Modernizacja instalacji grzewczej

Adaptacja instalacji do współpracy z kotłem kondensacyjnym na gaz

Jeśli do tej pory źródłem ciepła był kocioł na paliwa stałe i w domu nie ma instalacji gazowej, a planujemy montaż kotła na gaz, wówczas powinniśmy wystąpić do dostawcy gazu z wnioskiem o wydanie warunków przyłączenia do sieci gazowej. Jeśli otrzymamy pozytywną odpowiedź, to kolejnym krokiem jest zlecenie sporządzenia projektu przyłącza i instalacji gazowej. Wiąże się to z wyborem miejsca montażu kotła. Kubatura tego pomieszczenia powinna wynosić co najmniej 6,5 m3 i najlepiej, by znajdowało się ono możliwie blisko punktów poboru ciepłej wody, czyli w pobliżu kuchni i łazienek. W sytuacji, gdy dom znajduje się na działce, do której nie dochodzi sieć gazowa i nie jest ona planowana w niedalekiej przyszłości, można rozważyć zastosowanie instalacji gazu płynnego.

Doprowadzenie powietrza do spalania i odprowadzenie spalin

Wybierając miejsce montażu kotła, należy również uwzględnić możliwości poprowadzenia rur, którymi do kotła będzie doprowadzane powietrze i usuwane będą spaliny. Z reguły najkorzystniejszą opcją jest wykorzystanie istniejącego komina (po sprawdzeniu i ewentualnym oczyszczeniu czy naprawie oraz wprowadzeniu rury spalinowej).

Inne rozwiązanie to poprowadzenie pionowego zestawu rur i wyprowadzenia go przez dach, ale wymaga to często ingerencji w poszczególnych pomieszczeniach oraz w konstrukcję dachu i wykonanie zabudowy rur. Jeśli zaś moc kotła jest niewielka i nie przekracza 21 kW, stosuje się też wyprowadzenie rur powietrzno-spalinowych poziomo, wprost przez ścianę zewnętrzną budynku. Ważne, aby wylot znajdował się jak najdalej od okien służących do wentylowania pomieszczeń lub od czerpni układu wentylacji mechanicznej. Minimalna wymagana prawem odległość wylotu przewodów od okna lub wystających elementów budynku to 0,5 m. Warto jednak zachować większą odległość.

Zapewnienie odpływu skroplin

Nowoczesny kocioł na gaz to urządzenie, które schładza spaliny do tak niskiej temperatury, że dochodzi do skroplenia pary wodnej i odzyskania dodatkowej ilości energii. Powstające skropliny, których ilość czasami dochodzi nawet do kilkunastu litrów na dobę, trzeba odprowadzić do kanalizacji. W związku z tym w pomieszczeniu powinna się znajdować rura kanalizacyjna. Jeśli znajduje się ona powyżej kotła (tak często zdarza się w piwnicy), wówczas niezbędne będzie zamontowanie niewielkiej pompki skroplin.

Zabezpieczenie instalacji przed wzrostem ciśnienia w trakcie rozgrzewania wody

Stara instalacja grzewcza z reguły była zabezpieczona otwartym naczyniem wzbiorczym ulokowanym na poddaszu. Większość nowoczesnych kotłów nie ma dopuszczenia do współpracy z instalacją otwartą. W związku z tym dokonuje się demontażu lub odcięcia istniejącego naczynia otwartego. Rolę zabezpieczenia przed wzrostem ciśnienia będą teraz pełniły: zawór bezpieczeństwa i przeponowe naczynie wzbiorcze, zabudowane z reguły w kotle lub montowane obok niego.

Sprawdzenie stanu grzejników

W zależności od wieku instalacji i rodzaju zastosowanych w niej grzejników mogą one być lepszym lub w gorszym stanie technicznym. Można rozważyć ich wykorzystanie, pod warunkiem sprawdzenia ich przez fachowca. Oczywiście trzeba się liczyć z tym, że jeśli wymagają one zasilania wodą o wysokiej temperaturze, np. 70-75oC, wtedy sprawność kotła będzie niższa niż przy jego współpracy z instalacją podłogową czy grzejnikami niskotemperaturowymi. Różnica w kosztach eksploatacji może wynosić około 10%. Ale gdy zamontujemy sterownik pogodowy, rachunki za ogrzewanie mogą być mniejsze.

Ochrona przed zanieczyszczeniami

Sprawdzenia wymaga też stan rur. W grzejnikach i rurach pracujących latami w instalacji otwartej znajdują się duże ilości zanieczyszczeń. Jeśli chcemy wykorzystać istniejący układ, wówczas przed podłączeniem nowego kotła należy wypłukać instalację, a w trakcie montażu zastosować filtroodmulacz magnetyczny i filtr siatkowy. Po uruchomieniu instalacji do wody warto dodać inhibitory korozji, które zabezpieczą system przed ponownym wytrącaniem się zanieczyszczeń oraz korozją grzejników i rur. Inhibitory są niezbędne, zwłaszcza gdy zamontowane zostaną w instalacji materiały o różnym potencjale elektrochemicznym, np. rury miedziane i grzejniki aluminiowe.

Zmiany w instalacji współpracującej z kotłem na pelety lub zgazowującym drewno

Typowe kotły spalające drewno pracują zwykle z temperaturą 60-70oC. Takie warunki umożliwiają uzyskanie wysokiej temperatury płomienia, co po zmieszaniu z odpowiednią ilością powietrza ułatwia skuteczne dopalenie gazów powstających z rozgrzewającego się drewna. Co istotne, zbyt niska temperatura powodowałaby powstawanie skroplin na powierzchni wymiennika ciepła w kotle lub na powierzchni komina. Groziłoby to korozją elementów kotła i/lub komina oraz mniejszą efektywnością wymiany ciepła na skutek przyklejania się zanieczyszczeń do wilgotnej ścianki wymiennika.

W celu zabezpieczenia kotła stosuje się termostatyczny zawór mieszający na powrocie do kotła. Rozwiązanie to sprawia, że w pierwszym okresie rozgrzewania się kotła woda krąży wyłącznie w krótkim obiegu pomiędzy wyjściem i powrotem do kotła. Dopiero po osiągnięciu odpowiednio wysokiej temperatury na powrocie do kotła, np. na poziomie 55-60oC (w zależności od zaleceń producenta) wkładka zaworu zmienia pozycję i woda zaczyna płynąć w kierunku instalacji.

W instalacji grzewczej z kotłem zgazowującym drewno niezbędnym elementem jest też zbiornik buforowy. Jest to magazyn energii, który pozwala skutecznie spalić cały załadunek drewna umieszczony w kotle, a energię zakumulować w zbiorniku. Stąd sukcesywnie jest ona kierowana do instalacji. W tym celu niezbędny jest jeszcze trójdrogowy zawór mieszający, który będzie dozował do instalacji odpowiednią ilość gorącej wody ze zbiornika buforowego, mieszając ją z chłodną wodą wracającą z instalacji. Wymagana pojemność zbiornika buforowego to co najmniej 50 l/kW mocy kotła.

Uwaga!Kocioł zgazowujący drewno może zostać zamontowany, jeśli spełnia wymagania ekoprojektu. W przypadku prawie wszystkich kotłów na rynku wymagania te są spełnione tylko w połączeniu ze zbiornikiem buforowym. Montaż kotła bez zbiornika buforowego oznacza uciążliwą obsługę z uwagi na brak możliwości akumulacji energii. Jedyną metodą regulacji temperatury w pomieszczeniu jest wtedy częste dozowanie odpowiednio małych ilości drewna do kotła.

Kondensacyjne kotły opalane drewnem

Z reguły są to kotły na pelety mające wymiennik ciepła ze stali nierdzewnej. Mają one możliwość schłodzenia spalin do bardzo niskiej temperatury. To, podobnie jak w kotłach gazowych, pozwala odzyskać dodatkową ilość energii, która w przeciwnym razie uleciałaby do atmosfery. Schłodzenie spalin jest możliwe tylko, gdy z instalacji do kotła na pelety wróci woda o niskiej temperaturze. Z tego powodu kondensacyjne modele łączy się przede wszystkim z grzejnikami niskotemperaturowymi lub instalacją podłogową. Oczywiście możliwa jest też współpraca z grzejnikami, które wymagają wyższej temperatury zasilania. Takie jednak rozwiązanie jest wybierane najczęściej, gdy chcemy podzielić inwestycję modernizacji na kilka etapów.

Uwaga! Montując kocioł kondensacyjny na pelety, musimy zapewnić odprowadzenie skroplin do kanalizacji, podobnie jak w urządzeniu na gaz.

Zabezpieczenie instalacji przed wzrostem ciśnienia

Wybierając konkretny model kotła, należy od razu sprawdzić zalecenia/wymagania producenta w zakresie zabezpieczenia urządzenia przed nadmiernym wzrostem ciśnienia. Część z nich ma dopuszczenie wyłącznie do pracy w instalacji otwartej. W takiej sytuacji w starej instalacji c.o. należy dokonać oceny stanu technicznego istniejącego naczynia i rur pomiędzy kotłownią a naczyniem. Z uwagi na dostęp powietrza ta część układu grzewczego jest szczególnie narażona na korozję i po latach może wymagać wymiany. 

Kiedy pozostawić układ grzewczy otwarty, a kiedy zastosować zamknięty?

Czasami dokonując gruntownej modernizacji, chcielibyśmy dokonać zamknięcia instalacji, aby wykluczyć dostęp powietrza do wody i ryzyko wytrącania się zanieczyszczeń oraz występowania korozji. Jednak niektóre kotły mogą wymagać montażu w układzie otwartym. Wtedy dobrym rozwiązaniem jest zastosowanie zbiornika buforowego z dodatkową wężownicą, do której podłączamy kocioł. Stanowi ona swego rodzaju wymiennik ciepła, który przekazuje energię od wody podgrzewanej przez kocioł do wody w instalacji grzewczej. Dzięki temu kocioł będzie działać w instalacji otwartej, a bufor i instalacja za nim zostanie zabezpieczona za pomocą zaworu bezpieczeństwa i naczynia zamkniętego – wzbiorczego.

Duża część kotłów na rynku ma możliwość montażu w układzie zamkniętym. Wymagany jest wówczas montaż zaworu bezpieczeństwa odpowiednio dużej średnicy i odpowiednim ciśnieniu otwarcia oraz montaż naczynia wzbiorczego. Niezbędne jest też doprowadzenie wody do awaryjnego układu schładzania kotła na wypadek braku odbioru ciepła. W sytuacji awaryjnej (osiągnięcia zbyt wysokiej temperatury) z kotła będzie wypływała gorąca woda, którą trzeba odprowadzać do kanalizacji. Skuteczność działania zestawu schładzającego zależy od niezawodności dostarczania wody do pomieszczenia kotłowni. To rozwiązanie nie powinno być zatem stosowane, gdy w domu zamontowano zbiornik hydroforowy o niewielkiej pojemności, a w okolicy występują częste przerwy w dostawie prądu.

W instalacji z kotłem zgazowującym drewno warto wziąć pod uwagę zastosowanie awaryjnego źródła ciepła, na przykład na czas zimowego wyjazdu. Może to być kocioł elektryczny lub klimatyzatory.

Dostosowanie instalacji do współpracy z pompą ciepła

W wielu domach znajduje się instalacja, które pracuje już od 20-30 lat. Czy powinna być ona zawsze wymieniona w całości w trakcie przebudowy systemu? Decyzji nie powinno się podejmować jedynie na podstawie wieku rur i pozostałych elementów. Jednoznaczną wskazówką do wymiany instalacji jest jej zły stan techniczny oraz ewentualne nieszczelności czy znaczna korozja. Inną okolicznością jest chęć montażu pompy ciepła w budynku, w którym mimo ewentualnej termomodernizacji nie było możliwości znacznej redukcji strat ciepła.

Zamontowanie pompy ciepła oznacza potrzebę znacznego zwiększenia przepływu wody. W związku z tym, jeśli w instalacji występują rury o dość małych przekrojach, wówczas niezbędna będzie ich wymiana. Pamiętajmy też, że w instalacji c.o. mogą pracować jedynie rury przeznaczone do tego celu, czyli takie, które zabezpieczają instalację przed przenikaniem tlenu do wody w instalacji.

Wykonanie instalacji podłogowej

Przy okazji gruntownej termomodernizacji część właścicieli domów jednorodzinnych decyduje się na wykonanie instalacji ogrzewania podłogowego. W tym kontekście znacznym ułatwieniem jest technologia frezowania betonu, która pozwala wykonać w konstrukcji podłogi wyżłobienia do osadzenia rur. Pamiętajmy przy tym, że zastosowanie ogrzewania podłogowego za pomocą technologii frezowania wylewki jest uzasadnione tylko w przypadku, gdy pod wylewką znajduje się odpowiednia grubość izolacji termicznej. Zalecana grubość minimalna to co najmniej 10 cm. W starszych budynkach grubość izolacji bywa znacznie mniejsza. W takiej sytuacji chcąc wykonać instalację ogrzewania podłogowego niezbędna byłaby gruntowana przebudowa, usunięcie starej wylewki, ułożenie odpowiedniej grubości izolacji termicznej i wykonanie nowej wylewki z rurami grzewczymi.

Czy wymiana grzejników jest zawsze niezbędna?

Część inwestorów zastanawia się, czy w trakcie modernizacji instalacji konieczna będzie też wymiana grzejników. Podstawą do tego z pewnością może być ich zły stan techniczny lub chęć dostosowania nowszych modeli do planowanej zmiany aranżacji wnętrz. Wymiana grzejników może być niezbędna w instalacji z pompą ciepła. Bardzo ważne jest w takiej sytuacji zadbanie o to, aby możliwe było ogrzanie budynku z możliwie niską temperaturą wody w instalacji. Ma to decydujący wpływ na efektywność pompy ciepła i przez to również roczne koszty eksploatacji. Nie zawsze oznacza to, że w każdym domu, w którym planuje się montaż tego typu źródła ciepła, należy od razu decydować się na wymianę grzejników. Jeśli w wyniku przeprowadzenia gruntownej termomodernizacji budynku i drastycznej redukcji strat ciepła istniejące grzejniki nie wymagają dostarczania wody o wysokiej temperaturze (wystarczy 40-45oC), wówczas można je pozostawić.

Klimakonwektory – alternatywa dla klasycznych grzejników

Są to urządzenia o konstrukcji zbliżonej do grzejnika z dodatkowym wentylatorem, który wymusza przepływ powietrza, zwiększając w ten sposób jego moc. Pozwala to zastosować klimakonwektory o gabarytach zbliżonych do starych grzejników, a jednocześnie uzyskać wyższą moc przy niższej temperaturze wody. W okresie letnim, we współpracy z pompą ciepła, klimakonwektory mogą pracować również w trybie chłodzenia pomieszczeń. Zwróćmy przy tym uwagę na to, że wówczas w instalacji płynie woda o niskiej temperaturze, np. 12oC. Z tego powodu wszystkie rury należy zaizolować materiałem paroszczelnym. W przeciwnym razie na powierzchni przewodów dochodziłoby okresowo do wykraplania się wilgoci.

Parametry zasilania instalacji C.O. a koszty eksploatacji

O tym, jak ważne jest zadbanie o możliwie niską temperaturę pracy pompy ciepła, świadczy różnica w kosztach użytkowania systemu c.o. w zależności od jego parametrów. Wyobraźmy sobie dom o powierzchni 150 m2, którego jednostkowe straty ciepła wynoszą ok. 55-60 W/m2, a roczne zużycie ciepła na potrzeby ogrzewania to 18 000 kWh. Jeśli podłączymy pompę ciepła do układu zasilanego wodą o temperaturze 55-65oC , wtedy średnia roczna efektywność pracy pompy nie przekroczy 2,5-3. Oznacza to, że rocznie zużyjemy 6000-7200 kWh prądu (18 000 : 3 = 600 i odpowiednio 18 000 : 2,5 = 7200). Opłaty za ogrzewanie wyniosą prawie 8000 zł.

Natomiast praca pompy ciepła z niską temperaturą, np. 40-45oC w trakcie mrozów i odpowiednio jeszcze niższą wiosną i jesienią, zapewnia wyższą efektywność, która może przekroczyć 4. Roczne zużycie prądu spadnie do ok. 4500 kWh, a koszt poniżej 5000 zł (wg cen energii z drugiej połowy 2024 r.). Jak widać koszt modernizacji może zwrócić się w ciągu kilku lat. Dodatkowo obniżenie temperatury pracy pozwala zastosować urządzenie o nieco niższej mocy, a więc tańsze w zakupie.

Sterowanie

Bardzo duży wpływ na roczną efektywność systemu oraz komfort eksploatacji ma sposób zarządzania pracą instalacji grzewczej, zarówno źródła ciepła, jak i poszczególnych odbiorników ciepła. Dlatego szczególnie w układzie z pompą ciepła lub kotłem kondensacyjnym optymalnym rozwiązaniem jest zastosowanie sterownika pogodowego. Jego zadaniem jest ciągłe dopasowywanie temperatury pracy systemu do aktualnych strat ciepła w budynku. Dzięki temu pompa ciepła czy kocioł mają możliwość ogrzać dom, pracując z możliwie niską temperaturą wody w instalacji. Inną ważną rolą sterownika systemowego jest możliwość programowania godzin eksploatacji układu z różną temperaturą wewnętrzną w domu. Pozwala to na zmniejszenie zużycia energii np. poprzez obniżenie temperatury wewnętrznej podczas dłuższej nieobecności.

Poza tym funkcja programowania pozwala również uzyskać bardziej intensywną pracę pompy ciepła, np. w godzinach występowania niższej ceny energii elektrycznej lub podczas działania instalacji fotowoltaicznej. Dalszy spadek zużycia energii i jeszcze wyższy komfort eksploatacji możemy uzyskać, stosując urządzenia zapewniające regulację temperatury w poszczególnych pomieszczeniach. W instalacji z grzejnikami stosowane są głowice termostatyczne przy każdym z grzejników. W domu z ogrzewaniem podłogowym stosuje się termostaty w poszczególnych pomieszczeniach. Ich zadaniem jest redukcja lub wręcz zamknięcie dopływu wody do danego pokoju po przekroczeniu oczekiwanej w nim temperatury. Zastosowanie tego rozwiązania pozwoli zredukować wahania temperatury wewnętrznej i obniżyć zużycie energii elektrycznej. Dotyczy to zwłaszcza wnętrz nasłonecznionych oraz tych, w których okresowo może przebywać większa liczba osób lub znajdują się w nich urządzenia, które emitują duże ilości ciepła, np. komputery, monitory, itd.

Zawory grzejnikowe z głowicami termostatycznymi

W modernizowanej instalacji, w której planujemy pozostawić istniejące grzejniki, ważne jest, aby wyposażyć je w zawory z głowicami termostatycznymi. Pozwala to obniżyć zużycie energii. Dotyczy to zwłaszcza grzejników w pomieszczeniach nasłonecznionych. Głowice termostatyczne pozwalają  również na różnicowanie temperatury we wnętrzach. Jest to przydatne szczególnie w sypialniach czy pomieszczeniach, które nie są użytkowane na stałe.

Sterownik w instalacji z kotłem na drewno

Powinien mieć on możliwość zarządzania wszystkimi elementami systemu. W systemie z kotłem zgazowującym niezbędna jest kontrola temperatury w zbiorniku buforowym oraz zarządzanie pracą pomp obiegowych i zaworu mieszającego na zasilaniu instalacji grzewczej. Jeśli zamontowany zostanie zawór z siłownikiem elektrycznym, część sterowników ma także możliwość zarządzania pracą zaworu mieszającego, który zapewnia odpowiednio wysoką temperaturę wody w obiegu kotła. W instalacji z kotłem na pelety sterownik zarządza też pracą podajnika paliwa i palnika, w tym zapalarki. Niektóre urządzenia są również wyposażone w czujnik temperatury spalin i/lub sondę lambda, która pozwala na kontrolę jakości procesu spalania. Bardziej rozbudowane modele mają również automatyczny system czyszczenia powierzchni wymiennika ciepła oraz usuwania popiołu do pojemnika.

System zdalnego nadzoru nad pracą instalacji

Popularnym rozwiązaniem i uzupełnieniem systemu sterującego w domu jest zastosowanie modułu zdalnego nadzoru. Taka opcja jest obecnie dostępna zarówno we współpracy z pompami ciepła, kotłami gazowymi, jak i kotłami opalanymi peletami. Każdy z producentów oferuje nieco inną funkcjonalność aplikacji do zdalnego nadzoru nad systemem. Najczęściej jednak jest to możliwość odczytu informacji na temat stanu pracy systemu, w tym osiąganej w nim temperatury. Ponadto użytkownik ma możliwość programowania oczekiwanej temperatury wewnętrznej w poszczególnych godzinach w ciągu doby.

Do decyzji inwestora – podsumowanie

Wybór rodzaju źródła ciepła, które zapewni nam odpowiedni komfort eksploatacji, a przy tym będzie odznaczać się długą żywotnością i wysoką efektywnością, oznacza potrzebę wzięcia pod uwagę szeregu uwarunkowań. Z pewnością należy sprawdzić, jakie urządzenia grzewcze mogą być stosowane zgodnie z obowiązującymi przepisanymi na danym obszarze kraju oraz czy w krótkiej perspektywie nie będą musiały być zastąpione innym rozwiązaniem. Dotyczy to np. kotłów na biomasę, a informacje na ten temat znajdziemy w uchwałach antysmogowych poszczególnych województw oraz w planach zagospodarowania przestrzennego. Jeśli chodzi o gaz, należy spodziewać się wzrostu kosztów ogrzewania po wprowadzeniu w roku 2027 systemu uprawnień do emisji CO2, tzw. systemu ETS2.

Wzrostu kosztów ogrzewania unikniemy, dokonując termomodernizacji, o ile to jeszcze możliwe lub w inny sposób, ograniczając zużycie gazu. Jedną z coraz częściej stosowanych opcji jest zastosowanie klimatyzatorów, które wiosną i jesienią mogą efektywnie zapewnić ogrzanie części czy całości domu. Zużycie gazu na potrzeby przygotowania wody możemy zredukować, stosując do tego celu instalację kolektorów słonecznych. Wybierając pompę ciepła, należy w pierwszej kolejności obniżyć straty ciepła w budynku. Już na wstępie pozwoli to zredukować wielkość i koszt samej pompy ciepła. Dalej należy zadbać o możliwie niską temperaturę pracy urządzenia. Warto też wykorzystywać specjalne taryfy na prąd, w których energia jest okresowo dostępna w niższej cenie (możliwa oszczędność 15%). W układzie ze sterownikiem z programatorem czasowym stosowanie tego typu taryf jest łatwe.