Drukuj
Nadrzędna kategoria: Artykuły tematyczne

22

Budując dom, potencjalny inwestor, a następnie użytkownik, ma zazwyczaj dylemat, jakie źródło ciepła i jaki typ odbiornika ciepła w nim zastosować, aby jednocześnie zapewnić odpowiedni komfort wewnętrzny i płacić możliwe mało za ogrzewanie. W artykule postaram się znaleźć odpowiedź na to pytanie.

Kwestię wyboru rodzaju źródła ciepła oraz typu odbiorników ciepła (chłodu) najlepiej rozpatrywać zawsze pod kątem możliwości współpracy danego typu odbiornika z odpowiednim źródłem ciepła, dostępnością nośników energii w danej lokalizacji oraz konsekwencji z tego wynikających. Ogólnie typy odbiorników ciepła można podzielić na dwie grupy: niskotemperaturowe i wysokotemperaturowe.


Wysokotemperaturowe odbiorniki ciepła

Do tej grupy należy zaliczyć grzejniki ścienne, potocznie zwane kaloryferami. Były one bardzo popularne w ubiegłym wieu ze względu na fakt, że mało kto słyszał jeszcze o możliwości realizacji odbioru ciepła w inny sposób, a jeśli ktoś już słyszał i się na to zdecydował, to rozwiązanie to w niczym nie przypominało obecnych standardów.
Ogrzewanie wysokotemperaturowe nadal jest chętnie stosowane przez wielu użytkowników. Decydując się na taki typ odbiornika ciepła, należy jednak pamiętać, że aby uzyskać zadaną (żądaną) temperaturę w pomieszczeniach, zastosowane urządzenie grzewcze musi wypracować znacznie wyższą temperaturę wody kotłowej na zasilaniu instalacji niż w przypadku odbiorników niskotemperaturowych.
Katalogowo moc grzejników ściennych podawana jest dla parametrów wody grzewczej 70/50°C. Jest to wynikiem znacznie mniejszej powierzchni wymiany ciepła odbiornika. Oznacza to również, że system grzewczy, w którym zastosowano wyłącznie wysokotemperaturowe odbiorniki ciepła, nie będzie w sposób efektywny współpracował ze wszystkimi dostępnymi na rynku źródłami ciepła, np. sprężarkową pompą ciepła. Nie oznacza to jednak, że taki system nie będzie działać. Z pewnością będzie, ale koszty jego eksploatacji będą znacznie wyższe w porównaniu z instalacją, w której zastosowano niskotemperaturowe odbiorniki ciepła. Na rys. 1 przedstawiono efekt remontu instalacji grzewczej wykonanej w latach 50. XX w. Wysokotemperaturowy system w układzie otwartym zastąpiono instalacją w układzie zamkniętym, w której jako odbiorniki ciepła zastosowano grzejniki ścienne. Jak widać na zdjęciu, różnice w średnicach instalacji są znaczne. W układzie po remoncie, ze względu na mniejsze średnice, zład wody w instalacji jest mniejszy. Zmniejszono w ten sposób bezwładność instalacji, jednakże taki system przeznaczony jest do współpracy z wysokotemperaturowym źródłem ciepła (kocioł: gazowy, olejowy, na paliwo stałe).

Niskotemperaturowe odbiorniki ciepła
Są to przede wszystkim odbiorniki wykonywane w postaci tzw. ogrzewania płaszczyznowego (ogrzewanie podłogowe, ścienne i sufitowe) oraz ogrzewania nadmuchowego.
Wydaje się, że obecnie najbardziej popularnym i najczęściej realizowanym rozwiązaniem są odbiorniki płaszczyznowe – zazwyczaj w formie ogrzewania podłogowego, rzadziej ściennego. Ich główną zaletą jest znacznie większa powierzchnia wymiany ciepła w porównaniu z ogrzewaniem wysokotemperaturowym. W rezultacie, przy tym samym zapotrzebowaniu na moc grzewczą w budynku, możliwe jest znaczne obniżenie temperatury wody kotłowej na zasilaniu obiegów grzewczych – w skrajnych przypadkach, przy bardzo niskiej temperaturze na zewnętrz, a tym samym wysokim zapotrzebowaniu na moc grzewczą, nawet do 35-37°C. W takich warunkach urządzenie grzewcze pracujące w instalacji centralnego ogrzewania, w której zastosowano jedynie odbiorniki wysokotemperaturowe (o znacznie mniejszej powierzchni wymiany ciepła), by pokryć zapotrzebowanie na moc grzewczą, musiałoby wypracować znacznie wyższą temperaturę wody kotłowej na zasilaniu obiegu grzewczego, np. 55-60°C. Między innymi z tego względu ogrzewanie płaszczyznowe cieszy się obecnie tak dużą popularnością. Z uwagi na znacznie niższe wartości temperatury wody kotłowej na zasilaniu obiegu grzewczego tego typu odbiorniki ciepła mogą współpracować ze wszystkimi typami źródeł ciepła.

6Ogrzewanie płaszczyznowe, właś nie ze względu na niskie wartości temperatury wody kotłowej, szczególnie rekomendowane jest do współpracy ze sprężarkowymi pompami ciepła, gdyż w takich systemach korzystnym jest, by gradient między temperaturą na zasilaniu obiegu grzewczego a temperaturą dolnego źródła ciepła był jak najmniejszy. Wówczas koszty eksploatacji systemu są najniższe.

23Ogrzewanie podłogowe przy swoich licznych zaletach ma oczywiście również wady. Po pierwsze, zastosowanie ogrzewania podłogowego wymaga wykonania wierzchniej warstwy podłogi z odpowiedniego materiału, a ściślej mówiąc: z materiału charakteryzującego się dobrym przewodnictwem cieplnym. Z tego też względu preferowany jest gres i terakota. Przy ogrzewaniu podłogowym nie powinno stosować się materiałów o właściwościach izolacyjnych, czyli wszelkiego typu dywanów, wykładzin czy posadzek drewnianych. Po drugie, nie wszyscy lubią chodzić po ciepłej podłodze. Dla takich osób świetną alternatywą jest ogrzewanie ścienne. Jedynym warunkiem, jaki powinien być spełniony przy stosowaniu tego typu ogrzewania, jest prawidłowe zaizolowanie powierzchni ścian budynku, co oznacza, że budynek powinien być dobrze ocieplony.

Ciekawym rozwiązaniem wydają się być nowoczesne technologie wchodzące na rynek, a mam tu na myśli ścienne płyty grzewcze lub grzejniki podtynkowe, w których jako nośnik ciepła wykorzystuje się czynnik niskowrzący. Zastosowanie takiego rozwiązania zdaje się być uzasadnione ekonomicznie nie tylko przy nowych inwestycjach, ale szczególnie przy remontach istniejących budynków z tradycyjnymi grzejnikami. Stosując właśnie taki system, możliwe jest wykonanie wielkopowierzchniowego odbiornika ciepła bez konieczności demontażu istniejącej posadzki. Znikają również wszelkiego typu ograniczenia dotyczące rodzaju posadzki. Dodatkową zaletą, podobnie jak w przypadku ogrzewania podłogowego, jest integracja systemu grzewczego z wykończeniem pomieszczeń, a jedyne ograniczenie stanowi montaż wiszących dekoracji ściennych (półek, szafek, obrazów).

24Koszty eksploatacji a wykonanie instalacji
Należy pamiętać, że samo zastosowanie ogrzewania płaszczyznowego nie gwarantuje najniższych kosztów eksploatacji. Ważny jest sposób wykonania instalacji, a ściślej mówiąc: powierzchnia wymiany ciepła, na którą ma wpływ gęstość ułożenia rurociągu. Kolokwialnie mówiąc, w praktyce przyjmuje się, że do współpracy z kotłem gazowym czy olejowym wystarczy ułożyć instalację ogrzewania płaszczyznowego co 15 cm, natomiast do współpracy z pompą ciepła instalację należy zagęścić, układając rurociąg co 10 cm. Dlaczego? Odpowiedź jest prosta. W drugim przypadku zwiększamy powierzchnię wymiany ciepła, co w rezultacie, w porównaniu z przypadkiem pierwszym, pozwala pokryć zapotrzebowanie na moc cieplną budynku przy niższej temperaturze wody kotłowej na zasilaniu obiegu grzewczego.
Planując inwestycję, warto zatem wziąć pod uwagę gęstsze ułożenie rurociągu. Wynika to z wcześniejszych wniosków oraz z realiów rynkowych.
W chwili obecnej cena sprężarkowych pomp ciepła w porównaniu z gazowymi czy olejowymi kotłami kondensacyjnymi jest znacznie wyższa, co determinuje, w przypadku możliwości podłączenia się do gazu sieciowego, stosowanie jako źródła ciepła kotłów gazowych. Jednakże czas eksploatacji budynku jest znacznie dłuższy niż czas eksploatacji kotła, co oznacza, że za kilka lat ceny obu typu urządzeń mogą być porównywalne, albo cena lub kosz eksploatacji sprężarkowej pompy ciepła (ze względu na cenę gazu w stosunku do ceny energii elektrycznej) może być znacznie niższy. Wówczas bardziej ekonomicznym rozwiązaniem będzie wymiana kotła gazowego na pompę ciepła, dla której większą efektywność uzyskamy w instalacji o większej powierzchni wymiany ciepła.

(...)

Autor: dr hab. inż. Paweł Obstawski, Szkoła
Główna Gospodarstwa Wiejskiego
w Warszawie, Wydział Inżynierii
Produkcji, Zakład Gospodarki
Energetycznej

Jeśli chcesz przeczytać pełną treść artykułu zamów prenumeratę lub e-wydanie.