektu, ponieważ do rodzaju źródeł ciepła i instalacji grzewczej muszą być odpowiednio dopasowane elementy budynku, takie jak wielkość pomieszczenia technicznego i jego instalacja wentylacyjna, doprowadzenie powietrza do kotłów, odprowadzenie spalin, instalacja kanalizacyjna, elektryczna, gazowa i pomieszczenie na paliwo (olej opałowy, paliwa stałe).
Dobór urządzeń i instalacji grzewczych powinien uwzględniać zarówno koszty inwestycji, jak i przede wszystkim koszty eksploatacji. Te, bowiem, w większym stopniu obciążają całkowite koszty ogrzewania budynku. Korzystniejszym rozwiązaniem będzie zakup kotła kondensacyjnego, droższego, niż kotła atmosferycznego, tańszego. W czasie eksploatacji kocioł kondensacyjny spali o 12-16% gazu mniej, przy tej samej wydajności ciepła, co kocioł atmosferyczny. Łatwo wyliczyć, że już po okresie 3-5 lat łączne koszty inwestycyjne i eksploatacyjne kotła kondensacyjnego będą niższe od kotła tradycyjnego.
Pod uwagę należy również wziąć indywidualne uwarunkowania użytkowników; ich potrzeby grzewcze (ciepłolubni - powyżej 20°C, zimny wychów - poniżej 20°C), oczekiwania odnośnie ciepłej wody (oszczędni -prysznic, przeciętni - wanna zwykła, rozrzutni -wanna jak basen) i predyspozycje odnośnie korzystania i obsługi budynku (samoobsługowi czy „goście hotelowi"). Nie docenia się tych i tym podobnych szczegółów na etapie projektowania „domu marzeń", mankamenty wychodzą dopiero wtedy, gdy dom stoi i już nie da się nic zmienić. Stąd znane powiedzenie; „pierwszy dom buduje się dla wroga, drugi dla przyjaciela, a dopiero trzeci dla siebie". Warto się postarać, by ten pierwszy był dla siebie.
Źródło ciepła
Jako całoroczne źródła ciepła do ogrzewania domu i podgrzewania wody użytkowej lub pitnej można zastosować następujące urządzenia, należące do najnowszej generacji urządzeń grzewczych:
- kotły gazowe kondensacyjne: jed-nofunkcyjne, dwufunkcyjne i kompaktowe,
- kotły olejowe kondensacyjne,
- pompy ciepła: jednofunkcyjne, dwufunkcyjne i trzyfunkcyjne.
Urządzenia grzewcze na paliwa stałe (węgiel, drewno) należą do tradycyjnych, całorocznych źródeł ciepła. Mimo że w ciągu ostatnich kilkunastu lat zostały udoskonalone i wyposażone w dodatkowe podzespoły (podajniki paliwa, regulatory mocy chwilowej, zabezpieczenia przed przegrzewem) oraz powstały nowe wersje tych urządzeń (termokominki), trudno je zaliczyć do nowoczesnych i komfortowych źródeł ciepła. Wymagają ręcznej, codziennej obsługi, jak dawniej. Do dyspozycji sąjeszcze elektryczne urządzenia grzewcze w postaci pieców akumulacyjnych lub kotłów zasilanych prądem elektrycznym, które, podobnie jak kotły gazowe i stałopal-ne, współpracują z instalacjami grzejnikowymi lub płaszczyznowymi (podłogowymi, ściennymi).
Biorąc pod uwagę tylko najważniejsze wymagania użytkowników i możliwości techniczne ogrzewania budynków oraz koszty inwestycyjne, nie jest łatwo wybrać ten najbardziej odpowiedni wariant rozwiązania dla danego budynku. To co bez większych obaw można zaproponować jako wariant optymalny, to kocioł kondensacyjny, o ile budynek może być wyposażony w instalację gazu ziemnego. Ogrzewanie budynku i podgrzewanie wody kotłem kondensacyjnym ma wiele zalet: jest relatywnie tanie, wygodne, nie-kłopotliwe, czyste, ekologiczne lub prawie ekologiczne i bezpieczne przy zachowaniu odpowiednich zasad serwisowych. Na rynku jest ogromny wybór kotłów kondensacyjnych. Oprócz kotłów jednofunkcyjnych, które przygotowują wodę użytkową w osobnych zasobnikach i dwufunkcyjnych podgrzewających c.w.u. przepływowo, można dom wyposażyć w kondensacyjną centralę grzewczą. Jest to kocioł typu kompakt, który zawiera w sobie zasobnik c.w.u. i jest kompletną „kotłownią", do której należy tylko podłączyć media, system powietrznospalinowy i instalacje co. i c.w.u.
Kocioł kondensacyjny może być zasilany również gazem płynnym, ale w tym wypadku, ze względu na wyższy koszt paliwa, istnieje konkurencyjne rozwiązanie. Tym konkurencyjnym rozwiązaniem jest pompa ciepła, najnowsze urządzenie grzewcze w obecnej dobie. Pompę ciepła można polecić, jako korzystne ekonomicznie rozwiązanie, w wypadku nowego budynku o dobrych właściwościach termo-izolacyjnych, gdy brak jest gazu ziemnego i do wyboru mamy gaz płynny lub olej opałowy. Z obliczeń i praktyki wynika, że inwestycja w pompę ciepła staje się po ok. 6-8 latach tańsza od ogrzewania propanem i olejem opałowym, biorąc pod uwagę wszystkie koszty, łącznie z eksploatacyjnymi.
Pompa ciepła stwarza jednak pewne wymagania na etapie projektu i wykonania, jest urządzeniem kosztownym i nie można dopuścić do popełnienia błędu. Powinna być dobrana przez specjalistę w tej dziedzinie, na podstawie dokładnej oceny potrzeb grzewczych. Pompa ciepła czerpie ciepło z otoczenia, z tzw. dolnego źródła; z ziemi, wody lub powietrza, a więc to, które już istnieje w naszym otoczeniu. Poważnym zadaniem dla specjalisty będzie wybór rodzaju dolnego źródła i określenie jego wielkości; w wypadku kolektora poziomego będzie to powierzchnia źródła, w wypadku sond pionowych będzie to ich liczba i głębokość. W obu wypadkach konieczna jest też konsultacja z geologiem. Wszystko po to, by pompa ciepła pracowała wydajnie kilkadziesiąt lat. Przy niefachowym i niedbałym doborze pompy i źródła ciepła, może się okazać, że już w drugim sezonie grzewczym pompa ciepła nie ma dostatecznej wydajności, a zawiedziony użytkownik zamiast w domu „rozgrzewa się" na sali sądu rejonowego. Wokresie eksploatacji pompa ciepła nie stwarza żadnych obowiązków dla użytkownika, poza wezwaniem raz na rok serwisu w celu dokonania przeglądu technicznego.
Dodatkowe źródło ciepła
Niezależnie od zastosowania podstawowego (pełnosezonowego) źródła ciepła w wielu wypadkach opłaca się lub nawet może to być wręcz wskazane zastosowanie dodatkowego źródła w postaci instalacji solarnych. Przeznaczone są one głównie do podgrzewania wody użytkowej i w naszym klimacie spełniają one bardzo dobrze swoją rolę w okresie letnim. Dzięki instalacjom solarnym można zaoszczędzić do 40% wydatków na podgrzewanie wody w ciągu całego roku. Dobór odpowiedniej wielkości instalacji solarnej wymaga również profesjonalnego projektu.
Instalacja solarna jest wskazana szczególnie w wypadku pompy ciepła ze źródłem dolnym w postaci kolektora płaskiego. Nadmiar energii solarnej w ciągu lata można z obopólnym pożytkiem kierować do dolnego źródła pompy. Wspomaga jego regenerację termiczną po okresie zimowym, i jednocześnie zapobiega stagnacji instalacji solarnej, czyli niekorzystnego stanu, spowodowanego brakiem odbioru ciepła z kolektorów słonecznych, co prowadzi do nadmiernego ich rozgrzewania, nawet powyżej 200°C. Stan stagnacji powoduje m.in. szybsze zużycie kolektorów, degenerację płynu solarnego oraz problemy z właściwym działaniem instalacji.
A może prądem?
W niektórych wypadkach możliwy i uzasadniony jest wybór elektrycznego ogrzewania domu, pomimo że ten nośnik energii jest najdroższy w naszym kraju. Ten rodzaj ogrzewania sprawdzi się np. w takim domu jak pokazany na rys. 2. Został zbudowany wg wszystkich rozsądnych zasad, łącznie z zastosowaniem okiennic, które w nocy stanowią dodatkową, skuteczną izolację termiczną. Koszty elektrycznego ogrzewania takiego domu będą niewielkie. Wiele zaoszczędzi się też na etapie inwestycji. Koszt instalacji i urządzeń elektrycznych jest niższy od instalacji i urządzeń gazowych. Wykonanie ogrzewania elektrycznego nie ingeruje tak mocno w konstrukcję budynku jak tradycyjne ogrzewanie grzejnikowe czy podłogowe, podnosi tym samym estetykę wnętrz. Nie jest konieczne dodatkowe pomieszczenie na kotłownię. Jest wygodne i proste w obsłudze.
Poprzez wentylację traci się najwięcej ciepła z budynku mieszkalnego, 25-35%(!). Wentylacji nie można uniknąć, ale można uniknąć strat ciepła, nie ograniczając wymiany powietrza w pomieszczeniach mieszkalnych, poprzez zastosowanie mechanicznej instalacji wentylacyjnej z wymianą ciepła, tzw. rekuperatorem. Z praktyki wiadomo, że stosowanie wentylacji z wymianą ciepła nie powoduje oszczędności na ogrzewaniu budynku, mimo reklamowanej sprawności wymienników nawet 95%. Instalacja wentylacji mechanicznej z wymianą ciepła jest kosztowna na etapie inwestycji i eksploatacji, wymaga ciągłego zasilania elektrycznego, okresowej konserwacji, czyszczenia biologicznego i wymiany drogich filtrów co kilka miesięcy. Koszty inwestycyjne i eksploatacyjne nie są w okresie eksploatacji rekompensowane w całości przez oszczędność ciepła. Wentylacja taka wydaje się jednak uzasadniona ze względu na wytwarzanie korzystnego klimatu wewnątrz domu, polepszenie samopoczucia mieszkańców i podniesienie ich bezpieczeństwa zdrowotnego. Komfort kosztuje. W tym wypadku ten koszt jest znacznie obniżony przez odzysk ciepła dzięki zastosowaniu rekuperatora.
Racjonalna ocena
Stary projekt budynku powinien być poddany racjonalnej ocenie pod kątem potrzeb grzewczych. Składa się na to: ocena jego wielkości i kształtu, konstrukcji dachu, zastosowanych materiałów budowlanych, ocieplenia powierzchni zewnętrznych, wyboru podstawowego i pomocniczego źródła ciepła. O pełnym sukcesie będzie jeszcze decydować wykonanie. Tu mamy zwykle dwie możliwości: tani wykonawca i złe wykonanie lub drogi wykonawca i dobre wykonanie. Ten pierwszy wariant prowadzi do licznych poprawek i w efekcie okazuje się najdroższy, zgodnie z zasadą; „tanie jest najdroższe".
autor: dr inż. Jan Skdlaczek
źródło: www.instalator.pl
