Wymiana źródła ciepła

W milionach domów w Polsce znajdują się starego typu kotły na paliwa stałe lub gazowe. Duża część z nich jest w złym stanie technicznym dlatego bierzemy pod uwagę wymianę starego źródła ciepła. W związku z tym zastanawiamy się nad wyborem technologii i wymaganym/ optymalnym zakresem prac. Upatrujemy możliwości zredukowania kosztów ogrzewania również poprzez wymianę grzejników czy zastąpienie rur o dużej średnicy nowymi, mniejszymi. Są to rozwiązania generujące wysokie nakłady inwestycyjne, ale nie skutkują one znaczną redukcją kosztów ogrzewania. Pierwszą i kluczową kwestią jest zawsze sprawdzenie możliwości obniżenia strat ciepła do otoczenia przez termomodernizację budynku, czyli montaż izolacji termicznej na przegrodach zewnętrznych, ścianach, dachu, itd. oraz ewentualnej wymianie okien czy też zastosowanie wentylacji mechanicznej z odzyskiem ciepła.

Tego typu prace najkorzystniej jest poprzedzić zleceniem sporządzenia audytu energetycznego (nie mylić z świadectwem energetycznym). Audyt jest opracowaniem, w którym pod uwagę bierze się wiele wariantów modernizacji domu i wskazuje te, które przyniosą najkorzystniejsze efekty. Audyt jest też podstawą do uzyskania wyższego poziomu dofinansowania, gdy korzystamy z programu Czyste Powietrze. Dopiero po dokładnym zaplanowaniu termomodernizacji i ograniczeniu strat ciepła z budynku warto przejść do modernizacji instalacji grzewczej. Taka kolejność przyniesie dodatkowe korzyści, ponieważ obniżenie strat ciepła pozwoli zastosować kocioł czy pompę ciepła o niższej mocy, a dalej często również rury i armaturę o mniejszej średnicy. To wszystko wpłynie na obniżenie kosztów całej inwestycji, ale również na bardziej efektywną pracę instalacji.

Jakich błędów należy unikać?

Największym błędem jaki można popełnić jest brak termomodernizacji budynku i zastosowanie za niskiej mocy źródła ciepła, np. kotła czy pompy ciepła z myślą o tym, że to tylko „stan przejściowy”, do czasu zakończenia pełnej modernizacji budynku, np. za „rok, dwa…”. Niestety montaż za małej pompy ciepła w stosunku do strat ciepła w domu oznacza wysokie koszty eksploatacji. Warto zatem prowadzić inwestycję w odpowiedniej kolejności, zacząć od ocieplenia domu, redukcji strat ciepła, a dopiero potem przejść do efektywnej modernizacji instalacji grzewczej. Nie oznacza to jednak tego, że zawsze trzeba dokonywać wymiany wszystkich elementów, nawet w instalacji pracującej od wielu lat. Należy też pamiętać, że duże znaczenie ma racjonalna eksploatacja, której sprzyja użycie sterowników dopasowujących pracę instalacji do aktualnych potrzeb energetycznych budynku.

Nowy kocioł na gaz – model kondensacyjny

Mając do dyspozycji gaz ziemny, wielu właścicieli domów decyduje się na zastosowanie nowego, gazowego kotła kondensacyjnego. W porównaniu do modelu na węgiel, takie rozwiązanie zapewni znacznie wyższy komfort i pozwoli odzyskać czas, jaki poświęcaliśmy na obsługę starego urządzenia, a czasem również lepiej wykorzystać powierzchnię dawnej kotłowni i składu węgla. W przypadku wymiany starego kotła gazowego, tzw. atmosferycznego czy też z otwartą komorą spalania, zredukujemy zużycie paliwa, a poza tym również wyeliminujemy ryzyko wypływu spalin do pomieszczenia.
Kocioł kondensacyjny jest urządzeniem wyposażonym w tzw. zamkniętą komorę spalania, co oznacza, że powietrze do spalania gazu jest doprowadzane do kotła nie z pomieszczenia, a z zewnątrz, osobnym kanałem. Taka konstrukcja i tzw. układ przewodów powietrzno-spalinowych eliminuje ryzyko wypływu spalin do pomieszczenia, np. z powodu niedrożności komina czy nieodpowiedzialnego montażu wentylatora wyciągowego w domu. Oczywiście wpływ na bezpieczeństwo użytkowników ma również dbałość o stan techniczny kotła i przewodów poprzez przeprowadzanie regularnych przeglądów.

Instalacja gazowa

Jeśli w budynku nie występuje instalacja gazowa, wówczas w pierwszej kolejności należy zwrócić się z wnioskiem o wydanie warunków przyłączenia do sieci. Następnie niezbędne jest zlecenie wykonania dokumentacji projektowej przyłącza i instalacji gazowej oraz zlecenie wykonania przyłącza i instalacji do planowanego miejsca montażu kotła. Często mamy możliwość wyboru innego miejsca montażu kotła niż dotychczasowa kotłownia. Dzięki temu możemy „odzyskać” to pomieszczenie. Jest to możliwe, ponieważ taki kocioł zajmuje mniej miejsca. Dodatkowo wg przepisów nie ma przeszkód, aby model z zamkniętą komorą spalania umieścić w kuchni lub łazience. Niezbędne jest przy tym, aby kubatura pomieszczenia wynosiła co najmniej 6,5 m³.

Rodzaj kotła na gaz

Do wyboru mamy, tzw. modele dwufunkcyjne lub zestawy urządzeń jednofunkcyjnych z zasobnikiem ciepłej wody. Pierwsze rozwiązanie to kocioł, który ma wbudowany wymiennik ciepła do przepływowego podgrzewania wody do mycia. Za każdym razem, gdy odkręcimy kran w celu opłukania rąk czy pojedynczej szklanki, w urządzeniu uruchamia się wentylator, pompa obiegowa oraz palnik, a zawór przełączający musi skierować gorący czynnik do wymiennika ciepła. Tak zbudowany kocioł ma niewielkie gabaryty i niższą cenę w porównaniu do wspomnianego wcześniej zestawu. Jednak przepływowe ogrzewanie wody oznacza zawsze potrzebę oczekiwania na rozgrzanie kotła i podgrzanie wody po dłuższej przerwie pomiędzy jej poborami przez domowników. Poza tym ograniczona wydajność uniemożliwia najczęściej równoległe korzystanie z ciepłej wody w kilku punktach poboru, np. w kuchni i łazience, a tym bardziej w dwóch łazienkach. Z tego powodu kotły dwufunkcyjne są stosowane przede wszystkim w domach z jedną łazienką, najlepiej sąsiadującą z kuchnią. Pozwala to ograniczyć czas oczekiwania na ciepłą wodę.

W domach z dwoma łazienkami zwykle planujemy możliwość równoległego korzystania z ciepłej wody w co najmniej dwóch punktach poboru. W takiej sytuacji zalecaną opcją jest zestaw kotła jednofunkcyjnego i zasobnika ciepłej wody. Kocioł ten nazywa się jednofunkcyjnym, ponieważ realizuje on jedno zadanie – podgrzewa wodę, która trafia następnie naprzemiennie do grzejników/instalacji podłogowej oraz wężownicy umieszczonej wewnątrz zbiornika na ciepłą wodę. W ten sposób uzyskujemy zarówno ogrzewanie budynku, jak i podgrzewanie wody do mycia. Na rynku dostępne są też kotły kompaktowe, mające wbudowany zbiornik ciepłej wody o niewielkiej pojemności, np. 20-40 l, czasem większej.

Rodzaj kotła na gaz

Do wyboru mamy, tzw. modele dwufunkcyjne lub zestawy urządzeń jednofunkcyjnych z zasobnikiem ciepłej wody. Pierwsze rozwiązanie to kocioł, który ma wbudowany wymiennik ciepła do przepływowego podgrzewania wody do mycia. Za każdym razem, gdy odkręcimy kran w celu opłukania rąk czy pojedynczej szklanki, w urządzeniu uruchamia się wentylator, pompa obiegowa oraz palnik, a zawór przełączający musi skierować gorący czynnik do wymiennika ciepła. Tak zbudowany kocioł ma niewielkie gabaryty i niższą cenę w porównaniu do wspomnianego wcześniej zestawu. Jednak przepływowe ogrzewanie wody oznacza zawsze potrzebę oczekiwania na rozgrzanie kotła i podgrzanie wody po dłuższej przerwie pomiędzy jej poborami przez domowników. Poza tym ograniczona wydajność uniemożliwia najczęściej równoległe korzystanie z ciepłej wody w kilku punktach poboru, np. w kuchni i łazience, a tym bardziej w dwóch łazienkach. Z tego powodu kotły dwufunkcyjne są stosowane przede wszystkim w domach z jedną łazienką, najlepiej sąsiadującą z kuchnią. Pozwala to ograniczyć czas oczekiwania na ciepłą wodę.

W domach z dwoma łazienkami zwykle planujemy możliwość równoległego korzystania z ciepłej wody w co najmniej dwóch punktach poboru. W takiej sytuacji zalecaną opcją jest zestaw kotła jednofunkcyjnego i zasobnika ciepłej wody. Kocioł ten nazywa się jednofunkcyjnym, ponieważ realizuje on jedno zadanie – podgrzewa wodę, która trafia następnie naprzemiennie do grzejników/instalacji podłogowej oraz wężownicy umieszczonej wewnątrz zbiornika na ciepłą wodę. W ten sposób uzyskujemy zarówno ogrzewanie budynku, jak i podgrzewanie wody do mycia. Na rynku dostępne są też kotły kompaktowe, mające wbudowany zbiornik ciepłej wody o niewielkiej pojemności, np. 20-40 l, czasem większej.

Doprowadzenie powietrza do spalania gazu i odprowadzenie spalin

Wpływ na miejsce montażu kotła mają oczywiście również możliwości doprowadzenia powietrza i odprowadzania spalin w danej lokalizacji. Najprostszym rozwiązaniem jest wykorzystanie komina, o ile taki występuje. Jeśli jest to komin po dawnym kotle stałopalnym, wówczas wymaga on oceny przez kominiarza oraz co najmniej oczyszczenia i umieszczenia w nim dodatkowego przewodu spalinowego o mniejszej średnicy. W takim układzie spaliny są odprowadzane z kotła przez przewód spalinowy o małej średnicy, np. 60, 80 mm, a powietrze jest pobierane znad komina i zasysane pozostałą, wolną przestrzenią komina w kierunku kotła.

Jeśli w miejscu, w którym planujemy umieścić kocioł, nie ma komina, urządzenie można wyposażyć w koncentryczne przewody powietrzno-spalinowe. To zestaw dwóch, umieszczonych współśrodkowo rur: wewnętrznej spalinowej (z reguły 60, 80 mm) i zewnętrznej powietrznej (zwykle 100, 125 mm). Zestaw ten można wyprowadzić pionowo ponad dach i obudować w poszczególnych pomieszczeniach.

Podłączenie do kanalizacji

Gazowe kotły kondensacyjne schładzają spaliny do niskiej temperatury, czasem nawet poniżej 40°C. Dzięki temu udaje się zwiększyć wykorzystywanie energii zawartej w spalanym gazie. Z drugiej strony należy pamiętać o tym, że powstające kwaśne skropliny, kwas węglowy, trzeba odprowadzić. W budynku mieszkalnym można je skierować do kanalizacji, ponieważ po drodze kwaśny odczyn zostanie zneutralizowany przez zasadowe oddziaływanie ścieków domowych. Ważne jednak, aby pamiętać o doprowadzeniu rury kanalizacyjnej w pobliże kotła.

Czasem odprowadzenie kwaśnych skroplin jest utrudnione, np. gdy kocioł znajduje się w piwnicy, poniżej instalacji kanalizacyjnej. Wtedy stosuje się specjalną pompę skroplin. Skropliny spływają grawitacyjnie do niewielkiego zbiornika pompki, a stąd okresowo są tłoczone do rury kanalizacyjnej, która może znajdować się nawet powyżej kotła.

Dostosowanie instalacji do nowego kotła – płukanie, czyszczenie

W wielu domach instalacja grzewcza była zabezpieczona przed wzrostem ciśnienia przez zastosowanie otwartego naczynia wzbiorczego, umieszczonego najczęściej na poddaszu. W trakcie montażu nowego kotła gazowego instalację należy zamknąć, ponieważ współczesne modele są przeznaczone do montażu w instalacji zamkniętej (taką informację znajdziemy w instrukcji instalacji).

Od tej pory przed wzrostem ciśnienia w instalacji chroni naczynie wzbiorcze zabudowane z reguły w kotle lub zamontowane obok niego. Oprócz tego w urządzeniu lub jego pobliżu znajduje się zawór bezpieczeństwa.

W niektórych domach można zamontować przewody powietrzno-spalinowe poziomo przez ścianę. Dotyczy to budynków jednorodzinnych, w których montuje się gazowy kocioł kondensacyjny o mocy nominalnej do 21 kW.

Dodatkowo, dla uzyskania wieloletniej żywotności kotła i jego wysokiej efektywności, niezbędne jest zabezpieczenie tego urządzenia przed ewentualnym napływem zanieczyszczeń z instalacji. W tym celu montuje się przed nim filtroodmulacz magnetyczny i filtr siatkowy, a czasami oba te elementy są zintegrowane w jednej obudowie. Instalację należy również wypłukać. Do tego celu używa się specjalnych środków chemicznych przeznaczonych do zastosowania w domowych instalacjach grzewczych. Najkorzystniejszym rozwiązaniem jest dokonanie płukania za pomocą zewnętrznej pompy o dużej wydajności, wyposażonej w rozbudowany filtr zanieczyszczeń. Następnie instalację napełnia się czystą wodą, do której dodaje się środek chroniący przed ponownym wytrącaniem się zanieczyszczeń.

ZALETY / WADY MONTAŻU NOWEGO KOTŁA GAZOWEGO

+Istotnym atutem jest ograniczony zakres prac i możliwie niski koszt inwestycji, pod warunkiem że wcześniej użytkowany był kocioł gazowy starego typu lub w domu znajduje się instalacja gazowa, np. doprowadzona do kuchenki czy podgrzewacza. Ponadto, w porównaniu do eksploatacji starego kotła węglowego, kocioł gazowy zapewnia o wiele mniej uciążliwą obsługę.

-Należy jednak wziąć pod uwagę opłatę od emisji CO2, która zostanie wliczona w cenę gazu od 2027 roku. Szacuje się, że w stosunku do obecnej ceny gazu spowoduje to wzrost kosztów ogrzewania o około 7%. W kolejnych latach spodziewany jest dalszy wzrost tej opłaty.

Powietrzna pompa ciepła jest efektywnym rozwiązaniem dla budynków, które nie mają przyłącza gazowego i są obecnie ogrzewane za pomocą wysłużonego kotła na paliwa stałe. System składa się z dwóch kluczowych części: jednostki zewnętrznej i jednostki wewnętrznej. Jednostka zewnętrzna jest montowana przed budynkiem i odpowiedzialna za odbiór ciepła z powietrza zewnętrznego, nawet przy bardzo niskich temperaturach. Wewnątrz budynku montujemy jednostkę wewnętrzną, która może mieć wbudowany zbiornik ciepłej wody użytkowej (c.w.u.) lub współpracować z osobnym zasobnikiem. System ten obejmuje także grzałkę szczytową, pompę obiegową oraz zawór przełączający, który kieruje wodę do instalacji grzewczej lub do wężownicy w zasobniku ciepłej wody. Elementy te są często fabrycznie wbudowane w jednostkę wewnętrzną.

Dobór mocy

Zakup powietrznej pompy ciepła to znaczny wydatek, stąd dąży się do zastosowania modelu o najniższej mocy, który pozwoli ogrzać budynek. Dzięki temu ograniczymy koszty inwestycji. Z drugiej strony jej moc nie może być zbyt niska, ponieważ będzie to oznaczało, że przez wiele dni instalacja będzie wspomagana przez grzałkę elektryczną, co podniesie rachunki za ogrzewanie. W celu optymalnego dopasowania pompy do potrzeb należy w pierwszej kolejności precyzyjnie ustalić straty ciepła. W domu modernizowanym informację na ten temat uzyskamy – jak już wspomniano – zlecając wykonanie audytu energetycznego. Następnie projektant lub wykonawca instalacji porównuje potrzeby energetyczne budynku z wykresami przebiegu mocy różnych modeli pomp i proponuje taki, który zapewni możliwość ogrzania pomieszczeń z ograniczeniem ilości ciepła dostarczanego okresowo przez grzałkę do 2-3%, maksymalnie 5% w skali roku. Trzeba przy tym pamiętać, że moc poszczególnych modeli różni się znacząco dla poszczególnych wartości temperatury zewnętrznej.

Nawet, jeśli dwa podobne urządzenia cechują się tą samą wartością mocy przy temperaturze zewnętrznej równej +7°C, to już w trakcie mrozów może być tak, iż jedno z tych urządzeń dostarcza znacznie mniejszą ilość ciepła niż drugie. Z tego powodu w trakcie doboru projektant/wykonawca nie kieruje się informacją o mocy w jednym punkcie temperaturowym, a pełną charakterystyką urządzenia. Nie należy zatem stosować prostych reguł, wg których do powierzchni budynku przypisuje się zalecaną moc urządzenia, np. 5 kW dla 100 m². Wybór pompy ciepła o odpowiedniej charakterystyce musi uwzględniać również rodzaj instalacji w budynku, a w szczególności wymaganej temperatury zasilania instalacji grzewczej. W wielu przypadkach do współpracy z instalacją podłogową możliwe będzie zastosowanie nieco mniejszej pompy ciepła niż wtedy, gdy będzie połączona z grzejnikami wymagającymi zasilania z temperaturą 55°C. 

Lokalizacja jednostki zewnętrznej

Powinna być ona zamontowana możliwie blisko jednostki wewnętrznej, ale jednocześnie należy zadbać o to, aby jej praca nie przeszkadzała domownikom i sąsiadom. Dlatego najlepiej ją umieszczać z dala od sypialni czy pokoju dziennego. Niezbędne jest też zachowanie odpowiedniej odległości od granicy działki. Nocą generowany poziom hałasu na granicy działki nie powinien przekroczyć 40 dB(A). Wymagana odległość zależy od lokalizacji urządzenia. Jest ona najmniejsza, gdy pompa ciepła znajduje się w pewnym oddaleniu od ścian, a największa, gdy umieścimy urządzenie w wewnętrznym narożniku ścian domu i pod zadaszeniem. Zalecaną odległość wykonawca może określić na podstawie dokumentacji urządzenia. Na rynku występują pompy ciepła o bardzo zróżnicowanym poziomie hałasu. Poszczególne jednostki możemy z łatwością porównać dzięki etykietom energetycznym, ponieważ zawierają one nie tylko klasę energetyczną danego urządzenia, ale również tzw. moc akustyczną podaną w dB(A). Im niższa jest ta wartość, tym mniejsza niezbędna odległość od granicy działki czy sypialni.

Montaż jednostki zewnętrznej

Powietrzna pompa ciepła jest wyposażona w wentylator, który przetłacza duże ilości powietrza, z którego urządzenie odbiera ciepło. W trakcie tego procesu dochodzi do skroplenia pary wodnej zawartej w powietrzu. W związku z tym niezbędne jest zapewnienie swobodnego odpływu skroplin z pompy ciepła. Prostym rozwiązaniem jest wykonanie chłonnego złoża żwirowego pod pompą ciepła, aby woda mogła na nie kapać i wsiąkać. Trzeba jednak pamiętać o tym, że zimą woda będzie zamarzała na powierzchni złoża i miejsce wokół może być oblodzone. Lepszą opcją jest złoże chłonnego znajdujące się poniżej poziomu przemarzania gruntu i montaż pionowej rury, nad którą będzie usytuowany odpływ skroplin. Dzięki temu unikniemy rozlewania się wody w tym miejscu. Część pomp ciepła ma kilka otworów odpływowych. Wtedy pozostaje jedynie zastosowanie złoża chłonnego i pogodzenie się z tym, że okresowo w pobliżu pompy ciepła będzie się tworzył lód. Jeśli wokół domu znajduje się instalacja odprowadzenia wody deszczowej do zbiornika, wówczas można rozważyć włączenie odpływu skroplin z urządzenia do tej instalacji. Ważne, by ewentualne kolana w tej instalacji znajdowały się na odpowiedniej głębokości, co pozwoli uniknąć zamarzania wody na wewnętrznej powierzchni rury. Uwaga! Niekiedy zimą powietrzna pompa ciepła mogłaby zostać unieruchomiona przez obfite opady śniegu i tworzące się zaspy. Chcąc tego uniknąć, należy zamontować urządzenie na odpowiedniej wysokości – co najmniej 30 cm, a w terenach górskich odpowiednio więcej.

Montaż jednostki wewnętrznej

Zwykle jest ona urządzeniem bardzo cichym, ponieważ znajdują się w niej przede wszystkim elementy hydrauliczne. Możliwe jest jednak okresowe występowanie nietypowych hałasów związanych ze zmianami prędkości, a czasem też kierunku przepływu czynnika. Dotyczy to zwłaszcza modeli typu split, przez które przepływa czynnik ziębniczy poddawany różnej wartości ciśnienia oraz zmiennemu kierunkowi przepływu. Z tego powodu jednostkę wewnętrzną również warto zamontować z dala od sypialni. Najczęściej umieszcza się ją w pomieszczeniu technicznym lub wielofunkcyjnym. W małym domu może to być ewentualnie wnęka w kuchni. Montaż w łazience jest z reguły niemożliwy z uwagi na to, iż jednostki wewnętrzne nie mają zwykle odpowiednio wysokiego stopnia ochrony przed oddziaływaniem wilgoci.

Dopasowanie instalacji do współpracy z pompą ciepła

To urządzenie ma wyższe wymagania w stosunku do instalacji rozprowadzającej energię do poszczególnych pomieszczeń. Pompa ciepła potrzebuje nawet 3-4 krotnie wyższego przepływu wody w instalacji. Standardowo, w przypadku zastąpienia kotła pompą ciepła bez jednoczesnej termomodernizacji budynku konieczna byłaby zatem wymiana rur w instalacji na większe, pozwalające na uzyskanie wyższego przepływu. W praktyce, po przeprowadzeniu gruntownej termomodernizacji domu i redukcji strat ciepła, moc pompy jest znacznie niższa od mocy starego kotła. Dzięki temu przepływ nie musi być znacząco wyższy i w wielu sytuacjach możliwe będzie wykorzystanie istniejących rur, oczywiście pod warunkiem, że pozwala na to ich stan techniczny. W przypadku podłączania pompy ciepła do istniejącej instalacji, podobnie jak w przypadku kotła kondensacyjnego, należy zabezpieczyć źródło ciepła przed zanieczyszczeniami, stosując magnetoodmulacz i filtr siatkowy, a uruchomienie systemu poprzedzić płukaniem instalacji.

Split czy monoblok – jaki model pompy powietrznej wybrać?

Wersja split to zestaw jednostki zewnętrznej i wewnętrznej, które łączy się rurami czynnika ziębniczego. Z reguły w jednostce zewnętrznej znajduje się sprężarka, wentylator oraz parownik, czyli wymiennik odbierający ciepło z powietrza zewnętrznego. W jednostce wewnętrznej znajduje się drugi wymiennik ciepła, skraplacz, który ogrzewa wodę w instalacji oraz pompa obiegowa, grzałka elektryczna, ewentualnie również zawór przełączający i układ sterujący. Zaletą zestawu typu split jest to, że wszystkie elementy instalacji umieszczone na zewnątrz są napełnione wyłącznie czynnikiem chłodniczym. W żadnym elemencie znajdującym się poza budynkiem nie ma wody. Dzięki temu nie musimy obawiać się zamrożenia tego układu, np. w trakcie dłuższej przerwy w dostawie energii elektrycznej w czasie silnych mrozów.

Z drugiej strony montaż zestawu typu split stawia przed wykonawcą znacznie wyższe wymagania. Osoba dokonująca ostatecznego połączenia jednostek musi posiadać specjalne przeszkolenie i uprawnienia. Połączenie musi być wykonane szczelnie, ponieważ okresowo ciśnienie czynnika może osiągać nawet powyżej 40 bar (w zależności od rodzaju czynnika). Przed uruchomieniem systemu dokonuje się również procedury usunięcia powietrza i wilgoci z rur za pomocą pompy próżniowej. Jakikolwiek błąd w trakcie montażu i uruchomienia tego typu systemu może mieć znaczny wpływ na późniejszą pracę instalacji.

Monoblok stanowi pewną całość, tzn. cały obieg ziębniczy znajduje się wewnątrz pompy ciepła. W trakcie montażu wykonawca nie ingeruje w urządzenie, podłącza do niego jedynie rury instalacji grzewczej. W zależności od konstrukcji monoblokowe pompy ciepła są przeznaczone do montażu wewnątrz lub na zewnątrz budynku. Z uwagi na niższy koszt i brak potrzeby wykonywania otworów ściennych o dużych przekrojach częściej wybierane są monoblokowe pompy ciepła przeznaczone do montażu na zewnątrz. W warunkach polskich tego typu urządzenie potrzebuje jednak zabezpieczenia przed ryzykiem zamrożenia podczas dłuższej przerwy w dostawie energii elektrycznej. Do dyspozycji mamy wiele rozwiązań - od napełnienia całej instalacji płynem niezamarzającym, przez rozdzielenie układu pompy ciepła od instalacji wewnętrznej za pomocą wymiennika ciepła (wtedy pompę ciepła napełnia się płynem niezamarzającym), po zastosowanie automatycznych zaworów spustowych. Stosowana bywa też dodatkowa, niewielka pompka zasilana z akumulatora, która w razie potrzeby przetłacza wodę z instalacji podłogowej przez pompę ciepła. Elementy pompy ciepła są dobrze izolowane, stąd nie ulegnie ona zamrożeniu nawet po kilku dniach.

System grzewczy z powietrzną pompą ciepła może wymagać zastosowania tzw. zbiornika buforowego, który pełni rolę niewielkiego magazynu energii oraz opcjonalnie funkcję tzw. sprzęgła hydraulicznego. Informację o konieczności montażu zbiornika buforowego podane są w instrukcji producenta urządzenia.

ZALETY / WADY MONTAŻU POWIETRZNEJ POMPY CIEPŁA

+Zastosowanie pompy powietrze-woda, np. w miejsce starego kotła węglowego, pozwala uzyskać o wiele wyższy poziom komfortu eksploatacji, stabilną temperaturę we wszystkich pomieszczeniach w domu oraz odzyskać czas poświęcany na obsługę kotła. Możemy też inaczej zagospodarować powierzchnię po dawnej kotłowni i magazynie paliwa. Ponadto powietrzna pompa ciepła we współpracy z instalacją płaszczyznową lub klimakonwektorami może również realizować funkcję chłodzenia pomieszczeń w okresie letnim.

Warto też zwrócić uwagę na to, że jeśli w instalacji grzewczej z powietrzną pompą ciepła zostanie wykorzystany sterownik pogodowy z programatorem czasowym, to możemy obniżyć koszty eksploatacji. Będzie to możliwe dzięki współpracy z instalacją fotowoltaiczną lub dostępnej w określonych godzinach w ciągu doby tańszej energii elektrycznej, np. w taryfach G12, G12w czy G13.

Dla wielu inwestorów istotne będzie też to, że wydatki związane z montażem systemu z powietrzną pompą ciepła są znacznie niższe niż analogicznego rozwiązania z wykorzystaniem energii zmagazynowanej w gruncie.

-Wydatki związane z montażem powietrznej pompy są wyższe niż np. kotła gazowego. Przykładowo, jeśli w domu zastosowano grzejniki o bardzo małej powierzchni, które wymagają zasilania wodą o dość wysokiej temperaturze, np. 75°C, wtedy w trakcie przebudowy instalacji należy je zastąpić modelami o większych gabarytach. Wskazane jest, aby grzejniki były w stanie ogrzać dom przy możliwie niskiej temperaturze wody w instalacji, np. 45-50°C. To oczywiście oznacza dodatkowy koszt, ale jeśli nie poczynilibyśmy takiej inwestycji, wówczas już w pierwszym roku moglibyśmy zapłacić za prąd niewiele mniej niż za kupno nowych grzejników.

W porównaniu do gruntowej pompy ciepła naturalnym ograniczeniem powietrznej pompy ciepła jest oczywiście potrzeba okresowego wspomagania instalacji za pomocą grzałki elektrycznej. Podczas mroźnej zimy mogłoby to generować dodatkowe wysokie koszty użytkowania. Jednak w warunkach jakie występowały w ostatnich latach taka sytuacja nie miała miejsca (poza przypadkami zastosowania pompy ciepła w budynku, który nie został poddany odpowiedniej termomodernizacji do racjonalnego poziomu strat ciepła).

Gruntowa pompa ciepła

W ostatnich latach dynamicznie rośnie liczba montowanych w Polsce pomp ciepła pozyskujących energię zmagazynowaną w gruncie. Rozwiązanie to jest wybierane przede wszystkim z uwagi na to, że moc pompy ciepła nie spada wraz ze spadkiem temperatury na zewnątrz. Często możliwa jest nawet rezygnacja z okresowej współpracy pompy ciepła z grzałką.

Dobór mocy

Niezbędna jest informacja o stratach ciepła budynku oraz wymaganej temperaturze zasilania instalacji grzewczej (analogicznie jak dla pompy powietrznej). Na tej podstawie projektant wybiera urządzenie, które będzie w stanie ogrzać budynek w trakcie silnych mrozów. Przy czym w zależności od mocy pompy ciepła w danym typoszeregu oraz preferencji inwestorów można przyjąć dwa warianty. Pierwszy to urządzenie o mocy minimalnie wyższej od strat ciepła budynku – ogrzeje ono samodzielnie wnętrza również w trakcie silnych mrozów bez udziału grzałki. Druga opcja to model o mocy nieco niższej, czyli takiej, która pokryje co najmniej 70% strat ciepła. Taka gruntowa pompa ciepła w trakcie silnych mrozów będzie wspomagana grzałką szczytową, ale zapłacimy za nią znacznie mniej.

Odpowiednia wielkość dolnego źródła ciepła

Pompa gruntowa współpracuje z pionowymi sondami lub kolektorem poziomym. Dolne źródło ciepła stanowi swego rodzaju sezonowy magazyn energii, który zimą jest intensywnie wykorzystywany. Długość rur i liczba pętli musi być dostosowana do mocy pompy ciepła i potrzeb energetycznych obiektu. Szacunkowo można przyjąć, że dla domu, który poddano gruntownej termomodernizacji, niezbędne będą odwierty o łącznej głębokości rzędu jednego metra odwiertu na 1 m² powierzchni ogrzewanego budynku. Zatem, aby ogrzać budynek mający 200 m² potrzeba 200 m odwiertów. Oczywiście jest to wyłącznie wartość orientacyjna.

Biorąc zaś pod uwagę kolektor poziomy i dobre warunki gruntowe, niezbędne jest przeznaczenie na ten cel działki co najmniej dwukrotnie większej niż powierzchnia domu jednorodzinnego. W praktyce wielkość i parametry instalacji dolnego źródła dobierane są przez fachowców zawsze na etapie sporządzenia projektu instalacji grzewczej z tego typu rodzajem pompy ciepła.

CO WYBRAĆ – SONDY PIONOWE CZY KOLEKTOR POZIOMY?

Sondy pionowe wybierają inwestorzy, którzy dysponują działką o niewielkiej powierzchni i/lub chcą korzystać z możliwości chłodzenia pomieszczeń w okresie letnim. Kolektor poziomy jest korzystnym rozwiązaniem, gdy dysponujemy działką o dużej powierzchni, a podłoże jest nawodnione. Z pewnością nie warto wybierać tego rozwiązania, gdy na głębokości 1-1,4 m dominuje suchy piasek. Wiązałoby się to wówczas z koniecznością przeznaczenia nawet dwa razy większej powierzchni działki na potrzeby wykonania kolektora poziomego.

Montaż

Gruntową pompę ciepła montuje się najczęściej w pomieszczeniu technicznym. Tego typu urządzenia pracują cicho, ale ze względu na wyższą moc sprężarki nie można ich porównywać do typowej lodówki. W związku z tym warto umieszczać urządzenia z dala od pomieszczeń mieszkalnych.

Dostosowanie instalacji do współpracy z pompą ciepła

Należy sprawdzić (podobnie jak to miało miejsce podczas zamiany starego kotła na nowoczesną powietrzną pompę ciepła) czy instalacja jest przystosowana do odpowiedniego przepływu wody oraz czy wymagana temperatura zasilania nie wpłynie negatywnie na efektywność systemu. W razie potrzeby konieczne będzie podjęcie analogicznych kroków, czyli montaż grzejników o większej powierzchni, opcjonalnie wymiana lub płukanie rur i montaż filtrów. Niekiedy należy również przewidzieć miejsce na zbiornik buforowy.

ZALETY / WADY GRUNTOWEJ POMPY CIEPŁA

+Największą zaletą systemu z pompą gruntową, zwłaszcza współpracującą z sondami pionowymi, jest jej stabilna moc. Dzięki temu nie musimy używać grzałki lub będzie to konieczne dość krótko w ciągu roku. Poza tym efektywność tego modelu nie zależy od temperatury zewnętrznej. Kluczowa jest zawsze tylko temperatura wody w instalacji, którą musi zapewnić urządzenie. Zatem zimą, zwłaszcza podczas mrozów, koszt eksploatacji pompy gruntowej jest niższy niż powietrznej. Ponadto jeszcze w większym stopniu możemy wykorzystać dostępną okresowo tańszą energię elektryczną. Najlepiej tak ustawić sterownik, aby przygotowanie ciepłej wody czy podgrzewanie domu do nieco wyższej temperatury było realizowane tylko w godzinach, gdy możemy pobierać prąd po niższej cenie. Co więcej, system z gruntową pompą we współpracy z sondami może zapewnić również tzw. funkcję chłodzenia pasywnego pomieszczeń. Nie wiąże się to z dużymi wydatkami, a zyskujemy możliwość magazynowania w gruncie energii odprowadzanej z budynku.

-Istotnym ograniczeniem wymiany starego urządzenia na pompę gruntową są wysokie nakłady początkowe związane z koniecznością wykonania instalacji dolnego źródła ciepła (koszt zakupu samych urządzeń, tj. pompy gruntowej i powietrznej są podobne). Poza tym modernizując dom nie zawsze mamy możliwość i chęć wykonywania tak poważnych robót na działce.

Urządzenia na biomasę

Część użytkowników starych kotłów na paliwa stałe bierze pod uwagę jego wymianę na kocioł na pelety lub kocioł zgazowujący drewno. Kolejna opcja to montaż akumulacyjnego piecokominka. Zanim jednak zapadnie ostateczna decyzja, warto sprawdzić, która technologia spełni nasze oczekiwania.

Uwaga! W 14 województwach (na 16) w Polsce obowiązują tzw. uchwały antysmogowe. W skrócie – są to akty prawa miejscowego, zakazujące ogrzewania domów paliwami stałym i nakładające na mieszkańców obowiązek podłączenia do miejskiej sieci ciepłowniczej lub gazowej. Jeśli nie ma takiej możliwości, uchwały umożliwiają – w ramach okresów przejściowych – stosowanie innych urządzeń i instalacji, w tym spełniających wymogi ekoprojektu. I tak np. w województwie pomorskim dopuszczono do wykorzystania biomasę o wilgotności (w stanie roboczym) mniejszej od 20%. Podobnie – na dzień dzisiejszy – wygląda to w kilku innych województwach, poza lubuskim, gdzie brak jest ograniczeń jakościowych odnośnie tego opału. Ale już np. w Warszawie i powiatach ościennych za 4 lata wejdzie zakaz ogrzewania biomasą w budynkach będących w zasięgu sieci ciepłowniczej.

Kocioł na pelety

Spala się w nim drobny brykiet drzewny o średnicy około 6-8 mm. Zaletą tego rozwiązania jest automatyzacja procesu spalania, a także często automatyczne czyszczenie kanałów wymiennika ciepła czy rusztu. Jedyne czynności obsługowe polegają na okresowym uzupełnianiu paliwa i opróżnianiu pojemnika na popiół. Zimą niezbędne będzie wykonanie tych czynności raz na kilka dni. Poza sezonem grzewczym uzupełnienie paliwa będzie konieczne znacznie rzadziej. Kolejny atut to automatyczne rozpalanie paliwa, a potem precyzyjna kontrola procesu spalania. Dzięki temu komfort obsługi jest znacznie wyższy w porównaniu do sposobu eksploatacji starego urządzenia grzewczego. Zwróćmy również uwagę na to, że coraz częściej kotły na pelety są dostępne również w wersji kondensacyjnej, tzn. z możliwością schłodzenia spalin do bardzo niskiej temperatury, a przez to odzyskania dodatkowych ilości energii, które w przypadku standardowego modelu uchodzą do atmosfery. Oznacza to bardzo wysoką sprawność tych modeli.

Kocioł zgazowujący drewno

To kocioł komorowy, w którym należy doprowadzić do rozpalenia niewielkiej ilości paliwa, a następnie uzupełnić komorę spalania. Sam proces spalania jest podzielony na dwa etapy. W pierwszym z nich drewno osiąga wysoką temperaturę, ulega dosuszeniu i w obecności doprowadzanego powietrza uwalniają się z niego gazy palne. Wokół drewna widoczny jest czerwony płomień. Dalej palne gazy trafiają do izolowanej termicznie komory, do której dostarczany jest również drugi strumień powietrza. Tu dzięki oddziaływaniu szczególnie wysokiej temperatury i zmieszaniu palnych gazów z powietrzem dochodzi do ich spalenia i uwolnienia dużej ilości ciepła. Unosi się ono wraz ze spalinami do wymiennika, w którym spaliny oddają ciepło wodzie w instalacji.

Jeśli chodzi o możliwości regulacji procesu spalania, a zwłaszcza mocy, to są one ograniczone. Proste zmniejszenie dopływu powietrza do komory spalania rzeczywiście przyczynia się do redukcji mocy kotła, ale również ma wpływ na jakość procesu spalania (spowodowałoby to obniżenie skuteczności dopalania gazów uwalnianych z drewna). Dlatego w instalacji z kotłem komorowym, zgazowującym dąży się do zapewnienia możliwości optymalnego spalenia paliwa i zakumulowania ciepła w zbiorniku buforowym, który montuje się obok urządzenia. W efekcie ciepło jest sukcesywnie przekazywane do instalacji. Zapewnia to sterownik pogodowy, poprzez zarządzanie pracą zaworu mieszającego.

Uwaga! Zimą niezbędne jest regularne uzupełnianie drewna w komorze kotła. Natomiast wiosną i jesienią zazwyczaj wystarczy rozpalić raz dziennie, czasami raz na dwa dni, napełnić komorę drewnem i w ten sposób zmagazynować taką ilość ciepła, jaka wystarczy do zasilenia instalacji grzewczej i przygotowania ciepłej wody.

Piecokominki

W domach o niedużej powierzchni i zwartej bryle część inwestorów decyduje się również na budowę akumulacyjnego piecokominka. Jest to rodzaj kominka, również z technologią spalania dwustopniowego oraz z możliwością akumulowania energii. Tym razem energia nie jest magazynowana w wodzie w zbiorniku buforowym i instalacji, a w ciężkim wkładzie ceramicznym, który ogrzewają gorące spaliny. Wkład ten później oddaje ciepło do pomieszczeń.

Jaka powinna być moc nowego kotła?

Najczęściej wielkość starych kotłów na paliwa stałe była znacznie zawyżona. Przykładowo w domach o powierzchni 150 m² montowano modele o mocy nawet 25 kW. Natomiast w domu, który został poddany termomodernizacji, powinno dobrać się kocioł na pelety lub zgazowujący drewno o mocy zbliżonej do aktualnych strat ciepła (dane te uzyskamy z audytu energetycznego). W naszym przykładowym budynku po ociepleniu może wystarczyć zastosowanie najmniejszego urządzenia z typoszeregu, czyli o mocy 10-12 kW.

Montaż

Przed podjęciem decyzji o zakupie nowego kotła powinniśmy skonsultować się z wykonawcą instalacji, producentem nowego urządzenia i kominiarzem. W pierwszej kolejności należy określić warunki montażu wkładu stalowego przystosowanego do kontaktu ze spalinami pochodzącymi z kotła na drewno. Jest to ważne, gdyż zawierają one pewne ilości związków chloru, które mogą powodować korozję wkładu kominowego. Sprawdzenia wymaga również przekrój wewnętrzny komina i jego wysokość w kontekście zapewnienia odpowiedniego ciągu kominowego. Jeśli planujemy przesunięcie kotła (czasem ustawienie go w pomieszczeniu obok), wówczas należy skonsultować się z kominiarzem, czy można zapewnić w tym nowym miejscu dopływ odpowiedniej ilości powietrza do procesu spalania oraz czy ewentualne oddalenie kotła od komina nie utrudni odpływu spalin.

Komorowe kotły zgazowujące drewno wymagają zastosowania zbiornika akumulacyjnego o pojemności co najmniej 50 l/kW mocy kotła. Warto zamontować też zbiornik, który umożliwia jednocześnie podgrzanie wody do mycia. Przykładowym rozwiązaniem może być zbiornik buforowy z wężownicą do przepływowego podgrzewania wody użytkowej lub zbiornik buforowy z umieszczonym wewnątrz drugim zbiornikiem przeznaczonym do magazynowania ciepłej wody do mycia.

Kocioł i instalacja powinny być zabezpieczone przed wzrostem ciśnienia zgodnie z instrukcją producenta. Część urządzeń na drewno i pelety jest dopuszczona wyłącznie do stosowania w instalacji otwartej, zaś inne mogą być montowane zarówno w instalacji otwartej, jak i zamkniętej. Modele przeznaczone do montażu w instalacji zamkniętej są wyposażone w układ schładzania na wypadek niekontrolowanego wzrostu temperatury wewnątrz urządzenia. Jest to z reguły wbudowana wężownica oraz zawór termostatyczny, który dopuszcza zimną wodę do wężownicy, po przekroczeniu dopuszczalnej temperatury. Po schłodzeniu kotła woda odpływa do kanalizacji. Jest to proste i skuteczne rozwiązanie. Ważne jednak, aby możliwy był przepływ wody. Jednak taki system nie zapewni ochrony, gdy w domu znajduje się niewielki zbiornik hydroforowy o pojemności, np. 10 l, i nagle wystąpiła przerwa w dostawie energii elektrycznej.

W żadnym przypadku nie należy montować w układzie zamkniętym kotła, którego producent nie dopuszcza takiej możliwości. Wystarczy wówczas zastosować wymiennik ciepła pomiędzy otwartym obiegiem kotła, a zamkniętym obiegiem instalacji grzewczej. Rolę tego typu wymiennika ciepła może pełnić wężownica w zbiorniku buforowym.

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

ZALETY / WADY MONTAŻU URZĄDZEŃ NA BIOMASĘ

+Widoczne różnice w działaniu poszczególnych rozwiązań sprawiają, że kotły na pelety są wybierane przede wszystkim przez osoby, dla których ważny jest komfort eksploatacji i możliwie mała częstotliwość obsługi. Natomiast kotły zgazowujące drewno wybierają głównie inwestorzy dysponujący własnym drewnem lub mający możliwość jego zakupu w niskiej cenie i dla których codzienna obsługa urządzenia grzewczego nie stanowi problemu.

Atutem piecokominków akumulacyjnych jest to, że stanowią one swego rodzaju połączenie źródła ciepła i magazynu energii. Poza tym nie wymagają wykonywania wodnej instalacji grzewczej.

-Wadą kotła na pelety jest brak możliwości pozyskania paliwa nawet, gdy mamy własny las. Wybierając kocioł zgazowujący drewno lub piecokominek akumulacyjny musimy liczyć się z koniecznością ich okresowej obsługi.

Niezależnie, czy wybierzemy kocioł na pelety, kocioł zgazowujący drewno, czy piecokominek akumulacyjny, latem przygotowanie ciepłej wody do mycia najprościej będzie zrealizować za pomocą innego urządzenia, np. pompy ciepła powietrze-woda do podgrzewania wody użytkowej.