Ogrzewanie pompą ciepła

Ogrzewanie pompą ciepła budzi duże emocje. Głównie ze względu na koszty jakie musimy ponieść na ten system ogrzewania i oczekiwany okres zwrotu inwestycji.

Przyjrzyjmy się z bliska systemowi ogrzewania domu pompą ciepła. Jak każde urządzenie ma swoje wady i zalety, najważniejsze jest jednak, to aby myśleć przyszłościowo. Koszty związane z taką i instalacją, które teraz budzą niepokój zwrócą się w przyszłości. Jeśli zależy Nam przede wszystkim na jakości, komforcie i oszczędności przy ogrzewaniu powinniśmy bardzo dobrze rozważyć zakup pompy ciepła, która jest inwestycją poczynioną w przyszłość dla nas, naszych pokoleń i co ważne dla środowiska naturalnego.

Dlaczego ogrzewanie pompą ciepła?

Decyzja o wyborze pompy ciepła jako sposobu ogrzewania domu nie jest łatwa. Powód to wysoka cena urządzenia i całej instalacji – kilkadziesiąt tysięcy zł wraz z montażem i budową wymiennika ciepła.

Ogrzewanie pompą ciepła jest modne! 

Pompy ciepła są instalowane w domach, w których zwykle nie ma możliwości ogrzewania gazem. Jeśli można doprowadzić do niego rurę z gazem, inwestowanie w ogrzewanie pompą ciepła nie będzie opłacalne.

Pompa ciepła jest urządzeniem, które można zaprogramować na różne sytuacje (oczekiwane temperatury).Powietrzna pompa ciepła zdaje egzamin, jeśli traktuje się ją jako ogrzewanie uzupełniające. W czasie mrozów dom trzeba ogrzewać innym źródłem ciepła.

Można wyliczyć, po ilu latach ogrzewanie pompą ciepła się zwróci. Porównać koszty inwestycji i ogrzewania pompą ciepła z innymi źródłami ciepła. Trudno tu o miarodajne wyniki. Zwykle wychodzi na to, że okres zwrotu wynosi ponad dziesięć lat. Paradoksalnie – im dom lepiej zbudowany i ocieplony, tym czas zwrotu będzie dłuższy. Dlaczego? Ponieważ dobrze izolowany budynek ma niskie zapotrzebowanie na ciepło. Gdy potrzeby cieplne domu są duże, wydajna pompa szybciej zarobi na siebie.

Jeżeli dom nie może być ogrzewany gazem ziemny, możemy pomyśleć o wykonaniu w domu kotłowni z kotłem na węgiel albo na olej opałowy. Jednak ceny oleju opałowego osiągają wysoki poziom, dlatego też możemy po prostu zdecydować się na zakup pompy ciepła. Dobrym rozwiązaniem jest system grzewczy właśnie z gruntową pompa ciepła. Ogrzewanie pompą ciepła jest dużo tańsze niż olejem i nieporównywalnie praktyczniejsze niż węglem. Żeby ogrzewanie pompa ciepła było efektywne, a samo urządzenie niezbyt drogie, sam dom powinien zostać do takiego systemu dostosowany. Efektywność, a wiec koszt eksploatacji pompy ciepła, zależy od temperatury, do jakiej podgrzewa ona wodę – im jest niższa, tym lepszy efekt ekonomiczny. Dlatego też zamiast standardowych grzejników możemy w domu wykonać niskotemperaturową instalację c.o. w postaci ogrzewania podłogowego.

Ogrzewanie pompą ciepła jak to działa?

Pompa ciepła ogrzewa wodę, wykorzystując do tego ciepło odebrane z ziemi za pomocą kolektora gruntowego w postaci rur umieszczonych w dwóch odwiertach, każdy o głębokości 100 m. Nieco tańszym rozwiązaniem jest kolektor poziomy – z rur ułożonych na powierzchni kilkuset metrów kwadratowych na głębokości mniej więcej 1,5 m pod powierzchnią gruntu. Jednak działanie kolektora poziomego jest mniej efektywniejsze niż pionowego. Różnica wynika z tego, że na skutek odbioru ciepła z gruntu pod koniec sezonu grzewczego jego  temperatura na głębokości 1,5 m jest o kilka stopni niższa niż głębokiego wymiennika pionowego, w którym wody podziemne szybciej uzupełniają energię. Te kilka stopni przekłada się nawet na kilkudzięsiecio procentową różnicę w efektywności pompy ciepła i w rezultacie na odczuwalną różnicę w kosztach eksploatacji. Kolektor pionowy jest oczywiście rozwiązaniem efektywniejszym, lecz za to droższym od poziomego kolektora o kilka tysięcy złotych. Ogrzewanie pompą ciepła w domu to nie tylko sama pompa ciepła. Do tego muszą dojść jeszcze kolektory słoneczne np. – płaskie umieszczane na dachu, oprócz nich kominek z płaszczem wodnym. Wszystkie te urządzenia podgrzewają wodę, która trafia do zasobnika buforowego i jest w nim magazynowana.

A co zyskujemy montując w instalacji z pompą ciepła zasobnik buforowy?

Dzięki zasobnikowi buforowemu wydłuża się okres pracy sprężarki, zmniejsza ilość załączeń, przez co wydłuża się jej żywotność. Wykorzystując taryfę nocną można również taniej pozyskiwać energię.

Instalacja grzewcza jest zasilana wodą z tego zasobnika. O jej właściwą temperaturę dba układ regulacji , który nie dopuszcza do przekroczenia jej maksymalnej wartości – jeżeli jest taka potrzeba, cieplejsza woda z zasobnika jest mieszana z chłodniejszą wracającą z instalacji. Pompa ciepła uruchamia się wtedy, gdy czujnik temperatury w zasobniku wykryje, że jest ona zbyt chłodna, a wiec kiedy nie działa kominek, a moc promieniowania słonecznego jest akurat za mała, by kolektory dostarczały odpowiednio dużo energii. Oczywiście jeżeli nie będziemy używać w ogóle kominka z płaszczem wodnym, to zakupując go będzie to tylko niepotrzebny wydatek. Można również posilić się o zakup wkładu kominkowego zamiast kominka z płaszczem wodnym, jeżeli nie mamy ochoty nim się zajmować, wtedy kupując zwykły wkład kominkowy, możemy nie płacić za urządzenia umożliwiające wykorzystywanie wytwarzanego w nim ciepła do zasilania wodnej instalacji ogrzewczej – wtedy system będzie dużo prostszy i tańszy, a na koszt ogrzewania domu nie miałoby to większego wpływu.

Żeby cieszyć się komfortem cieplnym także w czasie upałów, możemy zainwestować w urządzenie umożliwiające wykorzystywanie pompy ciepłą do chłodzenia pomieszczeń latem. Moduł chłodzenia pasywnego to zespół urządzeń zapewniających wymianę ciepła między posadzką a gruntem, za pośrednictwem wymiennika glikolowego, z pominięciem pompy ciepła. Wymiennik gruntowy zimą służy do odbierania ciepła z ziemi, latem może to ciepło oddawać. Działanie samej pompy wtedy nie jest już potrzebne, ponieważ pracują wtedy tylko pompy obiegowe wymuszające przepływ roztworu glikolu w rurach podziemnego wymiennika oraz przepływ wody w instalacji podłogowej, która jest wówczas chłodzona. Taki system nazywa się chłodzeniem pasywnym. A jego działanie pochłania wielokrotnie mniej energii elektrycznej niż potrzebują typowe klimatyzatory chłodzące powietrze, a chłodzenie posadzki zapewnia zadowalający mikroklimat w nasłonecznionych pomieszczeniach. Jeśli chodzi o wybór materiału na posadzkę, to do chłodzenia pasywnego zalecane są terakota i gres.

ZALETY POMPY CIEPŁA

Wracając do pompy ciepła, ma ona szereg zalet. Pierwszą jej zaleta jest to, że jest ona przede wszystkim bezobsługowa – to znaczy, że raz ustawiony regulator pogodowy zarządza jej działaniem przez cały czas, a my zupełnie możemy zapomnieć, że posiadamy w domu takie urządzenie.  Możemy mieć pewność, że nawet podczas długiej nieobecności w domu będzie utrzymana żądana temperatura – i to bez potrzeby zatrudniania palacza, jak w przypadku opalania węglem. Następną zaletą są niskie koszty ogrzewania, a także różne małe oszczędności. Na przykład nie trzeba budować komina (jeśli zastosujemy wentylację mechaniczną). A gdy go nie ma, nie płacimy za okresowe wizyty kominiarza.

Co jeszcze przemawia na plus? Ogrzewanie pompą ciepła zwalnia z zabiegania o dostarczenie i składowanie paliwa (węgla, drewna czy oleju opałowego). A skoro nie potrzeba miejsca na składowanie – jest kolejna oszczędność na etapie budowy. Pompa ciepła nie wymaga doprowadzania przyłącza – w wypadku gazu to spory koszt.Warto wiedzieć również, że urządzenie uruchamiamy wówczas, gdy potrzebne jest ogrzewanie i c.w.u. Pobór energii, co przekłada się na koszty eksploatacyjne w pierwszym, drugim i trzecim sezonie grzewczym, będzie w miarę suszenia budynku, regularnie zmniejszać się.

Ogrzewanie pompą ciepła wymaga optymalizacji pracy dokonuje się  jej przy uruchomieniu, aby zapewniła komfort ogrzewania dla c.o. i c.w.u.

Temperatura w instalacji grzewczej zmienia się wraz ze zmianami temperatury na zewnątrz zgodnie z programem zapisanym w regulatorze, a w pomieszczeniach jest zawsze jednakowa. Za komfort jaki zapewnia ogrzewanie pompą ciepła trzeba jednak sporo zapłacić. Jednak rekompensują nam to niskie opłaty wspomniane wcześniej uzyskane dzięki kolektorom słonecznym, które latem podgrzewają wodę do mycia za darmo. Kolektory słoneczne przede wszystkim dostarczają ciepło potrzebne do przygotowania ciepłej wody użytkowej od wiosny do jesieni. W tym czasie pompa ciepła nie musi odbierać energii z gruntu, dzięki czemu na początku sezonu grzewczego ma on wyższą temperaturę. Zasobnik buforowy jak już wcześniej zostało wspomniane pełni funkcję podgrzewacza wody użytkowej oraz magazynu energii dostarczanej przez pompę ciepła, kolektory słoneczne i kominek z płaszczem wodnym.

Podsumowując żywotność poprawnie dobranych i regularnie serwisowanego ogrzewania pompą ciepła współpracującego z odpowiednio zwymiarowanym kolektorem gruntowym jest oceniana na 15-20 lat, czyli jak widać długi okres czasu. Ogrzewanie pompą ciepła ma wiele zalet, a ich udowodnienie staje się rodzajem misji dla jego właścicieli. Na szczęście nie jest trudno przekonać świat, że to jednak działa…

Jak będziemy ogrzewać domy w przyszłości?

Nowe domy, budowane po 2020 roku, będą znacznie lepiej zabezpieczone przed stratami ciepła. Korzystnie będzie je ogrzewać, wykorzystując w tym celu odnawialne źródła energii.

 

Wymagania dotyczące izolacyjności cieplnej przegród budowlanych będą od 2021 roku znacznie ostrzejsze niż obecnie. Współczynnik przenikania ciepła U ścian zewnętrznych w ogrzewanych pomieszczeniach będzie musiał mieć wartość o 20% niższą niż teraz, dachów, stropów, i stropodachów pod nieogrzewanymi pomieszczeniami o 25%, a okien i drzwi o 24-30%

Będzie musiał być także spełniony warunek nieprzekroczenia maksymalnej wartości wskaźnika zapotrzebowania budynku na nieodnawialną energię pierwotną EP. Będzie ona o ponad 40% niższa niż dopuszczalna w 2015 roku. Nowe warunki techniczne stanowią, że budynek oraz jego wszystkie instalacje (ogrzewcza, wentylacyjna, klimatyzacyjna, ciepłej wody użytkowej) muszą być tak zaprojektowane, by spełniać wskazane wymagania dla wskaźnika EP (w przypadku budynków użyteczności publicznej, zamieszkania zbiorowego, produkcyjnych, gospodarczych i magazynowych – dotyczy to również wbudowanego oświetlenia).

Energia którą zawierają jej nośniki pozyskiwane z zasobów naturalnych nazywana jest energią pierwotną. Nośniki te mogą być odnawialne – za takie uznaje się wiatr, promieniowanie słoneczne lub ciepło geotermalne, a także biomasę, bo po jej spaleniu można ją odtworzyć w stosunkowo krótkim czasie, hodując rośliny. Limity ustalone w rozporządzeniu dotyczą wyłącznie energii nieodnawialnej, czyli pochodzącej z zasobów nieulegających szybkiej regeneracji, a więc tej której źródłem są paliwa kopalne i której wykorzystywanie powoduje szkody w środowisku.

Do relatywnej oceny uciążliwości budynku dla środowiska wynikającego z jego zapotrzebowania na energię pierwotną nieodnawialną służy jego wskaźnik EP, czyli wartość rocznego zapotrzebowania na tą energię przypadającą na 1 m² ogrzewanej powierzchni. Od początku 2014 roku wartość wskaźnika EP dla budynku jednorodzinnego nie może być wyższa niż 120 kWh/(m²*rok), a od 2021 roku nie bezie mogła przekraczać 70 kWh/(m²*rok).

W domu ogrzewanym przez urządzenia elektryczne korzystne jest zastosowanie ogniw fotowoltaicznych(PV). W sprzyjających warunkach wskaźnik EP może się wtedy okazać nawet kilkakrotnie niższy, niż gdy prąd pochodzi wyłącznie z elektroenergetycznej sieci systemowej. Natomiast zastosowanie kolektorów słonecznych do podgrzewania wody użytkowej powoduje obniżenie EP o 10-20 kWh/(m²*rok). Im udział odnawialnych źródeł energii w pokryciu zapotrzebowania budynku na energię do ogrzewania, wentylacji, przygotowywania ciepłej wody użytkowej i ewentualnie chłodzenia jest większy, tym niższy jest wskaźnik EP.

Ekrany akustyczne produkujące energię elektryczną

Na holenderskiej autostradzie, w pobliżu miasta Den Bosch, od 18 czerwca testowane są ekrany akustyczne produkujące energię elektryczną, które oprócz zwykłego zastosowana, pomagającego tłumić dźwięki, będą także wykorzystywać energię słoneczną, by wytwarzać energię elektryczną. 

Głównym celem jest sprawdzenie opłacalności oraz technicznych możliwości zastosowania nowoczesnych ekranów, których kluczowym elementem są panele luminescencyjne LSC, które kierują odbierane promieniowanie do wnętrza, gdzie w formie skoncentrowanej dociera do ogniwa słonecznego. Każdy ekran ma 5 metrów szerokości oraz 4,5 metra wysokości.

Zaletą tej technologii, opracowanej przez Uniwersytet Technologiczny w Eindhoven, jest wysoka wydajność w czasie zachmurzenia oraz różnorodna kolorystyka. W przypadku pomyślności testów, technologia będzie mogła znaleźć szersze zastosowanie w budownictwie. Testy ekranów będą trwać rok.

Pierwsze wyniki wskazują, że 1 km nowoczesnych ekranów akustycznych pozwala zaspokoić potrzeby energetyczne 50 gospodarstw domowych.

fot. © Eindhoven University of Technology

Polska na szarym końcu w rozwoju OŹE wobec innych krajów UE

 

Dla uzmysłowienia sobie tej przepaści przedstawiono zacofanie Polski w tej dziedzinie na przykładzie instalacji fotowoltaicznych.

Udział energii pochodzącej z fotowoltaiki w przeliczeniu na głowę mieszkańca w Polsce wynosi  1 W. Jest to najmniej w całej UE, bo dla porównania w Niemczech na głowę mieszkańca przypada prawie 1000 W. Jak widać jest to kolosalna różnica nad którą trzeba stale pracować i dążyć do jej zmniejszenia.

Europejskie firmy energetyczne wycofują się z inwestycji w konwencjonalne źródła energii, przy czym w Polsce koncerny energetyczne inwestują w budowę nowych bloków konwencjonalnych, bo jak twierdzą stare za chwilę padną. Budowa nowych bloków ze względu na zapotrzebowanie w szczycie zimowym jest niepotrzebna, gdyż my tych bloków nie wykorzystamy, a poniesiemy jedynie duże koszty tych przedsięwzięć. Czas zmienić ten sposób myślenia.

Powinniśmy stare bloki zastąpić czymś zupełnie nowym, a nie nowocześniejszymi blokami węglowymi.

Mamy wszystkie potrzebne zasoby. Polska leży w strefie klimatu umiarkowanego, mamy biomasę, którą możemy znacznie lepiej wykorzystać niż obecnie, mamy wystarczającą ilość wiatru, słońca, geotermii, ale te zasoby wykorzystujemy tylko w ułamku procenta.

Jest wiele sposobów aby zwiększyć udział OŹE na pokrycie zapotrzebowania energii dla domu:

Przestańmy być na szarym końcu zacznijmy korzystać z OŹE! Dzięki temu zadbamy o nasze zdrowie, środowisko, a także o nasz portfel.

 

Czy opłaca się inwestować w budynki o wysokim standardzie energetycznym?

Coraz częściej słyszymy, że sposobem na ograniczenie zużycia energii w budynkach jest stawianie ich w nowoczesnych energooszczędnych technologiach, powstaje jednak pytanie: „Czy opłaca się inwestować w budynki o wysokim standardzie energetycznym?”

Od 2021 roku, zarówno ściany, jak i dachy będą musiały być cieplejsze – Warunki techniczne zakładają obniżenie ich U o 0,05 W/(m^2*K) w stosunku do obecnych wymagań. O ile trzeba będzie pogrubić warstwę izolacji termicznej?

Zależy to od zastosowanego materiału i jego współczynnika przewodzenia ciepła λ. Dla uproszczenia możemy przyjąć, że warstwę izolacji w danej przegrodzie trzeba będzie zwiększyć w przedziale od 5 do 10 cm, zależnie od skuteczności i jakości materiału. Warto pamiętać o tym, że wymagania dotyczące izolacyjności termicznej dachu są i będą wyższe niż w odniesieniu do ścian zewnętrznych, bo to właśnie przez dach ucieka z budynków najwięcej energii cieplnej – nawet do 40 %. Zgodnie z dyrektywą UE w sprawie charakterystyki energetycznej budynków od 2021r „budynki o niemal zerowym zapotrzebowaniu na energię” będą prawnie wymaganym standardem. My zakładamy, że już za dwa – trzy lata większość budynków jednorodzinnych budowanych w Polsce będzie spełniała te kryteria. Program dopłat Narodowego Funduszu Ochrony Środowiska i Gospodarki Wodnej wspierający budowę bądź zakup budynków pasywnych i niskoenergetycznych z pewnością sprawi, że budynki o wysokim standardzie energetycznym będą cieszyły się większym zainteresowaniem.

Czy inwestor może już dziś w prosty sposób osiągnąć lepszą izolacyjność przegród bez zwiększania ich zaprojektowanej grubości?

Inwestor może zastosować rozwiązania o najlepszych parametrach i materiały o najniższym współczynniku przewodzenia ciepła, jak na przykład doceniana na rynku i coraz popularniejsza wśród inwestorów i wykonawców Super-Mata o współczynniku λ równym 0,033 W(m*K). Skuteczność izolacji budynku zależy od zachowania ciągłości ocieplenia, czyli wyeliminowania mostków termicznych, a także od wykonania solidnej paraizolacji, czyli zachowania szczelności budynku. To wszystko w zasadzie opiera się na wiedzy i doświadczeniu fachowców którzy tę izolację montują. Na rynku nie brakuje solidnych wykonawców, więc warto dokonywać dobrych wyborów.

Lepsza izolacja przegrody – grubsza warstwa bądź materiał o niższym współczynniku lambda – spowoduje wzrost kosztów inwestycji. Jakie to przyniesie korzyści podczas eksploatacji?

Jeżeli uwzględnimy pełne koszty montażu instalacji w przegrodzie (są niezmienne i wpływają na jej efektywność) samo zwiększenie grubości jej warstwy ma naprawdę niewielkie znaczenie finansowe. W przypadku dachu skośnego te niezmienne koszty to na przykład robocizna, profile, łączniki, paraizolacja, sucha zabudowa  z  płyt g-k i różne materiały pomocnicze. Inwestycja w lepszą izolację podniesie jej koszt nie więcej niż o 10 %, a możemy zyskać nawet 30 % wyższą efektywność termoizolacyjną danej przegrody. Korzyści możemy oczywiście mnożyć, ale udowodniono wielokrotnie, że opłaca się inwestować w budynki o wysokim standardzie energetycznym, i to nie tylko z punktu widzenia pojedynczego inwestora, który osiągnie wyższy zwrot z inwestycji niż na lokacie bankowej, ale również z perspektywy ogółu społeczeństwa oraz gospodarki. Pamiętajmy o tym, że budynki odpowiadają za 40% zużycia energii, a w tym ponad 80 % udziału stanowi energia konieczna do ogrzania domu.

Jaki jest wpływ podwyższonych standardów energetycznych w budownictwie na rozwój gospodarczy?

Dla krajowej i globalnej gospodarki inwestowanie w budynki o wysokim standardzie energetycznym jest i będzie strategicznym priorytetem. Z jednej strony ma on bardzo pozytywny wpływ na ochronę środowiska (ograniczenie emisji spalin i gazów cieplarnianych) a z drugiej strony redukuje zapotrzebowanie na energię, czyli zapewnia większe bezpieczeństwo, niezależność i przeciwwagę dla rosnących kosztów nośników energii, a z trzeciej – nowe trendy są czynnikiem napędowym wzrostu koniunktury w budownictwie. Jest w tym głęboki sens ekonomiczny, bo uwzględniając łącznie zdyskontowane koszty inwestycji i eksploatacji, bezwzględnie opłaca się inwestować w budynki o wysokim standardzie energetycznym, ale co nie mniej istotne – również poddawać termorenowacji starsze budynki, zarówno mieszkalne jak i publiczne, na przykład szkoły oraz szpitale.