Raport: Ogrzewanie na miarę XXI wieku – nowoczesne systemy grzewcze

Źródło: Zehnder Polska

W dobie rozwoju dzisiejszej technologii inteligentne ogrzewanie staje się faktem. Zastosowanie nowoczesnych systemów grzewczych pozwala zwiększyć komfort oraz zmniejszyć wydatki poniesione na ogrzewanie. Ponadto, stosując odpowiednią automatykę grzewczą, można kontrolować temperaturę w różnych pomieszczeniach i optymalnie dostosować ogrzewanie do indywidualnych wymagań.

Według danych Europejskiego Urzędu Statystycznego (Eurostat) obecnie prawie połowa zużywanej energii pierwotnej w Unii Europejskiej jest związana z generowaniem ciepła i chłodu. Wykorzystanie energii pierwotnej na cele ogrzewania, chłodzenia i ciepłej wody użytkowej ma zasadniczy wpływ na całkowity bilans energetyczny. Powołując się na słowa ekspertów z Europejskiej Rady Energetyki Odnawialnej (EREC – European Renewable Energy Council), ten sektor zużycia energii to istny „śpiący gigant”.

Jeśli chodzi o kraje zachodnie Unii Europejskiej, to już od dłuższego czasu można zaobserwować systematyczne zmniejszenie zużycia energii na ogrzewanie budynków, co niewątpliwie jest związane z relatywnie wyższymi wymaganiami energooszczędności. Niestety w Polsce sytuacja nie przedstawia się tak optymistycznie. Jak wynika z raportu opracowanego przez Ecofys Poland na zlecenie Rockwool Polska, energia zużyta na ogrzewanie budynków w naszym kraju stanowi ok. 70% wszystkich mieszkaniowych potrzeb energetycznych. Z badania opinii publicznej „Energooszczędność w moim domu 2015” wynika, że ponad połowa Polaków nie jest świadoma, że najwięcej energii w ich domach pochłania ogrzewanie Ważnym krokiem w kierunku ograniczenia zużycia energii używanej do celów grzewczych jest więc edukowanie społeczeństwa, ze wskazaniem odpowiednich rozwiązań mogących przyczynić się do poprawy tej sytuacji.

Koszty, koszty i jeszcze raz koszty…

Źródło: ankieta czasopisma Inteligentny Budynek Źródło:

Zważywszy na to, że ogrzewanie pochłania ok. 70% energii zużywanej w domach i mieszkaniach, dążenie do zredukowania wydatków na ten cel jest jak najbardziej zrozumiałe. Ponieważ cena nośnika energii ma dla użytkowników bardzo duże znaczenie, często decydują się oni na wykorzystanie taniego paliwa, nie zwracając uwagi na komfort obsługi zasilanego nim urządzenia grzewczego oraz na kwestie związane z ekologią. Przykładem jest stosowanie węgla do ogrzewania budynku. Ten sposób ogrzewania wciąż cieszy się bardzo dużą popularnością, przede wszystkim ze względu na stosunkowo niski koszt. Lista wad takiego rozwiązania jest jednak dosyć długa – z pewnością nie jest to ani ekologiczny, ani wygodny sposób ogrzewania. W przypadku większości kotłów węglowych użytkownik zmuszony jest do regularnego uzupełniania paliwa i usuwania popiołu (inaczej jest z węglem typu ekogroszek, do spalania którego służą nowoczesne kotły w pełni zautomatyzowane, co niewątpliwie wpływa na komfort użytkowania).

Wybór systemu ogrzewania nie jest łatwą decyzją, na którą wpływa wiele czynników. Jak ilustruje rys. 1, zdaniem respondentów biorących udział w ankiecie przeprowadzonej przez redakcję magazynu „Inteligentny Budynek”, najważniejszymi czynnikami branymi pod uwagę podczas wyboru systemu ogrzewania są różnego rodzaju koszty: po pierwsze – te związane z zakupem urządzenia (75%), po drugie – związane z wytwarzaniem energii cieplnej (70%), a po trzecie – koszty eksploatacyjne, które wiążą się z koniecznością przeprowadzania konserwacji, napraw itd. (66%). Dla co czwartego ankietowanego liczy się także komfort cieplny oraz możliwość zdalnego sterowania urządzeniami grzewczymi. Poza tym 18% respondentów zwraca uwagę również na łatwość obsługi systemu, a 16% na względy ekologiczne. W postrzeganiu większości osób proekologiczne podejście do kwestii ogrzewania wiąże się nierozerwalnie z koniecznością zakupu stosunkowo drogiego urządzenia grzewczego, na co wielu respondentów nie może sobie pozwolić.

Odnawialne źródła energii

Źródło: ankieta czasopisma Inteligentny Budynek

Wykorzystywanie do ogrzewania domu odnawialnych źródeł energii (OZE) z każdym rokiem zyskuje na popularności. Energetyka odnawialna stanowi alternatywę dla energetyki konwencjonalnej, skupionej na pozyskiwaniu energii ze spalania paliw kopalnianych. Co istotne, wykorzystywanie odnawialnych źródeł nie ma negatywnych konsekwencji dla środowiska naturalnego, czego nie można powiedzieć o tradycyjnych sposobach zdobywania energii.

Jak pokazuje rys. 2, w opinii 91% ankietowanych korzystanie z zasobów energii odnawialnej do ogrzewania budynku jest niewątpliwie dobrym rozwiązaniem. Tylko 4% nie uważa, że tak jest, a pozostały odsetek respondentów nie ma na ten temat zdania. Mimo że sondowane osoby są świadome korzyści płynących z takiego sposobu ogrzewania, to jednak tylko 28% deklaruje, iż używa systemów grzewczych wykorzystujących odnawialne źródła energii (rys. 3). Zgodnie z odpowiedziami są to najczęściej pompy ciepła, kolektory słoneczne i panele fotowoltaiczne, a także – w nielicznych przypadkach – również kotły na biomasę (materię organiczną, która może zostać energetycznie wykorzystana), uznawaną za paliwo ekologiczne.

Zwracanie uwagi na ekologię oraz niższe koszty eksploatacji to główne przyczyny korzystania z OZE. Mimo że rozwiązania te są droższe od np. kotła węglowego czy gazowego, użytkownicy są przekonani, że taka inwestycja zaprocentuje w przyszłości.

Jednak większość respondentów nie korzysta z urządzeń napędzanych energią ze źródeł odnawialnych. Powodem jest przede wszystkim zbyt wysoki koszt inwestycji oraz małe wsparcie państwa dla inwestorów wykorzystujących systemy OZE.

Przykład zastosowania różnych urządzeń w ramach jednego systemu.

Zdaniem jednego z ankietowanych koszt instalacji któregokolwiek z systemów OZE jest tak duży, że amortyzuje się (oszczędnościami na kosztach wytwarzania energii cieplnej) w czasie, po którym należy już je wymienić. Bez dopłat nie ma motywacji do wymiany systemów. Nie bez znaczenia jest też, że ceny paliw kopalnych stały się bardzo niskie. Trzeba więc znaleźć wyraźne zachęty ekonomiczne w postaci obniżenia cen urządzeń i instalacji, żeby branża OZE miała szanse się rozwijać. Inaczej czeka ją stagnacja. Moda na ekologię to wciąż za mało.

W tym miejscu warto przytoczyć dane Eurostatu dotyczące udziału energii ze źródeł odnawialnych w zużyciu energii brutto w krajach Unii Europejskiej, który w 2013 r. wynosił 15%, a rok później zwiększył się do 16%. Należy dodać, że ogólny cel dla UE to 20% udziału OZE do 2020 r., natomiast do 2030 r. ma on wynosić 27%. Największy udział OZE mają np. Litwa i Finlandia (po 38,7%), a jeden z najniższych – Polska (11,4 proc.).

Jednak w opinii specjalistów z Międzynarodowej Agencji Energetyki Odnawialnej – IRENA, którzy opublikowali raport dotyczący polskiego rynku energetyki odnawialnej, Polska ma realne szanse na zwiększenie produkcji energii pochodzącej z odnawialnych źródeł energii z 7% osiągniętych w 2010 r. do 38% w 2030 r. Według ekspertów szacunkowy koszt inwestycji w sektorze energetyki niekonwencjonalnej w Polsce do 2030 r. ma wynieść 4,5 miliona dolarów.

Zalety alternatywnych sposobów ogrzewania

Źródło: ankieta czasopisma Inteligentny Budynek

Które ze sposobów alternatywnego ogrzewania mają najwięcej zalet? Pytanie to zadaliśmy osobom biorącym udział w naszym sondażu i – jak ilustruje rys. 4 – na pierwszym miejscu pojawiło się ogrzewanie pompą ciepła (69%), a na kolejnych – ogrzewanie energią słoneczną (45%) i ogrzewanie geotermalne (37%). Wśród odpowiedzi „inne” znalazły się przede wszystkim metody łączone. Hybrydowe ogrzewanie budynku cenione jest przede wszystkim ze względu na komfort, niezależność i bezpieczeństwo energetyczne. Za tego typu rozwiązanie można uznać każdy system grzewczy budynku, który korzysta z co najmniej dwóch rodzajów paliw lub energii elektrycznej.

Głównymi powodami instalacji pomp ciepła okazują się być niższe rachunki za energię i zredukowane koszty eksploatacji urządzenia grzewczego. Na okres zwrotu z inwestycji ma wpływ stosunkowo niewielki koszt eksploatacji pomp ciepła, jak również brak konieczności zaopatrywania w surowiec energetyczny na potrzeby produkcji ciepła. Tym samym instalacja pompy ciepła postrzegana jest jako bardzo dobra inwestycja, przyczyniająca się do znacznych oszczędności – zwłaszcza wtedy, gdy pompa ciepła wykorzystywana jest jako źródło energii zarówno dla systemu c.o., jak i dla ogrzewania c.w.u. Oprócz tego może też pełnić funkcje klimatyzatora dla budynku. Te wszystkie zalety pomp ciepła sprawiają, że rokrocznie stale się powiększa liczba osób zainteresowanych ich użyciem.

Jeśli chodzi o kolektory słoneczne, rozwiązanie to jak najbardziej sprawdza się w ogrzewaniu wody (wystarczy pokryć niewielką powierzchnię dachu solarami), jednak nie za bardzo nadaje się do ogrzewania całego domu. Do produkcji c.w.u. służą także bardzo podobne do kolektorów słonecznych panele fotowoltaiczne, które przetwarzają promieniowanie słoneczne na energię elektryczną. Podobnie jak w przypadku solarów, koszt centralnego ogrzewania przy użyciu tej technologii również jest nieopłacalny.

Warto wspomnieć też o ogrzewaniu geotermalnym, które w ostatnim czasie budzi coraz większe zainteresowanie. Ogrzewanie to polega na czerpaniu ciepła z wnętrza ziemi. Biorąc pod uwagę wzrastające ceny paliw nieodnawialnych, geotermia niskotemperaturowa wykorzystująca technologię pomp ciepła cieszy się coraz większą popularnością, ponieważ jest to metoda ekonomiczna, bezobsługowa, bezpieczna, a przy tym ekologiczna. Wykorzystywana jest zarówno do ogrzewania pomieszczeń, jak i przygotowania ciepłej wody użytkowej.

Plany na najbliższy rok

Nowoczesne moduły umożliwiają połączenie systemu ogrzewania z sieciami LAN lub WLAN.

Osoby biorące udział w ankiecie zapytaliśmy również o to, czy w ciągu najbliższych 12 miesięcy planują zmodernizować system grzewczy lub wymienić go na nowy. Okazuje się, że połowa respondentów nie zamierza wprowadzać żadnych zmian. Część osób nie widzi takiej potrzeby, uważając, że stosowany przez nich system spełnia oczekiwania, natomiast większość z respondentów uzasadnia swoją decyzję dużymi kosztami, które wiązałyby się ze zmianami, a także brakiem ulg systemowych.

Co dziesiąta osoba deklaruje chęć modernizacji bądź wymiany używanego dotychczas systemu grzewczego, w większości przypadków na pompę ciepła. W przypadku pozostałych respondentów odpowiedź na zadane pytania brzmiała „nie wiem”.

Ogrzewanie z inteligentną automatyką

Pompy ciepła powietrze-woda to przykład energooszczędnego rozwiązania, przeznaczonego do ogrzewania pomieszczeń, podgrzewania wody użytkowej oraz klimatyzowania.

W przeciwieństwie do tradycyjnych rozwiązań używanych do ogrzewania budynku – które skupiają się jedynie na urządzeniach przetwarzających paliwa (węgiel, gaz itd.) na energię cieplną, a także na urządzeniach wykonawczych (grzejniki), odpowiedzialnych za ogrzewanie danego pomieszczenia – korzystanie z automatyki budynkowej umożliwia optymalną eksploatację instalacji grzewczej, co w znacznym stopniu przyczynia się do oszczędności. Nakład energii utrzymany jest na możliwie najniższym poziomie, przy jednoczesnym zapewnieniu najwyższego komfortu. Inteligentne sterowanie powoduje, że każde pomieszczenie może mieć indywidualną temperaturę, niezależną od warunków zewnętrznych, czego nie da się łatwo osiągnąć tradycyjnymi metodami.

Według jednej z ankietowanych osób nowoczesne systemy ogrzewania, oprócz odpowiedniego ich zaprojektowania (zbilansowanie, sprawność), powinny zostać wyposażone w odpowiednie sterowanie (system automatyki) na różnych poziomach, takich jak: generacja, dystrybucja, emisja. W celu uzyskania odpowiedniej efektywności energetycznej oprócz zastosowania systemu automatyki powinno się zadbać o taką konstrukcję instalacji technologicznych, która umożliwia odpowiednie oddziaływanie systemu sterowania na ogrzewanie.

Z kolei inna z sondowanych osób zwraca uwagę na to, że inteligentne systemy zarządzające produkcją i dystrybucją ciepła powinny być tak implementowane w budynkach, aby ciepło pojawiało się tam, gdzie jest konieczne, a także w czasie, kiedy jest potrzebne. Zdaniem respondenta niestety wielu liczących się producentów systemów grzewczych produkuje rozwiązania, które nie do końca są kompatybilne z rozwiązaniami typu BMS, a wręcz można powiedzieć, że ich rozwiązania działają według „starej filozofii” pracy autonomicznej, co przy integrowaniu systemów działa szkodliwie na całość rozwiązań. Wybór rozwiązań powinien być więc dobrze przemyślany.

Od termostatów do regulatorów pogodowych

Dostępne na rynku pompy umożliwiają sterowanie intensywnością pracy urządzenia, dostosowując ją do danego obiektu. Mogą być również wyposażone w program zwalczający niektóre bakterie.

Nowoczesne instalacje wyposaża się obecnie w układy automatycznej regulacji, które mogą cechować się różnym stopniem zaawansowania. W przypadku instalacji ogrzewania wodnego sterowanie może być realizowane przy wykorzystaniu termostatów przygrzejnikowych i automatyki kotła. Zastosowanie automatyki ma na celu dopasowanie wydajności kotła do zmieniającego się zapotrzebowania na ciepło, co nie pozostaje bez wpływu na ilość spalanego paliwa. Podczas gdy regulowanie systemów grzewczych o małej akumulacyjności nie jest trudnym zadaniem, to dużym wyzwaniem okazuje się być regulacja ogrzewania podłogowego i ściennego, przede wszystkim z uwagi na dużą bezwładność cieplną, będącą następstwem akumulowania ciepła przez warstwę betonu pokrywającą rury. W tym wypadku termostaty nie zdają egzaminu. Korzystanie z termostatu kotłowego jest – owszem – tanie i proste, ale jednak niekomfortowe. Chcąc zmienić temperaturę w pomieszczeniu, trzeba go ręcznie przestawić, co nie pozwala na racjonalne gospodarowanie ciepłem.

Inaczej jest z regulatorami pokojowymi (termostatami), które mają wbudowany czujnik reagujący na zmiany temperatury w pomieszczeniu, na skutek czego następuje włączenie lub wyłączenie kotła. Z pewnością jest to lepsze rozwiązanie niż termostat kotłowy, ale wciąż jednak pozostawiające wiele do życzenia.

Najwięcej zalet (i tylko jedną wadę, którą jest dosyć wysoka cena) mają regulatory pogodowe. Korzystanie z nich gwarantuje automatyczne dostosowanie temperatury wody w instalacji grzewczej do aktualnej temperatury zewnętrznej. Niezbędnym elementem tego rodzaju regulatorów jest czujnik temperatury zewnętrznej umieszczony na ścianie domu. Każda informacja o zmianie temperatury na dworze natychmiast jest przekazywana przez czujnik do regulatora, w wyniku czego regulator pogodowy dostosowuje temperaturę wody grzewczej do warunków zewnętrznych, nie dopuszczając do zmiany temperatury w pomieszczeniu.

Regulatory mogą być wyposażone w dodatkowe funkcje, takie jak np. okresowe obniżanie temperatury. Bardziej zaawansowane modele mają wbudowane zegary tygodniowe, dzięki czemu można zaprogramować wiele okresów obniżenia temperatury, co przyczynia się do obniżenia rachunków za ogrzewanie. Poza tym zautomatyzowane systemy grzewcze dbają też o wygodę użytkowników – tuż przed powrotem mieszkańców kocioł zaczyna intensywnie grzać, żeby zapewnić optymalną temperaturę w pomieszczeniach. Jak widać, w wypadku nowoczesnych systemów grzewczych ekonomia idzie w parze z komfortem.  

Autor: Agata Abramczyk

Raport powstał w oparciu o dane uzyskane z ankiety przeprowadzonej wśród czytelników magazynu Inteligentny Budynek. Oprócz tego przy tworzeniu raportu bazowano na informacjach pochodzących od dostawców urządzeń/ rozwiązań służących do ogrzewania budynku. Raport nie odzwierciedla pełnego obrazu rynku.

Za pomoc w opracowaniu raportu szczególnie dziękujemy firmom: KAMPMANN Polska, Nabilaton, Panasonic Marketing Europe GmbH, Wolf-Technika Grzewcza oraz Zehnder Polska. Dziękujemy również wszystkim Czytelnikom magazynu Inteligentny Budynek, którzy odpowiedzieli na pytania zawarte w ankiecie. 

Tekst pochodzi z nr 1/2016 magazynu „Inteligentny Budynek”. Jeśli Cię zainteresował, ZAREJESTRUJ SIĘ w naszym serwisie, a uzyskasz dostęp do darmowej prenumeraty w formie drukowanej i/lub elektronicznej.