ArtykulyRozwiązania systemowe

Jak najlepiej ogrzewać dom prawie zeroenergetyczny

Domy budowane zgodnie z ideą domu prawie zero energetycznego (standard zapotrzebowania na energię końcową na ogrzewanie <7kWh/m2/rok, np. Autonomiczny Dom Dostępny ADD) charakteryzują się: zwartą bryłą, współczynnikiem kształtu A/V=0,7m-1, niskimi wartościami współczynników przenikania ciepła dla podług na gruncie, ścian zewnętrznych i dachu Uk≤0,1W/(m2K) i oknami o Uw≤0,8W/(m2K) z wysoką wartością parametru przenikalności promieniowania słonecznego g=0,62. ADD zaprojektowany jest tak, że nie występują mostki cieplne i wykonany tak, by dom był szczelny czyli, że pomiar parametru n50 powinien dać wynik n50≤0,6 . Dzięki temu w III strefie klimatycznej Polski (zewnętrzna temperatura obliczeniowa -20°C), zapotrzebowanie na energię końcową do ogrzewania wynosi Ek≤7kWh/m2rok, a szczytowe zapotrzebowanie na energię q≤15 W/m2.

Dla modelowego domu wybudowanemu w Podzamczu koło Chęcin o pow. 144 m2 oznacza to zapotrzebowanie na ciepło do ogrzewania ~1000kWh/rok i zapotrzebowanie na moc do ogrzewania ~2,3kW. Dzięki zastosowaniu wodooszczędnej armatury zapotrzebowanie na ciepłą wodę dla czteroosobowej rodziny nie powinno przekroczyć 2000kWh/rok. Tak małe zapotrzebowanie na energię cieplną powoduje, że wybór źródła ciepła staje się prawdziwym dylematem.

W tradycyjnym budownictwie odpowiedź na pytanie, czym najlepiej ogrzewać dom i wodę, jest prosta: takim paliwem, z którego uzyskanie 1 kWh energii kosztuje najmniej, czyli „ekogroszkiem” – dla osób pozbawionych wrażliwości środowiskowej, drewnem – dla ekologów lub gazem ¬– dla wygodnych (oczywiście jeśli mają dostęp do sieci).

Gdy jednak rozum, etyka i wrażliwość ekologiczna doprowadziła nas do decyzji o budowie ADD, sytuacja się komplikuje. Przede wszystkim dlatego, że przy małym zapotrzebowaniu na energię, cena paliwa zaczyna mieć mały udział w całkowitym koszcie ogrzewania, w którym dominują koszty amortyzacji instalacji. To one powodują, że atrakcyjnym finansowo – źródłem ogrzewania i przygotowania ciepłej wody staje się prąd. Najdroższe ale też w warunkach polskich o najwyższej emisyjności CO2 źródło energii.

Opcja 1: Energia elektryczna

Czteroosobowa rodzina mieszkająca w domu ADD zużyje w ciągu roku 1000 kWh prądu na ogrzewanie i 2000 kWh – na przygotowanie ciepłej wody, czyli łącznie 3000 kWh. Przy najdroższej taryfie za prąd 0,6zł/kWh za ogrzewanie domu i ciepłą wodę zapłacą rocznie 1800 zł1).

Nakłady inwestycyjne, które trzeba ponieść to 8 promienników niskotemperaturowych po 300 zł oraz 500 zł za przepływowy podgrzewacz wody. Razem więc jednorazowe koszty instalacji to 2900 zł. Zakładając, że pieniądze na ten cel weźmiemy z kredytu, to uwzględniając koszty jego obsługi, w rzeczywistości instalacje te kosztować nas będą o 2/3 więcej, czyli 4850 zł2).

Przy założeniu 15-letniego okresu trwałości tych instalacji roczne koszty ogrzewania i ciepłej wody z uwzględnieniem amortyzacji wyniosą: 2123 zł3).

Opcja 2: Gaz ziemny

Przyjmując, że 1 kWh z gazu kosztuje 0,25 zł, za ogrzewanie domu i wody czteroosobowa rodzina zapłaci rocznie 750 zł4). Natomiast nakłady inwestycyjne przy gazie będą następujące: przyłącze – 7200 zł, kocioł kondensacyjny – 6000 zł oraz bardzo efektywna, choć jeszcze mało popularna instalacja powierzchniowego ogrzewania sufitowego – 9000 zł, razem 22 200 zł5) Po uwzględnieniu kosztów kredytu 28 056 zł6).

Zakładając żywotność kotła na 15 lat, a pozostałych instalacji na 30 lat, roczne koszty ogrzewania domu i wody, po uwzględnieniu amortyzacji instalacji wyniosą 2318 zł7), czyli 195 zł rocznie drożej niż przy prądzie.

Opcja 3: Pompa ciepła

Na pierwszy rzut oka pompa ciepła to niezwykle atrakcyjne rozwiązanie. Pozwala zaoszczędzić ponad 75% energii elektrycznej, co w przypadku instalacji z ogniwami PV zmniejsza radykalnie nakłady inwestycyjne. Dodatkowo, co trudno osiągalne przy ogrzewaniu elektrycznym jak i gazowym, pozwala na chłodzenie pomieszczeń. Jest to o tyle ważne, że w domach niskoenergetycznych problemem jest ochrona przed przegrzewaniem.

Rozważmy zatem zastosowania pompy ciepła do ogrzewania ADD.

Mamy do wyboru trzy typy pomp ciepła: powietrze/powietrze, powietrze/woda i solanka/ woda. Najtańsze do ogrzewania i klimatyzacji są pompy ciepła typu powietrze/powietrze, a dla przygotowania ciepłej wody typu powietrze/woda , ale wtedy potrzebujemy dwu urządzeń, które dodatkowo charakteryzują się niższymi wartościami COP, niż osiągają pompy solanka/woda.

Niestety, do tej pory nie było oferty rynkowej pomp typu solanka/woda dla tak niskiego zapotrzebowania na moc. Żaden z producentów nie oferował pomp ciepła dla budynków niskoenergetycznych. Oferowane moce zaczynają się od 5 kW mocy dla ogrzewania. Można powiedzieć, że producenci pomp ciepła oferują ekologiczne źródło ciepła – ale dla nieekologicznych budynków. Po wielu próbach udało mi się jednak uzyskać ofertę polskiej Firmy NATEO: pompę solanka-woda o mocy grzewczej 4,1kW choć całkowicie wystarczyło by 2,9÷3,1kW.

Ze względu na możliwość wykorzystania chłodzenia pasywnego warto rozpatrzyć zastosowanie dolnego źródła ciepła takiej pompy w postaci odwiertu pionowego.

Uwzględniając COP=4 dla pompy ciepła solanka/woda na ogrzewanie i ciepłą wodę w domu ADD potrzeba jedynie 750 kWh energii elektrycznej w cenie 450 zł/rok. Pomijamy koszt energetyczny klimatyzacji, ponieważ przy chłodzeniu pasywnym działa tylko pompa obiegowa solanki, o znikomym poborze energii.

Całkowity koszt tej inwestycji to pompa ciepła za 24 000 zł, dolne źródło ciepła w postaci odwiertu za 8000 zł oraz instalacja powierzchniowego ogrzewania sufitowego, która jest skutecznym źródłem zarówno ciepła, jak i chłodu za 9000 zł. Razem nakłady inwestycyjne 41 000 zł8). Po uwzględnieniu kosztów kredytu 68 470 zł9). Zakładając żywotność pompy na 15 lat, a pozostałych instalacji na 30 lat, roczne koszty ogrzewania domu i wody wyniosą 4068 zł1).

Jest to więc 1,9 razy drożej niż za instalację korzystającą bezpośrednio z prądu sieciowego czy z instalacji gazowej. Po stronie plusów można co prawda odnotować funkcję chłodzenia.

Opcja 4: Rewolucja prosumencka

Jeśli zostanie (w końcu) wdrożona (sensowna) ustawa o Odnawialnych Źródłach Energii (w skrócie OZE), a w niej zasada netmetering-u dla prosumentów, czyli półrocznego bilansowania wyprodukowanego i zużytego przez gospodarstwo domowe prądu, to warto sprawdzić, ile wtedy kosztowałby nas prąd z własnego źródła odnawialnego do bezpośredniego ogrzewania domu i wody.

Dla uproszczenia przyjmijmy, że źródłem tym będą ogniwa fotowoltaiczne PV o żywotności minimum 20 lat. Ich koszt – bez dopłat – liczony od ich rocznej zdolności produkcyjnej, to obecnie około 6 zł za 1 kWh wyprodukowanej energii rocznie, co z kosztami promienników i przepływowego podgrzewacza wody wyniesie 20 900zł11) .

Przy założeniu 20-letniej żywotności takiej instalacji, roczne koszty ogrzewania domu ADD – promiennikami i ciepłej wody – podgrzewaczem przepływowym wyniosą 1223 zł12) a więc 900 zł/rok, czyli 1,7raza taniej, niż przy bezpośrednim ogrzewaniu prądem z sieci.

Rewolucja netmeteringowa poprawi także, acz nie tak radykalnie, efektywność ekonomiczną instalacji z pompą ciepła. Nakłady na instalację wyniosą 59 000 zł14), a wraz z kosztami kredytu 98 530 zł15).

Roczny koszt użytkowania takiej instalacji będzie składał się z samej amortyzacji i wyniesie 3843 zł16).

Instalacja taka będzie 3,1 razy droższa, biorąc pod uwagę roczne koszty eksploatacji, niż korzystająca bezpośrednio z prądu z ogniw PV.

Z powyższych rozważań wynika, że atrakcyjny na pierwszy rzut oka pomysł z wykorzystaniem pompy ciepła nie wytrzymuje konkurencji kosztowej z bezpośrednim wykorzystaniem energii elektrycznej – bez względu na to, skąd ona pochodzi. Dopiero trzykrotne obniżenie kosztów pompy ciepła typu solanka/woda uczyniłoby to rozwiązanie konkurencyjnym. Ponadto, komfort cieplny uzyskany dzięki funkcji chłodzenia pasywnego takiej instalacji można zapewnić na innej drodze, np. korzystając z technologii chłodzenia powietrzem w nocy i aktywną ochroną przed promieniowaniem z wykorzystaniem rolet.

Należy przy tym pamiętać, że jeśli kiedyś nasz Rząd zostanie zmuszony do wdrożenia dyrektyw nakazujących ochronę środowiska naturalnego i redukcję emisji CO2, to pojawią się systemy dopłat do instalacji prosumenckich. Wtedy przedstawione tu rachunki będą jeszcze korzystniejsze dla instalacji z promiennikami i przepływowym podgrzewaczem wody.

Dla porównania nakłady i koszty zapewnienia ciepła i ciepłej wody w domu o takiej samej powierzchni, spełniającym minimalne wymagania jeśli chodzi o ich energochłonność, przy założeniu możliwości ogrzewania gazem ziemnym wyniosą: nakłady jak w wersji ADD z gazem tylko z wyższymi kosztami mat kapilarnych wyniosą 26 200 zł17), uwzględniając koszty finansowania będzie 43 754 zł18). Odpowiednio roczne i miesięczne koszty wyniosą 5719 zł 20) i 477 zł/mies. Jak widać, najtańsza instalacja do ogrzewania i przygotowania ciepłej wody, a taką jest instalacja na gaz ziemny, jest w domu normatywnym znacznie droższa jeśli chodzi o roczne koszty eksploatacji od najdroższej instalacji w ADD.

Owszem, budując dom prawie zero energetyczny, trzeba ponieść dodatkowe koszty, w tym ocieplenia, rekuperatora, rolet. To wydatek blisko dodatkowe 40 000 zł. Z drugiej strony, nie potrzebujemy systemu grzewczego (kocioł, rury, kaloryfery/ogrzewanie podłogowe/…) i wentylacji grawitacyjnej. Dzięki temu oszczędzimy podobną kwotę.

Rys. 1. Dodatkowe nakłady inwestycyjne w domu ADD (powyżej „0”) oraz oszczędności (poniżej „0”). Źródło.

Nie dość, że rachunki za ogrzewanie będą bardzo niskie, podobnie jak wpływ na środowisko i zużycie paliw, ale też na zbudowanie takiego domu (standard NF-15) można otrzymać z NFOŚ dotację 50 000 zł (brutto).

Podsumowując – jeśli już budować dom, to jedyną sensowną decyzją jest budowa domu prawie zeroenergetycznego.

1.3000kWh*0,6zł/kWh=1800zł.

2. 2900zł*1,67=4850zł

3. 1800zł+4850zł/15 lat=2123zł

4. 3000kWh*0,25zł/kWh=750zł.

5. 7200zł+6000zł+9000zł=22200zł

6. (7200zł+6000zł+9000zł)*1,67zł=28056zł

7. 750zł+6000*1,67zł/15lat+(7200zł*1,67+9000zł*1,67)/30lat=2318zł,

8. 24000zł+8000zł+9000zł=41000zł

9. (24000zł+8000zł+9000zł)*1,67=68470zł

10.750kWh*0,6zł/kWh+24000zł*1,67/15lat+(8000zł*1,67+9000zł*1,67)/30lat=4068 zł.

11.3000kWh*6zł+2900zł=20900zł

12. 3000kWh*6zł/20lat+4850zł/15lat=1223 zł,

13.20900zł*1,67=34903zł

14.41000zł+3000zł*6zł=59000zł

15.59000zł*1,67=98530zł

16.750kWh*6zł/kWh/20lat+24000zł*1,67/15lat+(8000zł*1,67+9000zł*1,67)/30lat=3843 zł.

17. 7200zł+6000zł+13000zł=26200zł

18. 26200zł*1,67=43754zł

19. 120kWh/m2rok/1,1*144m2*0,25zł/kWh=3927zł/rok

20.(7200zł+13000zł)*1,67/30lat+6000zł*1,67/15lat+3927zł/rok=5719zł/rok

21.5719zł/rok/12=477zł/mies

Autor: Ludomir Duda

Podobne wpisy

Więcej w Artykuly