Jakie ogrzewanie do domu? Pompa ciepła czy bufor ciepła? Ogrzewanie gazowe czy elektryczne?

Wstęp

Każdy chciałby, aby jego dom dobrze trzymał ciepło.

Mało grzania to niskie rachunki, proste 🙂

Ale przecież niskie rachunki nie są najważniejsze. Gdyby najważniejsze było ograniczenie kosztów eksploatacyjnych, to każdy dom byłby prawdopodobnie ogrzewany drewnem, a domownicy siedzieliby całą dobę w grubych swetrach.

Tymczasem podczas wyboru źródła ciepła każdy z nas bierze pod uwagę także:

• Komfort mieszkańców. Bezobsługowość, cisza, bezawaryjność, możliwość automatyzacji. Dla każdego „komfort” będzie oznaczał coś innego.
• Koszty inwestycyjne.
• Czynniki zewnętrzne. Rosnące ceny energii, problemy z przyłączeniem do sieci gazowej i tym podobne.

Mnóstwo rzeczy do rozważenia!

I dlatego decyzja o wyborze źródła ogrzewania jest jedną z najtrudniejszych decyzji do podjęcia podczas przygotowania do budowy domu.

W dzisiejszym artykule postaram się pomóc podjąć tę trudną decyzję. Dowiesz się, jak ważne jest poznanie zapotrzebowania na energię Twojego przyszłego domu i dowiesz się, jaki wpływ na Twoje rachunki i Twój komfort ma akumulacja cieplna budynku.

Wyjaśnię także wiele wątpliwości i mitów związanych z ogrzewaniem domu. Dowiesz się także, co należy wziąć pod uwagę porównując opłacalność pompy ciepła i bufora ciepła.

W artykule przeczytasz m.in. o:

• Akumulacji ciepła. Czy wysoka akumulacja jest dobra?
• Zapotrzebowaniu na energię. Jak jest liczona i dlaczego jest tak ważna?
• Jakie są zalety i wady bufora ciepła?
• Jak policzyć opłacalność bufora ciepła i pompy ciepła?
• Kiedy warto ogrzewać dom gazem?
• Czym ogrzewać dom i jakie rozwiązania wybrać?

Artykuł jest bardzo długi więc zachęcam do zaparzenia kawy lub herbaty, naszykowania pączka i… zapraszam do czytania!

Czym jest akumulacja ciepła?

Wyobraź sobie pomieszczenie, które jest doskonale szczelne. Tak szczelne, że nie ucieka z niego ciepło. Może pamiętasz to pomieszczenie z mojego artykułu o panelach na podczerwień 🙂 -> Panele na podczerwień (infrared)

Kilka założeń:

• Pomieszczenie ma wymiary 3 x 3 x 3 metry.
• W pomieszczeniu jest chłodno – 18 stopni Celsjusza.
• Chcemy dostarczyć pewną ilość energii, aby pomieszczenie ogrzać do 22 stopni i nie zależy nam na czasie, w którym to pomieszczenie zostanie ogrzane.

Jak obliczyć koszt podniesienia temperatury do 22 stopni?

Musimy poznać:

• Zapotrzebowanie na energię (kWh),
• Koszt 1 kWh energii.

Wyjaśnienie:

Czym jest jednostka kWh?

„k” („kilo) oznacza 1000,

„W” (Wat) to jednostka mocy,

„h” („hour”) to godzina.

Jednostka „kWh” to „kilowatogodzina”.

Jeżeli Twój telewizor pobiera 100 Watów (100 W), to oznacza, że w ciągu godziny zużyje 100 Wh energii, czyli 0,1 kWh.

Jeżeli koszt energii elektrycznej wynosi 0,7 zł za 1 kWh, to godzina pracy telewizora kosztuje 0,07 zł (0,1 * 0,7 zł). Jeżeli telewizor byłby włączony przez cały czas, to koszty wzrosłyby do 50 złotych miesięcznie (0,07 zł * 24 godziny * 30 dni).

Jeżeli nasze wymyślone pomieszczenie będziemy ogrzewać farelką lub panelami na podczerwień – czyli energią elektryczną – to cena za 1 kWh będzie wynosiła 0,70 zł. Jeżeli będziemy ogrzewać gazem, pelletem lub ekogroszkiem, to cena za 1 kWh będzie oczywiście inna.

Jak określić zapotrzebowanie na energię potrzebną do podniesienia temperatury naszego pomieszczenia?

Najpierw dane:

Nasze pomieszczenie ma 3 x 3 x 3 m = 27 m³.

Chcemy ogrzać pomieszczenie o 4 stopnie – ΔT = 4

Ciepło właściwe powietrza (*) c = 729 J / kg * K

Czym jest ciepło właściwe? To zdolność do magazynowania energii przez substancję – im wartość wyższa tym więcej może jej zmagazynować.

Jednostka „J” (Dżul), to jednostka pracy. Moc 1 W odpowiada pracy 1 J wykonanej w ciągu 1 sekundy, czyli 1J = 1W * 1s ( 1 Dżul = 1 Wat * 1 sekunda) – ta zależność za chwilę nam się przyda.

(*) Dla ułatwienia obliczeń przyjmuję ciepło właściwe powietrza suchego. W praktyce powietrze ma pewną wilgotność, a więc jego ciepło właściwe jest wyższe. Zawartość wody w powietrzu wynosi od kilku do kilkunastu gramów na m³ w zależności od względnej wilgotności powietrza i temperatury i w niewielkim stopniu wpłynie na wynik obliczeń.

Zastosujemy dwa proste wzory.

Najpierw liczymy masę powietrza stosując wzór m = d * V (gęstość * objętość)

Gęstość powietrza wynosi o temperaturze 18 stopni wynosi 1,2 kg / m³, pokój ma 27 m³ więc masa powietrza m = 1,2 kg / m³ * 27 m³ = 32,4 kg

Ilość potrzebnego ciepła liczymy ze wzoru Q = c * m * ΔT = 729 J / kg * K * 32,4 kg * 4 = 94 478,4 J

Na końcu zamieniamy J na kWh.

1 kWh = 1000 Wh = 3 600 000 Ws (godzina ma 3600 sekund) = 3600000 J (ponieważ: J = W*s)

Skoro 3 600 000 J to 1 kWh tak więc 94 478,4 J to 0,0262 kWh.

Energia potrzebna na podniesienie temperatury o 4 stopnie wynosi 0,0262 kWh. Jeżeli będziemy ogrzewać pomieszczenie energią elektryczną, to koszt podniesienia temperatury wyniesie 0,0262 * 0,70 zł = 0,02 zł

Oczywiście to śmieszny koszt, ale to przecież tylko jednorazowe podgrzanie małego pomieszczenia o 4 stopnie Celsjusza. Pomieszczenia, które jak założyliśmy na początku, nie traci w ogóle ciepła (czyli energii).

Jeżeli jednak pomieszczenie będzie się wychładzało po każdej godzinie (tzn. raz na godzinę temperatura wróci do 18 stopni), to miesięczne koszty ogrzania tego małego pomieszczenia wyniosą 14 zł. Oczywiście im większe straty energii tym wyższe koszty – jeżeli pomieszczenie będzie się wychładzało co godzinę do 10 stopni Celsjusza, to podniesienie temperatury do 22 stopni będzie trzykrotnie droższe (ΔT = 12, a więc jest 3 razy wyższe).

Ciekawostka.

Zwiększenie oczekiwanej temperatury podniesie koszt ogrzewania. Nie jest jednak tak – jak można często przeczytać – że „podniesienie temperatury w Twoim obiekcie o zaledwie 1 stopień Celsjusza spowoduje wzrost zużycia paliwa czy energii o około 5%”.

To mit!

Jeżeli różnica między temperaturą na zewnątrz i wewnątrz wynosi dokładnie 20 stopni, to podniesienie temperatury wewnętrznej o 1°C, rzeczywiście zwiększy zużycie energii o 5%. Dlaczego? Różnica temperatur zwiększyła się do 21 stopni więc zużycie energii wzrosło o (21/20-1) * 100% = 5%.

Jeżeli różnica między temperaturą na zewnątrz i wewnątrz jest większa niż 20 stopni, to procentowe zużycie energii jest mniejsze.

Przykład: Jeżeli na zewnątrz jest -10 stopni Celsjusza, a w domu mamy 22 stopnie, to podniesienie temperatury o 1 stopień zwiększy zużycie energii o (33/32-1) * 100%  = 3,1%.

Ale uwaga: to procentowe zużycie energii. Strata energii (podana w kWh) związana z podniesieniem temperatury o 1 stopień jest taka sama niezależnie od temperatury zewnętrznej. W naszym przykładzie podgrzanie pomieszczenia z 18 stopni do 22 stopni wymaga tyle prawie samo energii (*) co podgrzanie z 14 stopni do 18 stopni, ponieważ nie zmienia się ΔT.

(*) Ze zmianą temperatury zmienia się gęstość materiałów, co wpływa na wynik obliczeń, ale przy różnicy kilku stopni Celsjusza możemy to pominąć.

To wszystko pokazuje, jak ważna jest termoizolacja budynku.

Termoizolacja budynku

Dobra termoizolacja to wolniejsze wychładzanie budynku. Wolniejsze wychładzanie to mniejsze koszty za ogrzewanie.

Natomiast:

• Dobór właściwej termoizolacji powinien być poparty obliczeniami! Zmiana grubości styropianu lub wełny o 8 cm (z 12 cm do 20 cm) prawdopodobnie przyniesie znaczne oszczędności, ale dodanie 10 cm (z 20 cm do 30 cm) już nie zawsze. Nie ma potrzeby wydawać 10000 zł więcej na izolację, jeżeli zaoszczędzimy dzięki temu tylko 100 zł rocznie. Oczywiście to tylko przykład – każdy dom jest inny i projektant powinien obliczyć jaka izolacja będzie optymalna dla konkretnego budynku.
• Zwracanie uwagi wyłącznie na grubość i parametry izolacji jest błędem. Co z tego, że kupisz najlepszy na rynku styropian, jeżeli zostanie nieprawidłowo zamontowany? Wystarczy kilka niestarannie wykonanych miejsc przez które będzie uciekało ciepło i nici z oszczędności. Znacznie lepiej kupić standardowy biały styropian o lambdzie 0,040 i dopilnować starannego montażu. Poza tym ogromne znaczenie ma każdy element budynku. Kupiłeś najlepszy styropian i wziąłeś do ułożenia najlepszą ekipę? To nie będzie miało żadnego znaczenia, jeżeli najwięcej ciepła będzie uciekało przez nieprawidłowo założone okna lub niestarannie ułożoną wełnę na poddaszu. Przy okazji ciekawostka – nie ma znaczenia czy kupisz biały, grafitowy czy styropian w kropki bo w praktyce uzyskują one taki sam parametr λ (lambda)! Na temat lambdy przeczytasz więcej w tym artykule: Co oznacza λ (lambda), U, R i jak ważna jest dyfuzja pary wodnej.
• Ciepło tracimy także przez wentylację. I znowu – trzeba to uwzględnić w obliczeniach. Zastosowanie wentylacji mechanicznej z odzyskiem ciepła nie zawsze przyniesie oszczędności – zapraszam do artykułu o wentylacji: Wentylacja mechaniczna, grawitacyjna i hybrydowa.

Ciepło właściwe wody

Załóżmy teraz, że teraz chcemy ogrzać nasze pomieszczenie w inny sposób. Nie chcę ogrzewać pomieszczenia farelką lub grzejnikiem, ale wodą.

Dlaczego wodą? Dlatego, że ona bardzo dobrze akumuluje ciepło.

Załóżmy, że do pomieszczenia wstawiam wannę o objętości 0,5 m³. Spora wanna 😉

Jeżeli do wanny wleję zimną wodę (a ściśle – zimniejszą niż temperatura otoczenia), to woda pochłonie ciepło z pomieszczenia, a ono samo nieco się wychłodzi.

W ten sposób można ochłodzić pomieszczenie latem np. chłodną wodą w obiegu podłogówki. To rozwiązanie ma jednak wady: jeżeli temperatura osiągnie punkt rosy, to nastąpi skraplanie się wilgoci. Poza tym chłodne powietrze nie unosi się do góry. Efektem zastosowania takiego chłodzenia będzie co prawda chłodna podłoga, ale na wysokości głowy temperatura obniży się w niewielkim stopniu. Jeżeli planujesz tego typu chłodzenie – skontaktuj się z kimś, kto go używa!

W naszym przykładzie zakładamy, że wanna z wodą ma temperaturę pomieszczenia, które będziemy ogrzewać, czyli także 18 stopni Celsjusza.

Zaczynamy podgrzewanie wody znajdującą się w wannie grzałką elektryczną.

Co się dzieje?

Temperatura wody będzie powoli rosła. To dlatego, że woda ma dużą akumulacyjność cieplną wynoszącą 4150 J/(kg*K) i powoli przyjmuje (i oddaje!) ciepło.

Powoli w pomieszczeniu robi się cieplej. Czekamy, aż temperatura wody i powietrza osiągnie założone 22 stopnie i wyłączamy grzałkę.

Co się stało?

Przede wszystkim zużyliśmy więcej energii niż ogrzewając samo powietrze – nic dziwnego, skoro teraz nagrzaliśmy 0,5 m³ wody.

O ile więcej? Policzmy 🙂

Po wstawieniu wanny objętość powietrza wynosi 26,5 m³

Woda zajmuje 0,5 m³ (dla uproszczenia pomijam objętość i ciepło właściwe materiału, z którego wykonana jest wanna)

Temperatura powietrza oraz temperatura wody wzrosła o 4 stopnie więc ΔT = 4

Ciepło właściwe powietrza: 729 J / kg * K

Ciepło właściwe wody: 4150 J/ kg*K

Liczymy:

Gęstość powietrza wynosi 1,2 kg / m³, objętość 26,5 m³ więc masa powietrza m = 1,2 kg / m³ * 26,5 = 31,8 kg

Gęstość wody wynosi 998,62 kg / m³ (dla wody o o temperaturze 18 stopni – im woda cieplejsza, tym gęstość wyższa), objętość 0,5 m³ więc masa wody m = 499,31 kg.

Ilość potrzebnego ciepła do ogrzania powietrza Q = c * m * ΔT = 729 J / kg * K * 31,8 kg * 4 = 100456,2 J, czyli 0,026 kWh

Ilość potrzebnego ciepła do ogrzania wody Q = c * m * ΔT = 4150 J / kg * K * 499,31 kg * 4 = 8288546 J, czyli aż 2,3 kWh

Łącznie na ogrzanie pomieszczenia – czyli powietrza oraz wody zużyliśmy 2,326 kWh energii. To aż ponad 80 razy (!) więcej.

A ile czasu zajęło ogrzanie pomieszczenia? To zależy od mocy grzałki. Jeżeli moc grzałki wynosiła 0,6 kW, to zajęło to 2,326 kWh / 0,6 kW = 3,88 godziny.

Jeżeli moc grzałki wynosiłaby 1,2 kW, to zajęło by to 2 razy krócej, ale zużycie energii – a co za tym idzie jej koszt – byłoby takie samo. Ta informacja nam się jeszcze przyda.

Akumulacja a koszty ogrzewania

Czy to źle, że zużyliśmy tak dużo energii po wstawieniu wanny z wodą? W naszym domu jest mnóstwo elementów, które akumulują ciepło: wylewka, mury, strop, ale także meble, AGD, elektronika. Dosłownie wszystko. Ogrzewając dom ogrzewamy wszystko, co znajduje się wewnątrz więc… czy zatem nie lepiej wybudować domu, który nie akumuluje dużej ilości energii? To powinno przynieść oszczędności.

Otóż – niekoniecznie!

To zależy od sposobu, w którym będziemy użytkować budynek.

Jeżeli mamy dom rekreacyjny, to duża (*) akumulacja ciepła w budynku nie jest wskazana. Przyjeżdżamy do takiego domu w piątek, włączamy ogrzewanie i… czekamy. Nawet, gdy użyjemy ogrzewania nadmuchowego, to powietrze ogrzeje się dość szybko, ale podłoga, meble będą zimne i będą odbierały energię (ciepło) z cieplejszego powietrza.

Po kilku lub kilkunastu godzinach w domu będzie komfortowo i super, ale gdy w niedzielę wyjedziemy, to zmarnuje się energia zgromadzona w ścianach, meblach, wylewce i innych materiałach. Zmarnują się też nasze pieniądze. Dom rekreacyjny powinien mieć więc możliwie niską (*) akumulacyjność, co pozwoli go szybko i tanio nagrzać.

W domu jednorodzinnym niska akumulacja nie jest wskazana – w przypadku jakiejkolwiek awarii źródła ciepła, dom wychłodzi się bardzo szybko. Awarie sprzętu, przerwy w dostawie prądu – trzeba być na to przygotowanym. Ostatnio miałem okazję doświadczyć tego na własnej skórze -w poniedziałek (17.01) przeszła przez Polskę wichura, która pozbawiła energii elektrycznej kilkanaście pobliskich miejscowości. Nie miałem prądu przez ok. 32 godziny. W tym czasie temperatura w domu spadła z 22 stopni do 19,8 (temperatura zewnętrzna w dzień -1 stopnia Celsjusza, w nocy: -3 stopni). To oczywiście tylko przykład – spadek temperatury jest zależny od wielu czynników: jakości wykonania budynku, usytuowania względem kierunków świata, liczbie przeszkleń, nasłonecznienia, bryły budynku. W domu sąsiada, który wcale nie jest gorzej zaizolowany od mojego, temperatura w tym czasie obniżyła się do 18 stopni.

(*) Pojęcie „niska” i „wysoka” akumulacja to pojęcia względne. Dom murowany z cegły pełnej będzie miał wyższą akumulację od domu szkieletowego o konstrukcji drewnianej, ale on także będzie akumulować ciepło w wylewce, stropie, meblach itp.

A co z kosztami? Czy przy wysokiej akumulacji nie tracimy pieniędzy?

Wróćmy do naszego przykładu i policzmy koszty ogrzewania pomieszczenia przez 100 dni.

• Ogrzanie pomieszczenia zawierającego powietrze wymagało dostarczenia 0,0262 kWh energii.
• Załóżmy, że co godzinę pomieszczenie traci dokładnie 0,0262 kWh energii. Musimy więc co godzinę dostarczyć 0,0262 kWh, co daje 62,88 kWh w 100 dni (0,0262* 24 godziny * 100 dni)
• Jeżeli w pomieszczeniu znajduje się wanna z wodą, to nic się nie zmienia – pomieszczenie w dalszym ciągu traci 0,0262 kWh co godzinę, co daje 62,88 kWh w 100 dni.

Łącznie więc potrzebowaliśmy w ciągu 100 dni:

• 62,88 kWh na ogrzewanie pomieszczenia zawierającego samo powietrze
• 62,88 kWh + 2,326 kWh (energia początkowa wykorzystana do ogrzania pomieszczenia) = 65,2 kWh.

Różnica? 3,7% na niekorzyść akumulacji. Natomiast tu mieliśmy stałe straty energii co godzinę przez wszystkie 100 dni, natomiast w praktyce dom traci mniej ciepła wiosną. Dzięki temu gdy zrobi się cieplej,  zakumulowane ciepło będzie powoli oddawało energię i będziesz mógł ograniczyć ogrzewanie.

Nic się nie zmarnuje.

A co ciekawe – zaraz się dowiesz, że wysoka akumulacja ciepła w budynku potrafi wręcz przynieść pewne oszczędności.

Wniosek 2.

W całorocznym domu jednorodzinnym duża akumulacja jest dobra – zmniejsza ryzyko wychłodzenia się domu podczas awarii. Duża akumulacja nie powoduje zwiększenia rachunków za ogrzewanie. Kluczem do obniżenia rachunków jest dobra izolacja wszystkich elementów budynku, odpowiednia wentylacja i staranność wykonania.

Duża akumulacja świetnie reguluje temperaturę w domu. Gdy na zewnątrz robi się chłodniej, temperatura w domu obniży się dopiero za jakiś czas. To trochę tak, jakbyś siedział w cieplutkim basenie, i nagle słońce przesłoniłyby chmury. Dzięki akumulacji ciepła przez wodę, jeszcze przez długi czas będziesz mógł się komfortowo kąpać 🙂

Przesunięcie fazowe temperatury

Co by było, gdybyś mieszkał w domu, który w ogóle nie akumuluje ciepła?

Latem taki dom bardzo by się przegrzewał. Temperatura wewnątrz budynku byłaby równa temperaturze na zewnątrz. Trudno byłoby także uzyskać komfort termiczny – jeżeli słońce zaszłoby chmurami, to w domu zrobi się błyskawicznie chłodno.

Duża akumulacja budynku chroni dom przed przegrzewaniem i pozwala utrzymywać stałą temperaturę. Zanim słońce rozgrzeje mury minie kilka godzin. Wieczorem wystarczy otworzyć okna lub włączyć wentylację mechaniczną na wysoki bieg, aby przez noc budynek się ochłodził i rano był gotowy na przyjęcie kolejnej dawki energii.

Jesienią i wiosną wysoka akumulacja pozwala na magazynowanie nadwyżki energii w ciągu dnia i oddawanie jej nocą, gdy zapotrzebowanie na energię jest największe. Skąd te nadwyżki? Sprzęt elektroniczny, przygotowywanie posiłków, zyski z nasłonecznienia. Znaczenie ma lokalizacja budynku (należy uwzględnić średnie temperatury godzinowe), wielkość okien, rodzaj przeszklenia, a nawet to, czy naprzeciwko okna skierowanego na południe znajduje się ściana, która będzie akumulowała ciepło (i z jakiego materiału i na jaki kolor jest pomalowana).

Poza tym istotne jest nie tylko ile ciepła zostanie zatrzymane, ale jak długo ciepło będzie oddawane.

Czynników jest mnóstwo! O ile więc wysoka akumulacja jest dobra dla domu jednorodzinnego, to nie wolno i nie warto porównywać 2 domów, bo każdy dom jest inny. Ma inną kubaturę, jest zbudowany z innych materiałów, jest usytuowany inaczej względem stron świata i tak dalej.

Zwracam jednak na to uwagę, bo dobór odpowiednich materiałów może poprawić komfort mieszkańców. Przykładowo zastosowanie celulozy lub wełny drzewnej zamiast wełny szklanej może zwiększyć kilkukrotnie akumulację ciepła i zminimalizować przegrzewanie się latem pomieszczeń na poddaszu. Natomiast zwracam uwagę na słowa „może” i „materiałów” – każdy dom trzeba analizować indywidualnie, a materiały budowlane należy dobierać w taki sposób, aby osiągnąć oczekiwany rezultat. Jest to oczywiście rolą projektanta. Tak jak zastosowanie styropianu o 10% grubszego nie oznacza oszczędności na ogrzewaniu w wysokości 10% (ciepło ucieka przez stolarkę, dach, podłogę itp.), tak samo zwiększenie akumulacji jednego materiału może nie mieć żadnego znaczenia w porównaniu do akumulacji całego budynku.

Zmniejszenie temperatury a oszczędności

Dodatkowe oszczędności przyniesie zmniejszenie na noc temperatury do np. 19 stopni Celsjusza – o ile oczywiście taka temperatura jest dla Ciebie komfortowa.

Czy to ma sens?

Być może spotkałeś się z stwierdzeniem, że lepiej jest utrzymywać w domu stałą temperaturę przez całą dobę. Często podawany jest przykład samochodu. Który samochód spali więcej benzyny – ten, który cały czas hamuje i przyspiesza czy ten, który jedzie ze stałą prędkością?

Cóż, porównanie obrazowe, ale nietrafione – miałoby sens wtedy, gdyby zewnętrzna temperatura była jednakowa przez całą dobę. Tymczasem w nocy temperatura spada więc chcąc utrzymać tę samą temperaturę wewnątrz budynku, musimy dostarczyć więcej energii. Zmniejszając oczekiwaną temperaturę wewnętrzną zmniejszamy ΔT, a więc zapotrzebowanie na energię, co daje pewne oszczędności.

To tak, jakbym jechał samochodem ze stałą prędkością po równym terenie. Nagle zrywa się duży wiatr, są duże opory powietrza i jedzie się ciężej. Mam do wyboru:

• Utrzymać prędkość (utrzymać temperaturę). Spalanie benzyny wzrośnie (wzrośnie zapotrzebowanie na energię),
• Odpuścić nieco gaz (zmniejszyć temperaturę), aby zmniejszyć spalanie benzyny (zmniejszyć zapotrzebowanie na energię).

I tu kwestia decyzji: czy zależy nam na niskich kosztach (dojazdu lub utrzymania temperatury) czy komforcie (szybszym pokonaniu trasy lub zwiększeniu temperatury). Z uwagi na to, że niższa temperatura wieczorem jest wskazana (podobno lepiej się śpi 😉 ) – to warto rozważyć wprowadzenie takiej oszczędności w swoim domu. Oczywiście niska temperatura nocą nie wszystkim odpowiada – najważniejsze są oczekiwania i potrzeby wszystkich mieszkańców.

A czy zmniejszanie temperatury w ciągu dnia ma sens? Wychodzisz o 7 do pracy, wracasz o 17 – może warto skoro nikogo nie ma przez ten czas w domu?

Tak, warto, ale oszczędności nie będą duże.

Wracając do przykładu z samochodem. Nie wieje wiatr, jedziesz ze stałą prędkością. Masz do wyboru:

• Utrzymać prędkość (utrzymać temperaturę). Spalanie benzyny będzie stałe.
• Odpuszczasz gaz, utrzymujesz niższą prędkość przez kilka godzin i przyspieszasz do poprzedniej prędkości. Czas podroży się zwiększył, ale spadło spalanie benzyny

A dlaczego oszczędności nie będą duże?

• Po odpuszczeniu gazu samochód będzie wolno zwalniał – tak wolno, że będzie zwalniał kilka godzin z 100 km/h do 95 km/h, czyli o 5%. To tak, jak w budynku obniżenie temperatury o 1 stopień pozwoli oszczędzić 5% energii (przy odpowiednich założeniach: patrz „ciekawostka” na początku artykułu). Po prostu duża akumulacja to małe straty energii w czasie więc oszczędności są niewielkie.
• Przy małej akumulacji oszczędności byłyby większe. Samochód zwolniłby szybciej (dom szybciej by się wychłodził) i dłużej byłaby utrzymywana niższa prędkość (temperatura).

Przyspieszając (zwiększając temperaturę) dostarczamy tyle energii, ile uzyskaliśmy podczas zwalniania (obniżania temperatury) więc im dłużej otrzymujemy stałą prędkość (temperaturę) tym większe oszczędności. Natomiast dom z niską akumulacją ma wady, o których pisałem wcześniej i może się okazać, że to co zaoszczędzimy na ogrzewaniu, przypłacimy wyższymi rachunkami za utrzymywanie komfortowej temperatury latem oraz brak komfortu.

Największe oszczędności zyskasz utrzymując niższą temperaturę przez dłuższy czas i dlatego warto obniżyć temperaturę o kilka stopni, gdy domownicy wyjeżdżają na dłuższy weekend lub wakacje. Warto także obniżać temperaturę w rzadziej używanych pomieszczeniach.

Charakterystyka energetyczna a zapotrzebowanie na ciepło

To wymaga kilku wyjaśnień.

Całkowite zapotrzebowanie na energię, która wynika z charakterystyki energetycznej dołączonej do Twojego projektu budowlanego lub z OZC, określa średnie zapotrzebowanie na energię na potrzeby ogrzewania, wentylacji i przygotowywania ciepłej wody użytkowej konkretnego domu znajdującego się w konkretnej lokalizacji – olbrzymie znaczenie ma wybór stacji meteorologicznej i aktynometrycznej.

Nie jest więc tak – jak niekiedy czytam – że zapotrzebowanie na energię dotyczy tylko temperatury obliczeniowej powietrza w danej strefie klimatycznej (np. -20 stopni). Nie – w obliczeniach uwzględnia się średnią miesięczną temperaturę zewnętrzną oraz liczbę dni grzewczych w danym miesiącu.

Uwaga: jeżeli kupisz projekt katalogowy, to dołączona do niego charakterystyka energetyczna także będzie zawierała informacje o zapotrzebowaniu na energię, ale te dane są bezwartościowe. Projekt katalogowy nie uwzględnia – bo uwzględniać nie może – lokalizacji Twojego budynku oraz usytuowania go względem kierunków świata więc nie uwzględnia np. zysków z nasłonecznienia.

Gdzie znaleźć informacje o zapotrzebowaniu na energię? Otwórz charakterystykę energetyczną i odszukaj wartość parametru EK, który dotyczy obliczeniowego zapotrzebowania na energię końcową dla budynku dla ogrzewania, wentylacji i przygotowania wody użytkowej.

W tym przypadku EK=39,33 kWh/(m² * rok). Jeżeli powierzchnia ogrzewana wynosi 100 m², to całkowite roczne zapotrzebowanie na energię wynosi 3933 kWh.

Uwaga!

Wskaźnik EP nie powinien dla Ciebie mieć znaczenia. To wskaźnik rocznego zapotrzebowania na nieodnawialną energię pierwotną. Ten parametr jest ważny głównie dla projektantów, a oblicza się go mnożąc wskaźnik energii końcowej EK przez współczynnik, który przybiera różne wartości, w zależności od tego, czym będziemy ogrzewać dom. To sztuczny parametr, który nie pokazuje realnego zużycia energii, a używa się go głównie po to, aby projektowany dom odpowiadał standardom WT 2021. Zawsze zwracaj uwagę na parametr EK. O tym temacie pisałem szeroko w tym artykule: koszty ogrzewania domu.

Ogrzewanie ciepłej wody użytkowej

Do tej pory rozważaliśmy ogrzewanie idealnie szczelnego pomieszczenia, które nie traci energii. Porównywaliśmy koszty ogrzewania samego powietrza i koszty ogrzewania wody. Okazało się, że masa i ciepło właściwe wody jest bardzo duże i to tłumaczy, dlaczego tak dużo płacimy za ogrzewanie wody – ciepłej wody użytkowej.

Jeżeli w domu mieszkają 4 osoby, temperatura wody zasilającej wynosi 10 stopni, chcemy mieć wodę o temperaturze 50 stopni (ΔT = 40), a jedna osoba potrzebuje 50 litrów dziennie (czyli cała rodzina potrzebuje 6000 litrów, czyli dla uproszczenia 6000 kg wody miesięcznie), to:

Zapotrzebowanie na energię wyniesie 6000 kg * 40 * 4150 J/(kg*K) = 996 000 000 J

1 kWh to 3 600 000 J więc otrzymujemy 276 kWh. Przy bojlerze elektrycznym i cenie energii 0,7 za 1 kWh oznacza to prawie 200 zł miesięcznie.

Wybierając źródło energii powinieneś wziąć pod uwagę całkowite koszty eksploatacyjne ogrzewania domu i przygotowania ciepłej wody użytkowej, ponieważ te ostatnie mogą być bardzo wysokie.

I tak płynnie 😉 przechodzimy do źródła ciepła.

Pompa ciepła czy bufor ciepła?

W tym miejscu ograniczam się do przedstawienia 2 możliwości. Oczywiście nie znaczy to, że jestem np. przeciwnikiem ogrzewania gazowego lub kablami grzejnymi – myślę jednak, że te źródła ogrzewania mają mało „haczyków” i nie trzeba ich dodatkowo omawiać.

W tej chwili zakładam, że odrzuciłeś inne możliwości ogrzewania domu i jesteś zainteresowany pompą ciepła, która wydaje się być naturalnym wyborem dla osób, które nie mają możliwości podłączenia do sieci gazowej. Z drugiej strony bufory ciepła przedstawiane są jako ekonomiczne, tanie i bezawaryjne źródła ciepła.

Co wybrać?

Jeżeli nic nie wiesz na temat pomp ciepła, to zapraszam do przeczytania mojego artykułu na ten temat: Pompa ciepła – jaką wybrać?

W skrócie:

• Pompa ciepła powinna być dobrana do konkretnego budynku. Każdy dom jest inny. Nie szukaj konkretnego modelu pompy, ale instalatora, który odpowiednio Ci doradzi. Na rynku jest tak dużo rozwiązań, że do jednego domu mogą być odpowiednie pompy o różnej mocy – od różnych producentów. Pompa 9 kW, 12 kW czy 8 kW? Bez analizy nie da się stwierdzić, jaka pompa będzie właściwa, a niestety każdy producent nazywa swoje produkty tak jak chce.
• Parametr COP, którym tak chwalą się firmy nie ma żadnego znaczenia, ponieważ dotyczy on efektywności działania pompy przy konkretnej temperaturze zewnętrznej.

Jeżeli na dworze jest na przykład +12 stopni, to pompa może działać z COP = 4. Oznacza to, że pobierze tylko 0,25 kWh energii elektrycznej, aby wygenerować 1 kWh ciepła.

Im chłodniej, tym gorsza efektywność. Przy temperaturze bliskiej zera stopni COP może wynosić 2, a przy -10 stopni: 1,4. Co pompa to inaczej. I dlatego parametr COP nie ma znaczenia – w idealnych warunkach COP może osiągnąć nawet 7, ale jakie znaczenie mają idealne warunki?

To działa także w drugą stronę. Nie ma znaczenia, że przy -15 stopniach Celsjusza pompa ciepła włącza grzałkę elektryczną (COP = 1) ponieważ takich dni w roku jest tylko kilka. Owszem, w te dni koszt ogrzewania będzie wyższy, ale należy brać pod uwagę cały okres grzewczy. Podobnie nie ma znaczenia, jeżeli w ciągu półrocznej diety jednego dnia zjem 5 pączków. Lepiej tak, niż bym codziennie jadł po jednym! 😉

(Nie wiesz o co chodzi z COP = 1 i grzałką elektryczną? Zachęcam do przeczytania artykułu o pompach ciepła)

Ważny jest parametr SCOP – czyli średni COP. Może on wynosić np. 2,5. Oznacza to, że jeżeli dom potrzebuje rocznie 10000 kWh na ogrzanie i przygotowanie c.w.u, to zużyjemy 4000 kWh energii elektrycznej. Parametr SCOP uwzględnia także zużycie energii na pompy obiegowe, tryb stand-by i tym podobne – innymi słowy określa on faktyczne zużycie energii bez żadnych „upiększeń”.

Zapamiętaj – ważna jest zależność mocy do temperatury zewnętrznej. Pytaj o to instalatora, poproś o etykietę energetyczną, poproś o dane techniczne. Naprawdę nie ma znaczenia, jeżeli przy +15 pompa pracuje z COP=5 (a jak to atrakcyjnie wygląda w materiałach reklamowych!), jeżeli przy -5 będą włączały się grzałki elektryczne grzejące z COP=1.

Jeżeli SCOP wynosi 2,5, a cena energii to 0,7 zł za 1 kWh, to koszt ogrzewania i przygotowania c.w.u. wyniesie 2800 złotych.

• Pompy ciepła oprócz wielu zalet mają także wady: wysoki koszt instalacji (najwyższy przy pompie gruntowej) i wyższą awaryjność w porównaniu do bufora ciepła lub kabli grzewczych. Rekompensują to niższymi kosztami eksploatacyjnymi. Problemem może być także hałas. Niektóre pompy są słyszalne w odległości kilkunastu metrów. Może Ci to nie przeszkadzać, jeżeli jednostka będzie stała z dala od pomieszczeń mieszkalnych, a może denerwować Cię nawet cichy, jednostajny szum. Warto samemu przekonać się, czy głośność danego modelu pompy Ci odpowiada, sprawdzając to zimą. To ważne – pompa ciepła w czasie cieplejszych dni działa o wiele ciszej. I serio – nie warto wierzyć w zapewnienia instalatora, że proponowana przez niego pompa jest prawie niesłyszalna.

Więcej informacji o pompach ciepła: Pompa ciepła – jaką wybrać? – Blog Budowlany (poradnik-budowlany.com)

A co z buforem ciepła?

Pisząc o buforze ciepła mam na myśli osobną instalację – to duży zbiornik (np. 1000 litrów) – na wodę. Woda jest ogrzewana grzałkami elektrycznymi. Proste urządzenie.

Są też bufory ciepła, które są montowane razem z innym źródłem ogrzewania, np. pompą ciepła kotłem na ekogroszek. Taki bufor magazynuje ciepło i można go także użyć gdy mamy kominek lub inne dodatkowe źródło ciepła i chcemy magazynować energię odciążając przy tym główne źródło ciepła. To, czy bufor do pompy ciepła jest potrzebny wymaga oczywiście analizy konkretnego przypadku i takiego układu nie będę w tym artykule omawiał.

Bufor ciepła ogrzewa wodę energią elektryczną i gdyby ogrzewać ją w cenie 0,7 zł za 1 kWh, to sprawa nie byłaby opłacalna: przy zapotrzebowaniu 10000 kWh i 0,7 zł za 1 kWh to aż 7000 zł rocznie.

Dlatego buforów ciepła używa się razem z dwustrefową taryfą, np. G12, aby obniżyć koszt 1 kWh.

W takiej taryfie w godzinach 22:00 do 6:00 oraz za dnia od 13:00 do 15:00 obowiązuje strefa „nocna”, w której koszt energii elektrycznej jest bardzo niski. Jeżeli cena za 1 kWh wynosi w tych godzinach 0,36 zł, to na pierwszy rzut oka oznacza to, że koszt ogrzewania wyniesie w omawianym przypadku 3600 zł.

I właśnie dlatego zbiornik na wodę jest tak duży – grzejemy jak najwięcej wody tańszą energią, a następnie zmagazynowaną energię wykorzystujemy w droższej strefie „dziennej”.

Chwilka… 2600 złotych? To przecież niewiele więcej niż przy pompie ciepła, a przecież bufor ciepła jest nawet 3-4 razy tańszy od pompy – bufor to ok. 8000 złotych, a pompa 20000 – 35000 zł. Nawet pompa z dofinansowaniem będzie droższa od bufora.

Gdzie jest haczyk?

Na pierwszy rzut oka widać, że to ma sens – tanio i przyjemnie. Na YouTube znajdziesz mnóstwo filmów zachwalających tę technologię.

Tymczasem nic nie jest tak proste, a porównanie tych dwóch systemów nie jest takie proste, jak to jest przedstawiane.

Przedstawię najważniejsze czynniki, które trzeba wziąć pod uwagę:

• Pojemność i cena bufora ciepła.

Każdy dom jest inny. Tak, wiem, piszę o tym kolejny raz 🙂 Ale chciałbym, abyś zapamiętał, że każdy dom potrzebuje innych rozwiązań. Bufor o pojemności 1000 litrów może nie wystarczyć, a to jaki bufor jest potrzebny zależy od wielu czynników – w tym ilości wody w instalacji podłogowej lub grzejnikowej.

Jeżeli mamy ogrzewanie podłogowe i musimy dostarczyć wodę o temperaturze 30 stopni, a woda w buforze ma 70 stopni, to bufor 1000 litrów zmagazynuje:

Q = c * m * ΔT = 4150 J / kg * K * 1000 kg * 40 = 166 milionów J, czyli 46,1 kWh energii.

Czy tyle energii wystarczy do zapewnienia ciepłej wody i ogrzania budynku w godzinach, gdy jest I taryfa? Może tak, a może nie. Jeżeli nie wystarczy, to woda będzie się także nagrzewała w droższej taryfie. A może trzeba będzie zainwestować w większy bufor? To podniesie koszty instalacji.

Zwiększenie temperatury wody, aby zmagazynować więcej energii też może nie przynieść oczekiwanych rezultatów, bo cieplejsza woda szybciej oddaje temperaturę (woda o temperaturze 70 stopni szybciej straci 5 stopni Celsjusza niż woda o temperaturze 40 stopni)

• Wychładzanie bufora.

Bufor izoluje się, aby jak najdłużej trzymał ciepło. Zazwyczaj używa się do tego celu styropianu o grubości 10 cm. Według użytkowników bufora, temperatura w zbiorniku 1000 litrów spada o 2-3 stopnie na dobę.

Czy to możliwe? Sprawdźmy!

Wysokość bufora: 2,05 m

Średnica: 0,79 m (standardowa średnica – dzięki temu bufor zmieści się przez drzwi).

Sprawdźmy objętość: πr² * h = π * 0,395² * 2,05 = 1 m³ = 1000 litrów

Okładamy bufor styropianem o grubości 10 cm o współczynniku przewodzenia ciepła λ (lambda) 0,04 W/m³,- więcej informacji o współczynnikach przewodzenia i przenikania ciepła znajdziesz tu -> Co oznacza λ (lambda), U, R i jak ważna jest dyfuzja pary wodnej.

Liczymy U – współczynnik przenikania ciepła. U = λ / d (grubość izolacji)

U = 0,04 W/m K : 0,1 m = 0,4 W / m² K

Aby obliczyć straty energii potrzebujemy znać jeszcze średnią temperaturę panującą w pomieszczeniu, w którym jest zbiornik. Przypuśćmy, że jest to kotłownia, w której jest 20 stopni. Różnica między temperaturą w zbiorniku (70 stopni) a otoczeniem wynosi 50 stopni.

Powierzchnia ściany: πIIr * h = 2 * 3,14 * 0,5 * 2,05 = 6,4 m²

Liczymy straty ciepła

50 stopni * 0,4 W / m² * K * 6,4 m² = 128 W = 0,128 kW („k” = „kilo” = 1000)

0,128 kW oznacza, że w ciągu godziny stracimy 0,128 kWh energii więc w ciągu doby:

24 godziny * 0,128 kWh = 3 kWh.

Dla porównania – jaki to spadek temperatury? W buforze mieliśmy zmagazynowane 46,1 kWh, różnica temperatur wynosiła 50. Spadek energii o 3 kWh oznacza 6,5% różnicy. Różnica temperatur także zmniejszyła się o 6,5% – z 50 stopni do 46,75 stopnia.

W tym konkretnym przypadku woda ochłodziła się o nieco ponad 3 stopnie Celsjusza. Zgadza się.

Jeżeli cena 1 kWh w „nocnej” taryfie wynosi 0,36 zł, oznacza to, że koszt wychłodzenia będzie wynosił 3 kWh * 0,36 zł * 30 dni * 12 = 388,8 zł rocznie.

Dużo? Nie dużo? Na pewno w jakimś zakresie wpłynie na opłacalność inwestycji, jeżeli rozważamy nieogrzewaną kotłownię. Polecam takie rozwiązanie, jeżeli w kotłowni może być chłodniej niż w pozostałej części domu. Może warto nawet zaizolować ścianę między kotłownią, a pomieszczeniami ogrzewanymi? Oczywiście stracimy nieco pieniędzy przez wychładzanie bufora, ale za to nie będziemy musieli ogrzewać całego pomieszczenia.

Jeżeli pomieszczenie, w którym znajduje się bufor musi być ogrzewane, to wychładzany bufor w okresie grzewczym podniesie temperaturę w pomieszczeniu więc nie poniesiemy dodatkowych kosztów wychładzania bufora. Poza okresem grzewczym energia ta się zmarnuje.

• Taryfy energetyczne

Opłacalność działania bufora w taryfie G12 porównuje się do kosztów działania pompy ciepła w jednostrefowej taryfie G11. A to przecież spore przekłamanie!

Co prawda pompa ciepła nie może działać jedynie w strefie „nocnej” (pompa przeznaczona jest do stałej pracy w ciągu doby, a poza tym nie ma gdzie magazynować nadwyżek energii – chyba, że zastosujemy bufor do pompy ciepła), ale doba ma 24 godziny.

Poniżej bardzo uproszczone wyliczenia dla taryfy G12:

Bufor ciepła działający wyłącznie w strefie „nocnej”. 10000 kWh * 0,36 zł = 3600 zł

Pompa ciepła ze SCOP = 2,5 i działająca przez całą dobę czyli 10 godzin w strefie „nocnej”, a 14 w strefie „dziennej”: (10000 kWh * 2,5) * (10/24 * 0,36 + 14/24 * 0,9) = 2700 zł

I nagle okazuje się, że eksploatacja pompy ciepła będzie prawie 1000 zł tańsza. Ale zaznaczam – to tylko przykład i taki sposób liczenia opłacalności także nie jest prawidłowy! Pompa ciepła działa z różną efektywnością w ciągu dnia. Podałem taki prosty przykład po to, aby pokazać, że licząc opłacalność 2 wybranych źródeł energii, trzeba uwzględnić zmianę taryfy w obu analizowanych przypadkach.

Poza tym:

• Taryfa G12 oznacza, że w godzinach 6-13 oraz 15 – 22 jest wyższy koszt energii elektrycznej. Jeżeli nie ma Cię często w domu lub masz mały pobór energii w tych godzinach, to Twoje rachunki wzrosną minimalnie w stosunku do sytuacji, w której byś używał I taryfy. Jeżeli jednak masz duże zużycie, może się okazać, że po zmianie taryfy Twoje rachunki za prąd bytowy wzrosną o kilkadziesiąt złotych. To także należy uwzględnić w obliczeniach!
• Opłacalność bufora ciepła zależy przede wszystkim od tego, że istnieje taryfa dwustrefowa. Czy należy się bać tego, że ta taryfa zostanie kiedyś wycofana? Cóż, historia pokazuje, że nic nie jest pewne… Natomiast bardziej obawiałbym się likwidacji taryfy G12 niż znacznego podniesienia kosztu energii w taryfie G11. Jeżeli koszt energii w taryfie G11 wzrośnie dwukrotnie (np. o 80 groszy), to koszt ogrzewania pompą ciepła wzrośnie o 32 grosze na każdy 1 kWh (zakładając SCOP = 2,5). Jeżeli jednak zostanie wycofana taryfa G12, to koszt ogrzewania buforem ciepła wzrośnie ok. dwukrotnie (tzn. o 80 groszy na każdy 1 kWh) więc podwyżka będzie znacznie bardziej odczuwalna!
• Opłacalność źródła ciepła należy także powiązać z fotowoltaiką, jeżeli ją rozważasz. Pompa ciepła potrzebuje mniejszej i tańszej instalacji. Pompa ciepła mająca roczne zapotrzebowanie na energię w wysokości 4000 kWh potrzebuje instalacji ok. 5 kWp, tymczasem bufor o zapotrzebowaniu w wysokości 10000 kWh potrzebuje instalacji większej niż 10 kWp. Oczywiście można podejść do sprawy inaczej – grzać bufor nadwyżką energii, przez co wykorzystamy na bieżąco 100% wytworzonej energii przez panele fotowoltaiczne. Czy jest to opłacane?

Bufor ciepła i fotowoltaika, dwie pompy ciepła?

Czy warto analizować bufor ciepła w połączeniu z fotowoltaiką? Cóż, trzeba to policzyć. Wiem, wiem… powtarzam się. Ale muszę to powtórzyć – przyjmowanie pewnych rzeczy na wiarę nie ma sensu. Ważne są obliczenia, a nie to, że „komuś coś się wydaje”.

Niestety nie zawsze wykonanie obliczeń jest możliwe. Według obowiązujących przepisów nadwyżka energii jest „przechowywana” przez zakład energetyczny, a następnie ją mogę odkupić z 20% stratą (lub 30% przy instalacji powyżej 10 kWp).

Ogrzewając nadwyżką energii wodę w buforze, zapłacimy więc 0,54 zł za 1 kWh (20% * 0,70 zł) zamiast 0,36 zł grzejąc w „nocnej” strefie taryfy G12. Oszczędność: 18 groszy na 1 kWh. Teraz „tylko” trzeba uwzględnić uzysk w kolejnych dniach roku, pojemność bufora, koszty instalacji… Sporo liczenia, ale da się to zrobić.

Niestety od kwietnia będą obowiązywały inne zasady dla prosumentów. Wątpliwości jest mnóstwo, a wniosek jest jeden – nowa ustawa wprowadza tak dużo niewiadomych, że nie da się obliczyć czasu zwrotu instalacji fotowoltaicznej. A skoro tak, to tym bardziej nie jest możliwe policzenie opłacalności instalacji fotowoltaicznej i wybranego źródła ciepła. Tematem będę się jeszcze zajmował – zapisz się do newslettera, aby otrzymać informację o nowych artykułach: Jak się wybudować i nie zwariować – Newsletter

Wyczerpujący artykuł o panelach fotowoltaicznych znajdziesz tutaj: Panele fotowoltaiczne: czy to się opłaca? Moja opinia.

A może dwie pompy ciepła?

Pewnym pomysłem jest zastosowanie dwóch pomp ciepła – jedna przeznaczona wyłącznie do ogrzewania budynku, druga do ogrzewania ciepłej wody użytkowej.

Korzyść? Głównie dywersyfikacja. Jeżeli zepsuje się pompa ciepła służąca do ogrzewania, to chociaż będziemy mieli ciepłą wodę. Co jednak, jeżeli zabraknie prądu i żadna pompa nie będzie działała? Chyba lepiej mieć awaryjną kuchenkę gazową i kilkanaście karniszy, ale to oczywiście czysto subiektywne podejście.

A co z kosztami eksploatacyjnymi – czy dwie pompy będą tańsze w utrzymaniu?

Na stronach producentów przeczytamy, że pompa do c.w.u ma wysoki parametr COP wynoszący nawet 5 lub 6, ale oczywiście tylko przy temperaturze zewnętrznej wynoszącej np. 20 stopni (co zresztą jest często napisane małymi literami). Jeżeli chcesz dowiedzieć się, który system jest tańszy, musisz:

• Poznać koszt pompy ciepła do ogrzewania i przygotowania c.w.u i obliczyć koszty eksploatacyjne,
• Poznać koszt 2 pomp ciepła i obliczyć koszty eksploatacyjne.
• Porównać.

Szczerze? Jeżeli rozważasz zakup pompy ciepła do ogrzewania i przygotowania c.w.u., to już nie masz łatwo. Różne nazewnictwo, problem z uzyskaniem danych od producenta, trudność obliczeń. Porównanie 2 pomp ciepła będzie po prostu bardzo trudne. Tym bardziej trudne jest policzenie, czy bardziej opłacalna jest 1 pompa ciepła czy 2 pompy służące do różnych celów. Są różne pompy, różni producenci, różne systemy więc stopień skomplikowania obliczeń rośnie wykładniczo. Moim zdaniem – jeżeli myślisz o budowie domu – nie warto sobie komplikować życia i wybrałbym jedno źródło ogrzewania do wszystkich celów. Wybrałbym pompę ciepła do c.w.u. tylko w istniejącym domu, w którym woda jest przygotowywana podgrzewaczem elektrycznym i nie myślimy o zmianie źródła ogrzewania. Wtedy taka zmiana może mieć ekonomiczne uzasadnienie.

Podsumowanie

Ogrzewanie domu to skomplikowany temat.

• Jak wybudować dom, który będzie tani w eksploatacji?
• Co zrobić, aby dom się nie przegrzewał, ani wychładzał?
• Jakich materiałów użyć, aby w domu mieszkało się komfortowo?
• Jakiego użyć źródła ciepła?

Po przeczytaniu artykułu wiesz, że nie ma łatwych odpowiedzi na te pytania. Trzeba wziąć pod uwagę komfort mieszkańców, koszty inwestycyjne, koszty eksploatacyjne, akumulacyjność cieplną i wiele innych parametrów, których w tym artykule nawet nie poruszałem. Trzeba więc coś obliczyć, uwzględnić zyski z nasłonecznienia, uwzględnić temperatury panujące w konkretnej lokalizacji (i tak dalej, i tak dalej), a całość uzupełnić o oczekiwania i potrzeby całej rodziny.

Jeżeli chcesz policzyć opłacalność danego rozwiązania, to powinieneś:

• Poznać roczne zapotrzebowanie na energię. Dane te znajdziesz w projekcie budowlanym. Możesz je także uzyskać od projektanta w trakcie opracowywania projektu.
• Poznać koszt 1 kWh energii danego źródła ogrzewania razem z ew. kosztami dystrybucyjnymi (gaz, energia elektryczna).
• Policzyć koszty inwestycyjne. Uwzględnij wszystkie koszty, np. koszt przyłącza gazowego, komina spalinowego itp.
• Obliczyć całkowite koszty w wybranym horyzoncie czasowym, np. 15 lat.

Przykład:

Ogrzewanie gazowe. Koszty inwestycyjne: 25000 złotych. Zapotrzebowanie: 8000 kWh rocznie. Koszt 1 kWh = 0,25 zł. Koszt w ciągu 15 lat: 55000 złotych

Ogrzewanie elektryczne. Koszty inwestycyjne: 6000 złotych. Zapotrzebowanie: 8000 kWh rocznie. Koszt 1 kWh = 0,7 zł. Koszt w ciągu 15 lat: 90000 złotych.

Na podstawie tych danych można stwierdzić, że ogrzewanie gazowe będzie bardziej opłacalne, nawet uwzględniając awarię pieca raz na 15 lat.

Oczywiście nie zawsze różnica w kosztach będzie tak wyraźna. Co wtedy? Poniżej znajdziesz moje subiektywne zestawienie: czym bym ogrzewał mój dom?

Najpierw kilka praktycznych wskazówek:

• Nie zwracaj uwagi na to, ile za ogrzewanie płaci sąsiad i jakie liczby padają na forach internetowych. Szkoda Twojego czasu. Pół żartem pół serio – co z tego, że dowiesz się, że sąsiad płaci 1500 zł rocznie za ogrzewanie, jeżeli nie dowiesz się, że drugie tyle płaci za c.w.u., w listopadzie i marcu dogrzewa się kominkiem, 4 tygodnie jest na wakacjach, a na co dzień chodzi po domu w grubym swetrze?
• Nie wierz w proste odpowiedzi na skomplikowane pytania. Zbyt często widzę na forach internetowych „dobre rady” typu „Do Twojego domu odpowiednia będzie pompa powietrze – woda o mocy 9 kW”, „Powinieneś zaizolować dom styropianem o grubości 20 cm, bo przyniesie Ci to 500 zł oszczędności rocznie”, „Powinieneś ogrzewać dom tym i tym, bo tylko takie rozwiązanie będzie najlepsze i najtańsze.”. Takie opinie wygłaszane bez analizy danych, bez analizy projektu budowlanego są guzik warte. Niestety bardzo często ktoś coś poleca na zasadzie: „Ja mam dom o powierzchni 150 m2, Ty masz dom o powierzchni 140 m2 więc podobny więc zastosuj to co ja, a będziesz zadowolony” 🙁
• Nie sprawdzaj zapotrzebowania na energię Twojego domu na stronach internetowych. Jedną z najbardziej popularnych stron jest Ciepło Właściwe, która po wpisaniu danych dotyczących budynku, podaje moc i rodzaj ogrzewania oraz zapotrzebowanie na ciepło. To bardzo dobre narzędzie, które można polecić osobom, które planują modernizację domu. Jak jest napisane na stronie: „(narzędzie) nie jest tak dokładne jak audyt energetyczny (OZC) wykonany przez fachowca, ale o niebo dokładniejsze niż przybliżenia z tabelek i wróżby z rękawa (że darmowe – to też nie bez znaczenia).”. I to prawda. Strona „Ciepło Właściwe” nie uwzględnia wielu parametrów – np. współczynników przenikania okien (jest tylko podział na okna „współczesne dwuszybowe” i „współczesne trzyszybowe”) i drzwi (podział na „nowe drewniane” i „nowe metalowe”), nie uwzględniona jest sprawność wentylacji, zapotrzebowanie na c.w.u. jest liczone przez odpowiedź na pytanie: „Jak intensywnie używana jest ciepła woda” (do wyboru „tylko prysznice„, „głównie prysznice, trochę wanna” i „głównie wanna„) i tak dalej. Sporo uproszczeń. Nie jest to zarzut do strony – autor lojalnie uprzedza, że np. kalkulator nie uwzględnia usytuowania danego budynku: „budynek może mieć dużo (lub mało) okien od południa, może być schowany między budynkami lub wprost przeciwnie: ustawiony w szczerym polu. To wszystko może mieć istotny wpływ na całoroczne zużycie energii.„. O ile więc „Ciepło Właściwe” to świetne, darmowe narzędzie dla osób, które szukają pomocy przy modernizacji domu, to nie mogę go polecić, jeżeli planujesz budowę domu. Zwróć uwagę na jakość charakterystyki energetycznej wykonanej przez projektanta lub wykonaj OZC (obliczenie Zapotrzebowania Cieplnego budynku) – więcej informacji o tych tematach znajdziesz TUTAJ. Koszt wykonania OZC to kilkaset złotych, a dzięki temu otrzymasz dokładne wyniki
• Skoncentruj się na szukaniu odpowiednich fachowców, którzy zaproponują korzystne rozwiązania dla Twojego domu i będą potrafili je uzasadnić. Szukaj rzetelnego projektanta, instalatora sanitarnego, firmy, która zajmuje się montażem danego źródła ogrzewania.
• Nie przesadzaj z szukaniem największych możliwych oszczędności. Jedno źródło ogrzewania zwróci się 2 lata dłużej od drugiego? W praktyce ta różnica robi się pomijalna. Lepiej zainwestować w znane rozwiązanie, z dobrym serwisem niż w coś innowacyjnego lub rzadko spotykanego na polskim rynku nawet jeżeli dzięki niemu oszczędzisz np. 300 zł rocznie. Mądrze dysponuj swoim czasem. Więcej pieniędzy stracisz budując dom według nieprzemyślanego projektu i angażując niesprawdzonych i niesolidnych wykonawców niż zyskasz wybierając najlepszy na rynku system grzewczy.
• Jeszcze raz – nie przesadzaj. Tak, wiem, że chcemy wydać jak najmniej pieniędzy i wszystko jak najlepiej policzyć, ale nie wszystko da się uwzględnić. Nagły wzrost cen gazu lub energii elektrycznej? Zmiany dotyczące rozliczania prosumentów? Pamiętaj także, że liczysz coś w tej chwili, a przed Tobą jeszcze co najmniej kilkanaście miesięcy budowy i wykończeniówki – dużo może się przez ten czas zmienić. Wiem, że w tym artykule duży nacisk kładę na obliczenia i dane, ale to dlatego, aby pokazać jak skomplikowany jest to temat. Czasami lepiej więc machnąć ręką, rzucić kostką do gry (serio!) i mieć decyzję z głowy niż miesiącami zastanawiać się nad jednym tematem. Paraliż decyzyjny szybko obrzydzi Ci budowę domu! Pamiętaj, że oprócz decyzji o ogrzewaniu domu, masz jeszcze setki innych decyzji do podjęcia – nie trać więc czasu i nie blokuj się. Osoby wybierające ogrzewanie elektryczne w 2019 roku nie mogły przewidzieć nagłego wzrostu cen energii elektrycznej, ale to nie oznacza, że podjęły złą decyzję. Osoby wybierające ogrzewanie gazowe nie mogły wiedzieć, że będą problemy z przyłączeniami do sieci gazowej. Wszystkiego nie da się przewidzieć więc… może czas odpuścić? Może czas podjąć decyzję i jej nie zmieniać? Powiedzieć głośno: „Wybieram pompę ciepła/ogrzewanie elektryczne/gazowe” i już więcej nie czytaj na ten temat 🙂

Jakie ogrzewanie wybrać? Subiektywnie.

Jeżeli po przeczytaniu artykułu masz wrażenie, że wiesz nieco więcej, ale nie przybliżyło Cię to ani o jeden krok do podjęcia decyzji, to mam coś dla Ciebie małą pomoc.

Poniżej znajdziesz moją opinię o tym, jakie bym wybrał źródło ogrzewania i c.w.u. gdybym budował drugi dom.

Założenie: rozważam nowy dom, budowany po 2021 roku czyli zgodny z WT 2021 – w takim domu zapotrzebowanie na energię nie jest wyższe niż 70 kWh/m² ·rok. Natomiast w każdym przypadku budowałbym dom o zapotrzebowaniu ok. 2 razy niższym – to najprostszy sposób na obniżenie przyszłych rachunków.

Zaznaczam – poniżej zapoznasz się z moim subiektywnym zdaniem. Twoje oczekiwania mogą być zupełnie inne. Jeżeli jednak nie zgadzasz się z którymś punktem – daj znać w komentarzu i napisz co byś wybrał na moim miejscu:

1. Dom o powierzchni do 80 m² zamieszkały przez 1, 2 lub 3 osoby.

a) Jeżeli nie ma dostępu do sieci gazowej lub koszt wykonania przyłącza jest wyższy niż 10000 zł

Ogrzewanie kablami grzewczymi + maty grzejne w łazience i wc (szybciej nagrzeją płytki).

Dlaczego? Niski koszt kabli grzewczych i bezawaryjność.

Przygotowanie c.w.u.: bojler elektryczny

Dlaczego? Niski koszt instalacji i małe zapotrzebowanie na c.w.u.

b) Wykonanie przyłącza do sieci gazowej jest niższy niż 10000 zł

Kocioł jednofunkcyjny gazowy + zasobnik na ciepłą wodę użytkową oraz wodne ogrzewanie podłogowe

Dlaczego? Niższe koszty eksploatacyjne

2. Dom o powierzchni do 80 m² zamieszkały przez 4 osoby lub więcej.

a) Jeżeli nie ma dostępu do sieci gazowej lub koszt wykonania przyłącza jest wyższy niż 10000 zł

Ogrzewanie kablami grzewczymi + maty grzejne w łazience i wc (szybciej nagrzeją płytki).

Dlaczego? Niski koszt kabli grzewczych i bezawaryjność.

Przygotowanie c.w.u.: pompa ciepła do c.w.u.

Dlaczego? Wyższy koszt instalacji zwróci się niższymi rachunkami niż przy bojlerze elektrycznym

b) Wykonanie przyłącza do sieci gazowej jest niższy niż 10000 zł

Kocioł jednofunkcyjny gazowy + zasobnik na ciepłą wodę użytkową oraz wodne ogrzewanie podłogowe

Dlaczego? Niższe koszty eksploatacyjne

3. Dom o powierzchni od 80 m² do 180 m²

a) Jeżeli nie ma dostępu do sieci gazowej lub koszt wykonania przyłącza jest wyższy niż 10000 zł

Ogrzewanie i przygotowanie c.w.u.: pompa ciepła powietrze – woda + wodna „podłogówka”

Dlaczego? Dobre rozwiązanie przy braku dostępu do sieci gazowej.

b) Wykonanie przyłącza do sieci gazowej jest niższy niż 10000 zł

Kocioł jednofunkcyjny gazowy + zasobnik na ciepłą wodę użytkową oraz wodne ogrzewanie podłogowe

4. Dom o powierzchni powyżej 180 m²

Ogrzewanie i przygotowanie c.w.u.: gruntowa pompa + wodna „podłogówka” (zastrzeżenie: domy o powierzchni ponad 180 m2 o niskich stratach energii mogą być także ogrzewanie tańszą pompą powietrze – woda)

Dlaczego? Wysoki koszt instalacji zwróci się w postaci niższych rachunków. Rozważyłbym kocioł gazowy przy niskich (do 2000 złotych) kosztach przyłączenia do sieci.

Dlaczego nie biorę pod uwagę kotła na ekogroszek i pellet? Wysokie koszty budowy kotłowni, komina, zagospodarowanie miejsca na składowanie opału. Poznaj wady i zalety tych rozwiązań: https://blog.poradnik-budowlany.com/koszty-ogrzewania-domu/

Dlaczego nie biorę pod uwagę kotła elektrycznego, bufora ciepła, ogrzewania ściennego, sufitowego, paneli na podczerwień i tak dalej? Bo wybieram rozwiązania, które są dla mnie dobre, a zarazem powszechne.

Czy wybrałbym awaryjne źródło ciepła, np. kominek lub wybudowałbym komin, aby w przyszłości wstawić kocioł na paliwo stałe? Raczej nie. W przypadku krótkich awarii duża akumulacja budynku nie pozwoli na jego szybkie wychłodzenie, a w przypadku dłuższych awarii pojedziemy do hotelu lub przenocujemy kilka dni u rodziny.

A co z fotowoltaiką?

Na spokojnie. Najpierw wybieram źródło ogrzewania. Zanim zamieszkam w moim domu miną dwa lata. Następnie powinien minąć rok, aby wiedział, jakie mam całoroczne zużycie energii elektrycznej i dopiero wtedy będę decydował się na montaż paneli fotowoltaicznych. Przez 3 lata może się wiele zmienić więc każde obliczenia opłacalności liczone przed budową domu są obarczone dużym błędem.

Co ja bym zrobił? Przede wszystkim upewnił się, że przyszła instalacja zmieści się na dachu. 😉

W tym celu powinienem mniej więcej określić moc przyszłych paneli. Możesz użyć mojego kalkulatora https://blog.poradnik-budowlany.com/panele-fotowoltaiczne-czy-warto-kupic-panele-fotowoltaiczne/, ale możemy iść na łatwiznę i moc paneli określić ze wzoru: „Zapotrzebowanie_na_energię_elektryczną_na_ogrzewanie_i_cwu” * 0,0012 + 3.

Jeżeli zapotrzebowanie na ogrzewanie i c.w.u. wynosi 5000 kWh, to moc paneli będzie wynosiła 9 kWp.

Trzy uwagi:

• Liczba „3” uwzględnia szacowane zużycie energii elektrycznej na cele bytowe. Jeżeli w domu mieszkają 2 osoby, możesz wpisać „2”, a jeżeli w domu są osoby, które pracują zdalnie, to wpisz „4”.
• Wpisz zapotrzebowanie na energię elektryczną. Jeżeli zapotrzebowanie na ciepło i ogrzewanie to 10000 kWh, a uwzględniasz pompę ciepła, to podziel to przez 2,5 (SCOP – 2,5). Moc paneli: 7,8 kWp. Jeżeli uwzględniasz ogrzewanie gazowe, to zapotrzebowanie na energię elektryczną wynosi 0. Moc paneli wynosi wiec 0 * 0,0012 + 3 = 3 kWp.
• Wzór jest bardzo uproszczony – zakładam, że panele znajdą się po nasłonecznionej stronie i nie będzie padał na nie cień. Jeżeli chcesz zrobić to dokładnie, użyj kalkulatora: https://blog.poradnik-budowlany.com/panele-fotowoltaiczne-czy-warto-kupic-panele-fotowoltaiczne

Ile miejsca będziesz potrzebował na dachu? Panele są różne, ale przyjmij, że panel o mocy 0,3 Wp zajmuje 1,7 m2.

Wzór: Moc paneli / 0,3 * 1,7 określi, jaką powierzchnię w metrach kwadratowych zajmie cała instalacja.

Porozmawiaj o tym z projektantem, aby przewidział miejsce na dachu oraz przeliczył obciążenia instalacji.

Czy ułatwiłem podjęcie decyzji? Mam nadzieję, że tak!

Jeżeli jednak dalej masz wątpliwości, to:

• Jeżeli nie zgadzasz się ze mną w jakimś punkcie, to napisz – dlaczego? Co nie odpowiada Ci w moim rozwiązaniu?
• Jeżeli masz lepsze rozwiązanie, to napisz w komentarzu jakie to jest rozwiązanie i dlaczego je polecasz.

Tak jak pisałem – lista jest czysto subiektywna więc… zapraszam do dyskusji!