Jednym ze sposobów zapewnienia ciepłej wody użytkowej (c.w.u.) w budynkach mieszkalnych czy też użyteczności publicznej jest użycie do jej podgrzania energii elektrycznej. Jest to szczególnie wygodne w miejscach, w których nie mamy dostępu do sieci ciepłowniczej lub gazowej lub tam, gdzie nieopłacalne jest uruchamianie lokalnego systemu ogrzewania tylko w celu podgrzania wody.

Zaletą systemów elektrycznych stosowanych do podgrzewania c.w.u. jest niski koszt instalacji związanej z ich montażem. Co prawda jest to okupione może większymi kosztami eksploatacji (chociaż nie zawsze tak musi być), lecz reasumując może być to interesująca alternatywa dla zapewnienia sobie komfortu wynikającego z kąpieli w wannie lub pod prysznicem w strumieniach ciepłej wody bez konieczności rozpalania ognia i późniejszego wynoszenia popiołu z palenisk opalanych węglem lub drewnem.

Systemy ogrzewania elektrycznego wody należy podzielić na dwie kategorie: systemy ogrzewania pojemnościowe, gdy ogrzewamy za pomocą grzałki elektrycznej lub pomp ciepła wodę w zbiorniku, która później jest rozprowadzana rurami do punktów czerpania, oraz systemy ogrzewania przepływowe, gdy podgrzewamy dokładnie tyle wody, ile jest w danym momencie potrzebne i grzałka elektryczna jest załączana jedynie w momencie poboru c.w.u.

Każdy z tych systemów ma swoje wady i zalety, które poniżej postaram się pokrótce omówić.

Podgrzew pojemnościowy

W przypadku systemu pojemnościowego wykorzystujemy zbiorniki wyposażone w grzałki elektryczne o mocy 2-3 kW – popularnie zwane bojlerami elektrycznymi lub – bardziej poprawnie – pojemnościowymi ogrzewaczami elektrycznymi. Pojemność podgrzewacza dopasowuje się do liczby osób mieszkających w domu oraz od preferencji użytkowników.

W przypadku oszczędnego gospodarowaniem ciepłą wodą, wystarczy jej zapas w ilości 15-30 l na osobę. Czyli dla rodziny czteroosobowej pojemność zasobnika powinna wynosić co najmniej 60 l. Jeśli jednak wymagamy, aby ciepłej wody zawsze było pod dostatkiem, to powinniśmy przewidzieć 30-60 l na osobę. W takim przypadku dla czteroosobowej rodziny zasobnik powinien mieć pojemność 120-240 l. (120-240 l/rodzinę)

Powyższe wyliczenia zostały dokonane przy założeniu, że temperatura wody w zbiorniku osiąga co najmniej 45°C i podczas korzystania miesza się ją z wodą zimną (w baterii czerpalnej).

Do podstawowych zalet elektrycznych ogrzewaczy pojemnościowych należy prostota ich montażu oraz możliwość zastosowania do ogrzewania wody tańszej energii elektrycznej pobieranej w okresie nocnym. Dzięki zastosowaniu w podgrzewaczach pojemnościowych grzałek elektrycznych małej mocy można je przyłączyć do standardowej instalacji elektrycznej bez konieczności jej dostosowywania do zwiększonego poboru energii elektrycznej. Znacząco redukuje to koszty ich montażu.

W przypadku gdybyśmy chcieli wykorzystać benefity płynące z zastosowania tańszej energii, tzw. nocnej, dobrze jednak przyłączyć je do oddzielnego obwodu elektrycznego wyprowadzonego z domowej rozdzielni i sterowanego zegarem załączającym taryfę „nocną”. Ale czy w każdym przypadku jest to opłacalne ?

Taryfy z prądem

Dochodzimy tutaj do punktu, w którym należy wyjaśnić, co to są taryfy sprzedaży energii elektrycznej i od czego zależą. Zapotrzebowanie na energię elektryczną nie jest jednakowe przez cała dobę. Jednocześnie energii elektrycznej nie da się w prosty sposób magazynować. Dlatego też cena energii oferowana przez producentów zmienia się w zależności od pory dnia.

Najtańsza jest w okresie, gdy zapotrzebowanie na nią jest najmniejsze, najdroższa w okresie szczytu. W przypadku odbiorców indywidualnych, o małym zużyciu energii elektrycznej, trudno byłoby rozliczać się według cen chwilowych, dlatego dostawcy energii elektrycznej wprowadzili szereg taryf, według których rozliczana jest sprzedaż energii elektrycznej, uwzględniających zmienność cen energii w trakcie doby.

Wyboru taryfy dla gospodarstw domowych możemy dokonać spośród przypisanej do tego typu odbiorców energii elektrycznej grupy taryfowej oznaczonej najczęściej literą G i cyframi oraz symbolami dodatkowymi, np. G11, G12, G12w itp.

Jaki mamy wybór i którą taryfę warto wybrać?

G11 – najpopularniejsza, uniwersalna taryfa dla standardowego użytkowania energii w gospodarstwie domowym. Cechą charakterystyczną jest stała cena energii elektrycznej we wszystkie dni i wszystkie godziny doby. Wybieramy ją wówczas, gdy nie korzystamy z energii elektrycznej do ogrzewania mieszkania czy przygotowywania ciepłej wody, a zasilamy jedynie standardowe odbiorniki – oświetlenie, lodówkę, pralkę, zmywarkę, sprzęt RTV.

G12 – jest to taryfa umożliwiająca rozliczanie zużytej energii elektrycznej w dwóch strefach czasowych doby. Zazwyczaj niższa taryfa (o ok. 50%) obowiązuje przez 10 godz. w ciągu doby, z czego 8 godz. w okresie od 21:00 do 7:00 i 2 godz. w okresie od 13:00 do 16:00. W pozostałych godzinach energia elektryczna jest nieco droższa niż energia w taryfie G11.

Taryfy weekendowe – niektóre Zakłady Energetyczne oferują zmodyfikowaną taryfę G12w, w której z tańszej ceny energii możemy korzystać od poniedziałku do piątku w określonych godzinach (przeważnie, podobnie jak w tradycyjnej G12, przez 10 godz. w ciągu doby, z czego 8 godzin w okresie od godz. 22:00 do 6:00 i 2 godz. w okresie od 13:00 do 15:00) oraz dodatkowo przez cały weekend, czyli od 22:00 w piątek do 7:00 w poniedziałek oraz dni ustawowo wolne od pracy.

Analiza zapotrzebowania na energię elektryczną w ciągu doby oraz dobór odpowiedniej taryfy ma ogromne znaczenie dla efektów ekonomicznych. Należy pamiętać, że cena płacona za energię elektryczną w okresie szczytu, przy taryfach oferujących niższe ceny energii w okresie pozaszczytowym (nocnym), jest wyższa w porównaniu do ceny energii w taryfie całodobowej.

Dlatego też wolumen zużycia energii elektrycznej w okresie tańszej taryfy powinien być odpowiednio większy od ilości energii zużytej w okresie droższej taryfy, tak aby całe przedsięwzięcie okazało się opłacalne.

Uproszczona analiza wykazuje (w zależności od dostawcy energii wartości te mogą się trochę różnić) konieczność zużycia min. 75% energii w okresie tańszym i 25% w okresie droższym, aby uzyskać dodatni efekt ekonomiczny wynikający ze zmiany taryfy na dwustrefową.

Dlatego też w przypadku ogrzewaczy pojemnościowych należy tak dobrać ich pojemność, aby ilość zgromadzonej wody ogrzanej w trakcie obowiązywania tańszej taryfy pokryła zapotrzebowanie na nią w ciągu całego dnia, bez konieczności uzupełniania zapasu w ciągu dnia (pamiętajmy jednak o dodatkowych 2 godzinach tańszej energii zazwyczaj w okresie dnia).

W zależności od klasy wykonania ogrzewacza pojemnościowego i zastosowanej izolacji należy również uwzględnić straty ciepła przez obudowę ogrzewacza – przy zastosowaniu nowoczesnych izolacji są one dość niewielkie < 1,65 kWh na dobę dla podgrzewacza o pojemności 100 l.

Podgrzew przepływowy

W przypadku ogrzewaczy c.w.u. przepływowych energia elektryczna zużywana jest jedynie w momencie uruchomienia ogrzewacza, czyli otwarcia zaworu z ciepłą wodą. Jest to niewątpliwie zaleta, bo unikamy tutaj strat związanych z przechowywaniem ciepłej wody w zbiorniku, lecz z drugiej strony szybkie podgrzanie wody do wymaganej temperatury wymaga dostarczenia dużej ilości energii elektrycznej w krótkim czasie, a to wymaga odpowiednio dobranej i wykonanej instalacji elektrycznej.

Nie zawsze jest to łatwe do wykonania i przeważnie wiąże się z koniecznością jej modernizacji i rozbudowy, a także zwiększenia warunków przyłączeniowych. Możliwe jest rozwiązanie pośrednie, czyli instalacja kilku ogrzewaczy przepływowych o małych mocach w kilku punktach poboru ciepłej wody. Zwiększa to jednak koszty instalacji takiego systemu, jak również wymaga doprowadzenia zasilania elektrycznego w pobliże każdego punktu i nie do końca rozwiązuje problem braku mocy elektrycznej w przypadku równoczesnego korzystania z kilku punktów poboru wody w tym samym czasie.

Dlatego zastosowanie ogrzewaczy przepływowych powinno być rozważane w przypadku nowych budynków z instalacją elektryczną dostosowaną do dużych obciążeń lub w przypadku modernizacji całego budynku wraz z instalacją elektryczną.

Należy przy tym uwzględnić fakt, że przy zastosowaniu ogrzewaczy przepływowych użycie taryfy „nocnej” będzie ekonomicznie nieuzasadnione, ponieważ większość zapotrzebowania na c.w.u. wypada w okresie dziennym, tak więc do wyboru pozostaje jedynie taryfa całodobowa G11.

Jakie koszty?

Koszty podgrzania wody – czy to za pomocą ogrzewacza pojemnościowego, czy też przepływowego – są prawie takie same w odniesieniu do jednostki podstawowej, czyli 1 litra c.w.u., i zależą od ceny energii elektrycznej. W obu urządzeniach sprawność przetworzenia energii elektrycznej w energię cieplną wynosi prawie 100%. Natomiast ilość energii potrzebna do podniesienia temperatury wody o 1oC określona jest ciepłem właściwym wody i wynosi 4,19 [kJ/kg*K], czyli 1,16 [Wh/kg*K].

Ilość potrzebnej do tego energii wyliczamy ze wzoru:

Q = m * cp * (t2-t1),

gdzie:

m – masa (równa w przybliżeniu objętości wody),

cp – ciepło właściwe wody,

t2 – temperatura wody po ogrzaniu,

t1 – temperatura wody przed ogrzaniem.

Zakładając, że woda na wejściu do podgrzewacza ma temperaturę 10oC, a na wyjściu chcemy uzyskać 50oC, to aby podgrzać 120 litrów wody (jak wspomniano wyżej – ilość wystarczająca dla 4-osobowej rodziny), potrzebujemy do tego 120 * 1,16 * 40 = 5568 Wh, tj. 5,59 kWh energii elektrycznej.

Opierając się na cenniku energii elektrycznej jednego z dystrybutorów energii na północy Polski, wyniesie to:

* 5,59 kWh * 0,5622 zł/kWh* = 3,14 zł/dzień

* 5,59 kWh * 0,3114 zł/kWh* = 1,74 zł/dzień

(*cena uwzględnia też zmienną opłatę przesyłową – opłaty stałe pominięto, z uwagi że są ponoszone niezależnie od zużycia energii elektrycznej).

Wynikałoby z tego, że system podgrzewu wody, oparty o zbiorniki akumulujące ciepło i wykorzystujące tańszą taryfę „nocnej”, będzie zawsze bardziej ekonomiczny od systemu opartego na ogrzewaczach przepływowych, które takiej możliwości nie ma, lecz nie zawsze do końca jest to prawdą. Rzeczywiste zapotrzebowanie na energię oraz jej koszty zależeć będą jeszcze od kilku innych czynników, gdyż dochodzą do tego straty ciepła w zbiorniku i instalacji.

Na koszty wpływ ma również wiele dodatkowych czynników, takich jak: koszty instalacji systemu, charakter i rozkład zużycia c.w.u. w ciągu dnia, odległości pomiędzy punktami poboru c.w.u a źródłem wytwarzania.

Przy poborze wody chwilowym, gdzie na krótki moment odkręcamy kran, aby np. umyć ręce, i jest to czynność wykonywana cyklicznie z przerwami między nimi, bardziej opłacalne stanie się zamontowanie punktowych ogrzewaczy przepływowych eliminujących straty wody w oczekiwaniu na dopłyniecie ciepłej wody z ogrzewacza zainstalowanego w dużej odległości oraz straty ciepła w rurach po ustaniu poboru wody.

W związku z powyższym nie jest łatwo odpowiedzieć na zasadnicze pytanie, który z tych systemów będzie tańszy w użytkowaniu, a wszelkie wyliczenia podawane przez producentów należy traktować jedynie jako pewnego rodzaju wskazówki – prawdziwe jedynie przy przyjętych przez nich założeniach, które nie zawsze mają zastosowanie w konkretnym przypadku.

Jarosław Pomirski

Fot. z archiwum Elektroplast.

Prenumerata Magazynu Instalatora

5 myśli na temat “Grzanie prądem – ciepła woda nie taka kosztowna…

  • 24 października 2018 o 20:01
    Permalink

    proszę przeczytać uważnie zdania o taryfach elektrycznych i poprawić niektóre elementy tj. godz. 13-15 druga taryfa a nie 13-16 22-6 a nie 21-7 pozdrawiam

    Odpowiedz
    • 25 października 2018 o 15:09
      Permalink

      W 2016 roku w momencie publikacji tego artykułu (data publikacji znajduje się na początku artykułu) funkcjonowały wspomniane w artykule godziny. Obecnie faktycznie są one inne – takie o jakich pan pisze.

      Odpowiedz
      • 25 października 2018 o 20:56
        Permalink

        teraz jest ok. jestem beneficjentem energi elektrycznej nie posiadam w domu gazu więc na temat taryf wiem dość dużo,bardo dobry artykuł dla ludzi wahających się czy iść w kierunku wykorzystania tańszych taryf , gdyby połączyć to jeszcze z fotowoltaiką jest to śmiała konkurencja dla gazu.pozdrawiam

        Odpowiedz
  • 22 grudnia 2018 o 14:08
    Permalink

    Prosze zwrocic uwage, ze bardzo szybko tanieja systemy magazynujace energie, srednio 18% rocznie, a zdarzaly sie lata, ze i powyzej 22%. W 2020 Tesla osagnie koszt 100$, a przewiduje sie spadek do 50$ za 1kW pojemnosci. Oznacza to, ze systemy magazynujace wypra bojlery i ogrzewanie bedzie glownie przeplywowe.

    Odpowiedz

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