Ogrzewanie podłogowe – dlaczego warto wykorzystać jego zalety? (2). Ciepło zakumulowane

zobacz artykuł w wersji pdf  pdf  pdf 

Wcześniej jednak kilka słów o technicznej stronie prawidłowego wykonania ogrzewania podłogowego, akumulacyjnego.

W pierwszej kolejności należy obliczyć projektowe zapotrzebowanie na moc cieplną. Ciepło zakumulowane w płycie betonowej przez maksymalnie 10 godzin pracy systemu akumulacyjnego musi wystarczyć do ogrzania pomieszczeń także przez pozostałe 14 godzin. Całkowitą moc systemu akumulacyjnego obliczamy wg wzoru:  P = Q * 24 * 1,20/t,

gdzie:
Q – obliczone straty ciepła budynku [W],
t – czas trwania II taryfy [h],
1,2 – współczynnik bezpieczeństwa.

Konstrukcja podłogi powinna składać się od dołu z następujących warstw:
* podłoże betonowe lub strop,
* izolacja przeciwwilgociowa,
* izolacja termiczna,
* siatka montażowa (przy układaniu przewodów grzejnych),
* przewody grzejne lub rury wodne,
* gładź betonowa z czujnikiem temperatury podłogi,
* posadzka.

Jak widać, sama konstrukcja podłogi przy ogrzewaniu akumulacyjnym nie odbiega od standardu. Jedynym elementem, który tu należy dobrać i właściwie oszacować, jest grubość gładzi betonowej. Zależy ona od następujących czynników:
* jednostkowej powierzchniowej straty ciepła budynku [W/m2],
* czasu trwania II taryfy w godzinach popołudniowych,
* rodzaju wykończenia podłogi,
* konstrukcji budynku (wg tabeli 1).

Wszystkie te zależności zostały ujęte w postaci nomogramu (rys. 3), z którego możemy odczytać, jaką  grubość płyty betonowej należy zastosować.

Przykład:
* zapotrzebowanie na moc cieplną  Q = 5070 W,
* powierzchnia budynku S = 100 m2,
* czas trwania tzw. II taryfy: 10 godzin, w tym 2 godziny po południu,
* konstrukcja budynku ciężka.

Całkowita moc systemu akumulacyjnego wyniesie: 5070 W * 24 * 1,20/10 = 14602 W.

Jednostkowe zapotrzebowanie na moc cieplną wynosi: 14602 W/100 m2 = 146 W/m2.

Obliczanie grubości płyty grzejnej:
* straty ciepła na 1 m2 powierzchni budynku – 5070 W/100 m2 = 51 W,
* czas trwania II taryfy – 10 godzin,
* rodzaj posadzki – terakota,
* konstrukcja budynku – ciężka.

Posługując się nomogramem, odczytujemy grubość płyty betonowej – 9 cm (na nomogramie, pokazano ten przypadek przerywanymi liniami).
Do sterowania systemem akumulacyjnym można zastosować wiele różnych rozwiązań – od zwykłych, programowalnych termostatów z czujnikami podłogowymi,  poprzez użycie sterownika centralnego wraz z regulatorami ładowania (rys. 4), aż po zastosowanie sterowników programowalnych PLC stosowanych w systemach domów inteligentnych. Najprostszym i najtańszym rozwiązaniem jest to pierwsze, lecz nie daje nam 100% pewności, że system będzie energooszczędny. Dlatego to rozwiązanie można polecić tylko do małych powierzchni akumulacyjnych. Rozwiązanie pośrednie polega na tym, że sterownik centralny rejestruje średnią temperaturę zewnętrzną oraz kierunek zmiany temperatury za pomocą czujnika pogodowego. Rozpoznaje również okresy występowania II taryfy na podstawie sygnału przesyłanego np. przez zegar lub zakład energetyczny. Regulator ładowania wyposażony jest w czujnik ciepła resztkowego i monitoruje temperaturę posadzki. Sterownik centralny po odebraniu sygnału o dostępności II taryfy, uwzględniając temperaturę zewnętrzną, kierunek zmiany temperatury oraz wymaganą ilość ciepła, którą należy zakumulować na podstawie informacji regulatora ładowania o cieple resztkowym z dnia poprzedniego, określa czas pracy, moment  włączenia i wyłączenia systemu w czasie, w którym dostępna jest tania energia. Sterownik centralny może sterować 100 regulatorami ładowania. Ten system jest bardzo skuteczny i wydajny, aczkolwiek z uwagi na sterowanie wyłącznie mocą systemu grzejnego nie mamy informacji o konkretnej temperaturze w danym pomieszczeniu. Jeśli jednak komuś zależy, aby mieć możliwość ustawienia konkretnej temperatury wewnętrznej, może zdecydować się na 3 sposób sterowania. Wtedy najlepiej zastosować sterownik PLC z systemem czujników pogodowych, powietrznych i podłogowych, przekaźnika do sterowania obwodami grzejnymi i dodatkowego zewnętrznego panelu sterującego. Ten system zapewni nam pełen komfort użytkowania i wykorzystania taniej energii elektrycznej w nocnej taryfie.

Na początku artykułu wspomniałem, że system ogrzewania podłogowego jest bardziej popularny w budynkach mieszkalnych, a sporadycznie stosowany w innych obiektach, np. przemysłowych, sakralnych, halach magazynowych itp. Trudno jest mi to zrozumieć, bo gdy spojrzymy na równomierny rozkład temperatury przy ogrzewaniu podłogowym, który jest zbliżony do idealnego rozkładu ciepła, nasuwa mi się pytanie – dlaczego z tego nie korzystamy? Czego się boimy?

Przecież obecna wiedza i technologia ułatwiają nam zastosowanie tego systemu grzejnego, który tym bardziej jest efektywny, gdy mamy do czynienia z wysokimi pomieszczeniami. Hale magazynowe, produkcyjne, kościoły, cerkwie i inne wysokie obiekty to idealne budynki, aby stosować ogrzewanie podłogowe, a tym bardziej ogrzewanie podłogowe akumulacyjne.

Ciepło w tym systemie od dołu przemieszcza się równomiernie ku górze i tym sposobem tam, gdzie potrzebujemy, czyli do wysokości 1,5-2 m, mamy efektywne wykorzystanie energii cieplnej, za którą płacimy. Prawa fizyki mówią nam, że ciepło unosi się zawsze ku górze. Gdy zastosujemy ogrzewanie za pomocą tak popularnych grzejników konwekcyjnych czy też ogrzewanie strumieniem powietrza zawsze to ciepło będzie z jego źródła unosiło się ku górze i  zapewniało komfort tylko w jego pobliżu.  W dalszych miejscach mamy zmienny rozkład temperatury w pomieszczeniu, często z najwyższą temperaturą pod sufitem, czyli tam, gdzie nie jest to potrzebne. Istnieje oczywiście system ogrzewania przy pomocy promienników ciepła, jednak sprawdza się on tylko tam, gdzie potrzebujemy ogrzać nie całe pomieszczenie, lecz tylko wyznaczone punkty, np. stanowiska pracy.

Jak widać, warto wykorzystać ten od wieków stosowany (już w czasach rzymskich), aczkolwiek zapomniany,  system ogrzewania podłogowego. Należy powierzyć jego wykonanie fachowcom, którzy  znają się na rzeczy i zaprojektują wszystko tak, aby w przyszłości mieszkało się tanio i komfortowo.

Wspomnę przy tej okazji, że ogrzewanie podłogowe nie służy tylko i wyłącznie do ogrzewania  budynków. Z powodzeniem wykorzystuje się tego typu ogrzewanie jako system antyoblodzeniowy na zjazdach do garaży, schodach, rampach, chodnikach, parkingach, a nawet boiskach piłkarskich.  Warto wiedzieć, że coś takiego istnieje i zastosować, aby uniknąć np. wjechania samochodem w bramę garażową ze stromego zjazdu lub poślizgnięcia się na stopniach schodów.

To nie jest jednak temat tego artykułu, dlatego też wracam do przedstawienia kosztów ogrzewania domu mieszkalnego energią elektryczną, a każdy będzie mógł ocenić osobiście, czy system akumulacyjny jest tani i czy warto go zastosować?

Oto dane użytkowania domu jednorodzinnego opartego na fakturach z Zakładu Energetycznego, znajdującego się pod Białymstokiem, a więc w chłodnym rejonie Polski, w latach 2010/2011 i 2011/2012:

Szczegółowe rozliczenie zużycia całej energii elektrycznej w sezonie grzewczym 2010/2011

Od 11.10.2010 – 20.04.2011 (191 dni)

Dane obiektu:

Dom jednorodzinny z garażem i poddaszem użytkowym w konstrukcji murowanej

Powierzchnia domu: 205 m2,

Ogrzewanie podłogowe na pow. 111 m2, piece akumulacyjne na pow. 94 m2

Powierzchnia garażu: 18 m

Izolacja ścian: styropian 15 cm

Izolacja dachu: wełna mineralna 25 cm

Izolacja podłogi: styropian 10 cm

Okna o współczynniku k=1,1. W tym są duże przeszklenia w salonie o powierzchni ok. 30 m2

Średnia temperatura w domu: 19,5ºC

Moc grzejna zainstalowanych urządzeń:

akumulacyjne ogrzewanie podłogowe:

10,2 kW

piece akumulacyjne

14 kW

ogrzewacz wody 200 L

2,4 kW

Całkowite koszty zużycia energii w sezonie grzewczym (191 dni)

STREFA

okres

Ilość

Stawka

Suma

nocna

11.10 – 31.12

7595

0,25 zł

1 898,75 zł

nocna

01.01 – 20.04

10433

0,27 zł

2 816,91 zł

dzień

11.10 – 31.12

225

0,60 zł

135,00 zł

dzień

01.01 – 20.04

625

0,65 zł

406,25 zł

opłaty stałe

11.10 – 31.12

1,6

16,45

26,32

opłaty stałe

01.01 – 20.04

4,7

15,87

74,589

RAZEM:

5 357,82 zł

Koszty eksploatacji wraz z ogrzewaniem wody użytkowej:

1 260,60 zł

Całkowity koszt ogrzewania domu

4 097,22 zł

Koszty eksploatacji poszczególnych urządzeń grzejnych:

akumulacyjne ogrzewanie podłogowe:

1843,89 zł

piece akumulacyjne

2 253,33 zł

W trakcie sezonu grzejnego spalono w kominku około 4 m3 drzewa. Sterowanie ogrzewaniem podłogowym akumulacyjnym przy pomocy sterownika centralnego i regulatorów ładowania.

Szczegółowe rozliczenie zużycia całej energii elektrycznej w sezonie grzewczym 2011/2012

Od 09.10.2011 – 11.04.2012 (184 dni)

Moc grzejna zainstalowanych urządzeń:

akumulacyjne ogrzewanie podłogowe:

10,2 kW

piece akumulacyjne

14 kW

ogrzewacz wody 200 L

2,4 kW

Całkowite koszty zużycia energii w sezonie grzewczym (184 dni)

STREFA

okres

Ilość

Stawka

Suma

nocna

09.10 – 31.12

4774

0,27 zł

1 288,98 zł

nocna

01.01 – 11.04

10705

0,28 zł

2 997,40 zł

dzień

09.11 – 31.12

234

0,65 zł

152,10 zł

dzień

01.01 – 11.04

459

0,69 zł

316,71 zł

opłaty stałe

09.11 – 31.12

1,6

16,45

26,32

opłaty stałe

01.01 – 11.04

3,5

15,01

52,535

RAZEM:

4 834,05 zł

Koszty eksploatacji wraz z ogrzewaniem wody użytkowej:

1 118,00 zł

Całkowity koszt ogrzewania domu

3 716,05 zł

Koszty eksploatacji poszczególnych urządzeń grzejnych:

akumulacyjne ogrzewanie podłogowe:

1 672,45 zł

piece akumulacyjne

2 043,60 zł

W trakcie sezonu grzejnego spalono w kominku około 4 m3 drzewa.

Sterowanie ogrzewaniem podłogowym akumulacyjnym przy pomocy sterownika centralnego i regulatorów ładowania.

Ogrzewanie

Koszt instalacji całego systemu grzejnego akumulacyjnego (ogrzewanie podłogowe i piece akumulacyjne) ze sterowaniem i z ogrzewaczem wody wyniósł  20 700 zł brutto.

Należy tu podkreślić, że z wkładu kominkowego użytkownik korzystał w celach rekreacyjnych,  sporadycznie, co dało mu dodatkowe, aczkolwiek niewielkie, oszczędności w zużyciu energii.  Pomimo tego, że dom nie posiada najwyższych parametrów termoizolacyjnych (tylko 15 cm na ścianie i 10 cm w podłodze), to i tak uzyskano zadowalające wyniki za ogrzanie takiej powierzchni.  Obecnie domy z dobrą izolacją termiczną, aczkolwiek nie tzw. domy pasywne, są już wykonywane z izolacją termiczną ścian na poziomie 20 cm, dachu 35 cm i podłogi 15 cm.

Mimo tego, że w roku 2011/2012 wzrosły nieznacznie ceny energii elektrycznej w nocnej taryfie,  koszty eksploatacyjne były mniejsze niż w roku 2010/2011. Powodem była łagodniejsza zima i wysezonowanie domu (użytkowany 2 lata, czyli jego pierwotna wilgotność się ustabilizowała). Widać też, że elektryczne ogrzewanie podłogowe akumulacyjne jest tańsze w eksploatacji niż to oparte na piecach akumulacyjnych, pomimo większej powierzchni do ogrzania. Powodem są zalety ogrzewania podłogowego, czyli duża powierzchnia grzejna i zbliżony do  idealnego rozkład temperatury. Dom o powierzchni użytkowej 205 m2 można ogrzać przy pomocy energii elektrycznej, z zastosowaniem akumulacji w cenie poniżej 4 tys. zł za sezon grzejny, trwający w Białymstoku ok. pół roku, co po przeliczeniu na miesiąc wychodzi średnio ok. 650 zł w sezonie grzejnym, czyli 3 zł/(m2 * miesiąc) w sezonie grzejnym. Uważam to za dobry wynik, a mógłby być jeszcze lepszy, gdyby dom był wykonany z lepszą izolacją termiczną lub gdyby znajdował się w innej strefie klimatycznej Polski. Do tego mamy pełen komfort użytkowania, nie jest potrzebna żadna kotłownia (zmniejszamy koszt wykonania domu), a co najważniejsze – czas na tzw. „dokładanie do pieca” możemy przeznaczyć na dużo pożyteczniejsze zajęcia.

Jacek Karpiesiuk

Prenumerata Magazynu Instalatora

Dodaj komentarz

Twój adres email nie zostanie opublikowany. Pola, których wypełnienie jest wymagane, są oznaczone symbolem *

Ta strona korzysta z ciasteczek (cookies) Więcej informacji

Ustawienia plików cookie na tej stronie są włączone na "zezwalaj na pliki cookie", aby umożliwić najlepszy z możliwych sposób przeglądania. Jeśli w dalszym ciągu chcesz korzystać z tej strony, bez zmiany ustawienia plików cookie lub kliknięciu przycisku "Akceptuję", a następnie użytkownik wyraża zgodę na to.

Zamknij