Ogrzewanie budynków sakralnych. Pompa w kościele

zobacz artykuł w formie pdf zobacz pdfa zobacz pdfazobacz pdfa

Budynki sakralne przez swoją dużą kubaturę i wysokość, ciężką budowę oraz dużą ilość przeszkleń charakteryzują się dość dużym zapotrzebowaniem na ciepło. Dzieje się tak pomimo względnie niskich wymaganych temperatur wewnątrz budynku. Pewnym problemem jest także nieregularność w utrzymywaniu temperatur, np. ogrzewanie kościoła tylko na czas nabożeństw, przez co tylko pozornie zmniejsza się zapotrzebowanie na ciepło. W rzeczywistości duże wahania temperatur wymagają dużych nakładów energii i zwiększają koszty.

Systemy ogrzewania

Promiennikowe ogrzewanie miejscowe – najczęściej lokalizowane są pod ławkami. Do niewątpliwych zalet należy względna prostota montażu oraz minimalna ingerencja w budowę kościoła. Praktycznie poza zasilaniem elektrycznym do promienników nic więcej nie jest potrzebne. Minusem jest przede wszystkim mały komfort dla osoby siedzącej w ławce. Koszty użytkowania mogą być skrajnie różne i będą zależały od częstotliwości załączania. Promiennikowe ogrzewanie stosuje się także jako tzw. strefowe i spotyka się wszędzie tam, gdzie należy ogrzewać sporą powierzchnię, a brak jest miejsc, gdzie można ukryć miejscowe promienniki. Promienniki strefowe lokalizowane są zwykle na ścianach i filarach, co jest z pewnością wyraźną ingerencją w budynek kościoła zmieniającą jego wizerunek. Promienniki zapewniają dość szybkie efekty pracy, jednak komfort jest daleki od ideału – ogrzewanie jest od góry do dołu, im bliżej promienników się znajdujemy, tym jest cieplej. Źródłem energii dla tego systemu jest energia elektryczna, a więc niestety najdroższe źródło energii.

Innym systemem grzewczym spotykanym w kościołach są grzejniki kanałowe. Ciepłe powietrze kanałami jest kierowane ku wiernym, ruchy powietrza są niewielkie, więc niemal nieodczuwalne. Wykonanie takiego systemu ogrzewania wymaga ingerencji w strukturę budynku, ale system po montażu jest niemal niewidoczny. Korzystne jest tutaj kierowanie ciepła ku górze. Do zasilania tego systemu można użyć bezpośrednio energii elektrycznej lub poprzez system wodny zastosować kocioł grzewczy opalany paliwami kopalnymi. Pompa ciepła również znajdzie tutaj zastosowanie, jednak z uwagi na wyższe wymagane temperatury pracy nie będzie to rozwiązanie korzystne. Przykładem takiej realizacji jest kościół parafii pw. Przemienienia Pańskiego w Kielcach, gdzie jako źródło ciepła zastosowano kocioł gazowy o mocy 60 kW (fot. 1).

Ogrzewanie w kościele

Ostatnim systemem ogrzewania jest ogrzewanie płaszczyznowe, podłogowe. System wymaga dużej ingerencji w strukturę budynku, ponieważ konieczny jest montaż systemu rur wody grzewczej w podłodze lub zastosowanie elektrycznych mat grzejnych. Gwarantuje stałe temperatury na całej powierzchni, wysoki komfort osób przebywających w kościele, a niskie temperatury pracy nie powodują ruchów powietrza. Po zakończeniu montażu system jest zupełnie niewidoczny. Decydując się na takie rozwiązanie ze względów ekonomicznych, warto wybrać się systemy wodne.

Szacuje się, że na jednego wiernego wymagana jest ilość energii od 0,3 kWh/rok w górę zależnie od wielkości kościoła. Dla łatwego zobrazowania kosztów z różnych źródeł ciepła i dla różnych zastosowanych paliw przyjęto wyznacznik 1000 wiernych i średniego zapotrzebowania ciepła 0,4 kWh/rok/osobę. Oczywiście szacowanie obarczone jest sporym błędem i zakłada użytkowanie, prowadzenie nabożeństw i uroczystości średnio 52 h/tydzień. Im krótszy jest czas „użytkowania” kościoła, tym wartość energii na jednego wiernego będzie rosła.

Gaz ziemny jako często stosowane paliwo z tzw. czystych paliw jest najtańszy. Możliwe zastosowania? Ogrzewanie grzejnikowe, podłogowe, nadmuchowe. To samo tyczy się ogrzewania olejem i gazem płynnym. Kotłownie na węgiel znajdują zastosowanie w instalacjach o wysokim parametrze pracy: grzejniki i nadmuch spotykane są w kościołach o niewielkiej powierzchni i zlokalizowanych w małych miejscowościach. Ogrzewanie elektryczne, a więc promienniki, to z kolei duży koszt eksploatacyjny przy najniższych kosztach inwestycyjnych. Nie można jednak definitywnie powiedzieć, że ogrzewanie elektryczne promiennikami jest najdroższe – będzie to zależało od czasu pracy takiego systemu – tutaj najczęściej trzeba znaleźć kompromis pomiędzy kosztami a komfortem.

Najniższe koszty eksploatacyjne przy jednocześnie najwyższym komforcie można uzyskać przez zastosowanie wodnego ogrzewania płaszczyznowego, podłogowego, gdzie źródłem ciepła jest pompa ciepła. Pompa ciepła typu powietrze/woda również będzie miała tutaj zastosowanie, zwykle jednak przy ogrzewaniu kościołów o niewielkich powierzchniach.

Krótko o PC

Pompy ciepła są urządzeniami, które czerpią energię wprost ze środowiska i przekazują ją do instalacji grzewczej. Obecne na rynku są w stanie wykorzystać energię zmagazynowaną w ziemi, wodach gruntowych lub powietrzu. Do podjęcia pracy pompa ciepła wymaga energii elektrycznej potrzebnej głównie do napędu sprężarki. Energia elektryczna włożona do pompy ciepła zamieniana jest na energię mechaniczną sprężarki, co pozwala na uzyskanie 3-, 4-, 5-krotnie więcej energii w postaci ciepła. Zatem energię, którą pozyskują z elektrowni, wielokrotnie powiększają, uzyskując na wyjściu energię cieplną. Pompy ciepła w sposób bardziej efektywny wykorzystują energię pierwotną, przyczyniając się do redukcji emisji substancji szkodliwych do atmosfery. Komisja Europejska zobowiązała Polskę do korzystania ze źródeł odnawialnych. Do tej pory, mówiąc o urządzeniach odnawialnych źródeł energii, miano na myśli energię słoneczną, wiatrową i wodną. Zgodnie z najnowszą dyrektywą także pompy ciepła stają się źródłem energii zielonej.

Przykłady realizacji

W większości instalacje z pompą ciepła oparte są o pompy ciepła korzystające z ciepła gruntu. Dolne źródło stanowią odwierty pionowe o średnicy kilkunastu centymetrów, do których wprowadzone są rury (sondy). Rurami przepływa czynnik niezamarzający, który odbiera ciepło od ziemi i transportuje je do pompy ciepła. Miejsca wykonywania odwiertów po zakończeniu prac nie są widoczne. Mogą być przykryte choćby kostką brukową. Jedyną widoczną częścią jest studzienka, gdzie wszystkie rury są podłączane do wspólnego kolektora.

Pomieszczenie, gdzie stoją pompy ciepła, nie musi spełniać wymogów pomieszczenia kotłowni. Wymagana kubatura pomieszczeń w większości przypadków jest spełniona, zalecana jest wentylacja pomieszczeń i nic nie stoi na przeszkodzie, aby zastosować wentylację mechaniczną, brak jest też substancji palnych, przez co w całości niwelowane jest zagrożenie pożarowe. I to co najważniejsze – niepotrzebny jest komin. Kotłownia/pompownia nie jest widoczna z zewnętrz i nie daje o sobie znać w czasie pracy. Średni generowany hałas na poziomie ~45 dB to odgłos cichej rozmowy.

* Katedra Oliwska w Gdańsku – budowla ma przeszło 800 lat. Znajduje się obecnie na pierwszym miejscu listy „7 cudów Trójmiasta”. W roku 2009 zdecydowano się na jej renowację i konserwację. Instalację grzewczą oparto o pompę ciepła wykorzystującą ciepło gruntu, a ciepło przekazywane jest do instalacji ogrzewania podłogowego (fot. 2).

Ogrzewanie w kosciele

Pompa ciepła generuje moc cieplną na poziomie 55 kW, podczas gdy pobierana z sieci elektrycznej moc wynosi 12,9 kW (wartości podane zgodnie z obowiązującą w tym czasie normą EN255). Dolne źródło stanowi 16 odwiertów o głębokości 115 metrów każdy, a więc w sumie 1840 metrów. Wykonanie dolnego źródła wiąże się z koniecznością wiercenia w ziemi, a prace niestety powodują dość spore zamieszanie – potrzebne jest miejsce na postawienie maszyny (zwykle na podstawie samochodu ciężarowego) oraz wykonanie dołów, do których wypłukiwany będzie urobek. Specjalistyczny sprzęt wykonuje średnio jeden odwiert dziennie. Miejsce prowadzenia przewodów oraz samego otworu jest po wykonaniu zadania niewidoczne. 50 kW mocy grzewczej pompy ciepła pracuje na potrzeby ogrzewania podłogowego zlokalizowanego pod ławkami dla wiernych. Ogrzewana jest podłoga pod ławkami nawy głównej, prezbiterium oraz kaplica. Prace wymagały usunięcia istniejącej podłogi, ułożenia rury, zalania wylewką oraz przykrycia kolejną warstwą specjalnie sprowadzonego kamienia. Ogrzewanie utrzymuje przyjemne temperatury i, co ważne, jest niemal stałe przez cały rok.

* Parafia pod Wezwaniem Chrystusa Jedynego Zbawiciela w Swarzędzu. Prace można po kolei śledzić na stronie internetowej parafii, gdzie krok po kroku dokumentowane były kolejne etapy prac od rozpoczęcia budowy w 2003 r. po instalację pompy ciepła w roku 2008. Źródło ciepła stanowią 4 pompy ciepła o łącznej mocy 130 kW. Moc „wyciągana” z ziemi to 101 kW pozyskiwanych dzięki 16 odwiertom po 125 m każdy. Łącznie 2 km rur w ziemi. Odbiornikami ciepła są systemy ogrzewania podłogowego na terenie kościoła oraz parafii, a także system przygotowania ciepłej wody użytkowej. Ponieważ kościół budowany był od początku, nie było kłopotu, aby w projekcie uwzględnić system rur w podłodze (fot. 3).

Ogrzewanie

* Bardzo ciekawy przykład stanowi kościół pod wezwaniem św. Floriana w Naroku. Od wielu lat trwała dyskusja, czym go ogrzewać. Niemal zawsze pojawiał się temat kosztów eksploatacji oraz lokalizacji urządzenia grzewczego. Kościół nie ma żadnego pomieszczenia, które można wykorzystać na kotłownię, nie ma też przewodu spalinowego (komina), a dodatkowo znajduje się na skrzyżowaniu dwóch dróg i pozyskanie pozwolenia na budowę takiego pomieszczenia przy kościele było niezwykle trudne. Jedyne, jak się wydawało, rozwiązanie to bardzo kosztowne podpiwniczenie kościoła, ale zebranie tak dużych funduszy znacznie przekraczało możliwości parafii. Pojawił się więc pomysł na wykorzystanie pompy ciepła i nieużywanego pomieszczenia w (uwaga!) w wieży kościoła. W ślad za tym pomysłem pojawiło się ogrzewanie podłogowe. Dla zminimalizowania kosztów inwestycyjnych i potem eksploatacyjnych ogrzewane jest prezbiterium i część kościoła pod ławkami. Przewidywany przed montażem koszt eksploatacyjny to 12-15 zł dziennie – wyliczenia na razie się potwierdzają.

Podsumowanie

Ogrzewanie kościołów jest realizowane na wiele sposobów. Każde rozwiązanie niesie za sobą zarówno zalety, jak i wady. Jeżeli jedynym kryterium jest cena inwestycyjna, to warto skierować się ku ogrzewaniu elektrycznemu z wykorzystaniem promienników. Chcąc jednak zapewnić najniższe koszty eksploatacyjne i przy okazji bardzo duży komfort dla wiernych, koniecznie trzeba rozważyć wodne ogrzewanie płaszczyznowe z pompą ciepła. Pompa ciepła musi jednak zostać precyzyjnie dobrana, a w szczególności jej dolne źródło ciepła – warto porównać wielkości odwiertów dla przykładów podanych powyżej z Gdańska i Swarzędza. Niemal dwukrotnie mniejsza pompa ciepła w Gdańsku wymaga podobnej ilości odwiertów co ta w Swarzędzu. Zawsze dolne źródło, a więc np. odwierty, liczone jest precyzyjnie zależnie od wymaganego zapotrzebowania na energię. Ogrzewanie wodne powinno utrzymywać temperaturę wewnątrz kościoła z małymi wahaniami. Należy więc je stosować w kościołach często odwiedzanych.

Dawid Pantera

Źródła zdjęć:

Fot. 1. Salon Firmowy Viessmann – Marcoterm, Kielce.

Fot. 2. Zdjęcie autora.

Fot. 3. Strona internetowa parafii www.chjz.archpoznan.org.pl.

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