Jaki wybrać kocioł gazowy oraz pompę ciepła do ogrzewania domu?

Wybór sposobu ogrzewania domu jest jednym z kluczowych elementów funkcjonowania domu. Od niego zależy czy jego mieszkańcom będzie się mieszkało komfortowo oraz czy rachunki za ogrzewanie będą ekonomiczne. Połączenie systemu pompy ciepła i kotła będzie optymalnym rozwiązaniem w przypadku obiektów z dostępem do sieci gazowej czy wyposażonych w ogrzewanie olejowe.

WYBÓR KOTŁA GAZOWEGO

KONTAKT Z INSTALATOREM

Przed zakupem kotła gazowego najlepiej skontaktować się z instalatorem, który doradzi jaki produkt wybrać. Często bywa tak, że instalatorzy zmagają się z instalacją urządzeń grzewczych, zakupionych przez użytkownika, a nieprzystosowanych do warunków w miejscu montażu. Trudno też wtedy obarczać takiego wykonawcę odpowiedzialnością za np. niedogrzany dom.
Zakup urządzenia gazowego, które powinno służyć do kilkunastu lat, należy uzgodnić ze specjalistą od urządzeń grzewczych lub doświadczonym instalatorem. Powinno temu bezwzględnie towarzyszyć spotkanie w miejscu instalacji kotła gazowego i osprzętu, ponieważ ma to podstawowe znaczenie dla wyboru właściwego produktu.

GDZIE BĘDZIE ZAMONTOWANY KOCIOŁ GAZOWY

Przed określaniem wyboru producenta i mocy kotła, należy ustalić w jakich warunkach będzie pracował kocioł i jakie ma być jego znaczenie w domowej instalacji grzewczej.
Inne wymagania powinien spełniać kocioł, który zostanie zamontowany w kotłowni, a inne który będzie np. w kuchni.

RODZAJE KOTŁÓW

Kotły gazowe, w zależności od konstrukcji, dzielą się na urządzenia z otwartą komorą spalania – powietrze do spalania gazu pobierają z otoczenia, czyli z pomieszczenia, w którym zostały kotzamontowane – i kondensacyjne z zamkniętą komorą spalania – przystosowane do pobierania powietrza do spalania z zewnątrz. Najczęściej w przewodzie kominowym montuje się dwa przewody typu „rura w rurze”: przewodem wewnętrznym odprowadzane są spaliny, a zewnętrznym zasysane jest świeże powietrze. Innym spotykanym rozwiązaniem to odprowadzanie spalin poprzez wkład spalinowy w kominie, a pobieranie powietrza do spalania odbywa się oddzielną rurą, przeprowadzoną poza zewnętrzną ścianę budynku.

Błędem jest montowanie zwłaszcza w mieszkaniach (w łazience lub w kuchni) kotła gazowego z otwartą komorą spalania. Do spalenia 1 m3 gazu potrzeba aż 10 m3 powietrza. Pracujący w pomieszczeniu mieszkalnym kocioł z otwartą komorą spalania zaciąga je więc do niego z zewnątrz – otworem nawiewnym, który zgodnie z przepisami prawa musi zostać wykonany – masę zimnego powietrza, którą ochładza dom. Jeśli otwór nawiewny zostanie zatkany, kocioł by pracować, będzie zasysał powietrze skąd tylko się da (przez nieszczelności okien, z klatki schodowej), paraliżując tym samym działanie domowej wentylacji grawitacyjnej.

Obowiązujące od kilku lat prawo budowlane zabrania montażu kotłów z otwartą komorą w nowo budowanych budynkach, a także jest ograniczone ich stosowanie jako urządzenia „pod wymianę”.
W kuchni i łazience powinno się montować wyłącznie kotły kondensacyjne, które posiadają zamkniętą komorą spalania, zasysające powietrze do spalania z zewnątrz. Najlepszym jednak miejscem montażu kotłów gazowych jest pomieszczenie gospodarcze, które spełnia warunki przewidziane dla kotłowni (odpowiednia wysokość, kanały wywiewny i nawiewny) – nie może być to jednak garaż.

CIEPŁA WODA UŻYTKOWA

Jest niemalże regułą, że w domu lub mieszkaniu kocioł gazowy służy również do przygotowania ciepłej wody użytkowej (c.w.u.).

Odbywa się to zazwyczaj na dwa sposoby:
1. kocioł jednofunkcyjny z możliwością podgrzewania wody użytkowej – przy użyciu zaworu przełączającego kieruje wodę grzewczą (czyli krążącej w instalacji c.o.) do wężownicy zasobnika c.w.u., tym samym podgrzewa wodę zmagazynowaną w 100–300-litrowym zasobniku. Po otrzymaniu informacji z czujnika temperatury w tym zasobniku, że temperatura wody spadła poniżej określonego poziomu (np. 50°C), przestaje ogrzewać grzejniki lub podłogówkę, by przez kilka, kilkanaście minut (albo dłużej, jeśli woda jest akurat nieustannie pobierana z zasobnika) ogrzewać ją np. do zadanych 50°C,
2. kocioł dwufunkcyjny do produkcji c.w.u. – będący w istocie połączeniem kotła grzewczego z przepływowym podgrzewaczem wody (zwanym popularnie „junkersem”). Z chwilą otwarcia dowolnego kurka z ciepłą wodą, kocioł momentalnie przełącza się na grzanie c.w.u., by natychmiast po zamknięciu kranu powrócić do ogrzewania domu lub stanu spoczynku.

Obie metody podgrzewania c.w.u. mają swoje wady i zalety.

KOCIOŁ JEDNOFUNKCYJNY:
– zaleta – to bezproblemowe pobieranie ciepłej wody w kilku punktach jednocześnie oraz możliwość zastosowania cyrkulacji. Cyrkulacja sprawia, że ciepła woda pojawia się w kranie niemal natychmiast, podnosi to nie tylko komfort użytkowników, ale też eliminuje straty wody związane z oczekiwaniem na to, aż z kurka popłynie ciepła,
– wada – należy przede wszystkim wygospodarować miejsce na zasobnik (co możliwe jest właściwie tylko w wydzielonej kotłowni) oraz fakt, że w razie znacznego chwilowego poboru wody z zasobnika (np. napełnienie dużej wanny), na ciepłą wodę trzeba poczekać kilka minut.

KOCIOŁ DWUFUNKCYJNY
– zaleta – po otwarciu kranu ciepła woda może z niego lecieć niemal dowolnie długo – nie grozi nam wyczerpanie zasobnika,
– wada – brak możliwości skorzystania z cyrkulacji. Sprawia to, że korzystanie z ciepłej wody jest komfortowe tylko w przypadku punktów poboru położonych nie dalej, niż kilka metrów od kotła.

Warto jeszcze nadmienić, że wymienniki płytowe w kotłach dwufunkcyjnych, dzięki którym produkowana jest ciepła woda są wrażliwe na złą jakość wody (wapń oraz żelazo) – w takich warunkach szybko odkładają się w nich niekorzystne dla nich osady – zmniejszające wydajność urządzenia, a z czasem prowadzące do konieczności naprawy lub poważnej konserwacji kotła. Wężownice grzewcze, w które wyposażone są zasobniki z reguły dużo lepiej znoszą próbę czasu z zakamienioną wodą.

JAKI ZAINSTALOWAĆ KOCIOŁ

W małych domach, w których można zainstalować kocioł blisko kuchni i łazienki, najczęściej stosuje się kotły dwufunkcyjne. Z kolei w większych budynkach, gdzie jest wiele punktów poboru ciepłej wody, zwyczajem jest wykorzystanie kotła jednofunkcyjnego z zasobnikiem i cyrkulacją.
Istnieje też coraz powszechniej stosowane rozwiązanie będące kompromisem pomiędzy komfortem produkcji c.w.u. i miejscem potrzebnym do montażu kotła – jest to kocioł dwufunkcyjny z zasobnikiem c.w.u. Ma on konstrukcję zbliżoną do kotła dwufunkcyjnego, ale wyposażony jest we wbudowany stosunkowo nieduży (do ok. 60 litrów) zasobnik c.w.u.. Pełni on rolę bufora c.w.u., który skutecznie eliminuje niedogodności związane ze spadkiem temperatury ciepłej wody przy dużym chwilowym poborze. Do tego małego zbiornika można też często podłączyć nitkę cyrkulacyjną. Tego rodzaju kotły są rozwiązaniem komfortowym i w Polsce coraz bardziej popularnym.

WYBÓR POMPY CIEPŁA

Właściwy dobór pompy ciepła pozwala w oszczędny i w przyjazny dla środowiska sposób pobrać energię z natury – powietrza, wody lub gruntu. Dobór pompy niezupełnie jest analogiczny do wyboru kotła grzewczego – wymaga bardziej szczegółowych ustaleń.
Współpraca pompy ciepła ze źródłem szczytowym jakim jest np. kocioł gazowy, kocioł pelletowy czy grzałka elektryczna jest nie tyle dobrym czy złym rozwiązaniem, ale czasami po prostu koniecznym. Dobór pompy ciepła, która jest w stanie zaspokoić maksymalne zapotrzebowanie cieplne obiektu jest nieekonomiczną inwestycją. Moc potrzebna na cele grzewcze (szczególnie przy małych obiektach) często jest niewystarczająca do pokrycia zapotrzebowania cieplnego do produkcji ciepłej wody użytkowej i dlatego stosowanie urządzenia wspomagającego (szczytowego) jest po prostu konieczne. Wybór rodzaju kotła (gazowe, pelletowe czy elektryczne) zależy od dostępności rodzaju paliwa (gaz, olej, prąd, pellet) lub od już istniejącej instalacji obiektu jak np. instalacji gazowej czy przewymiarowanej fotowoltaicznej.

WYBÓR POMPY ZE WZGLĘDU NA ŹRÓDŁO CIEPŁA

Rodzaj pompy ciepła zależy od tzw. dolnego źródła energii. Jest kilka źródeł, z których pompa może pozyskiwać ciepło – typu:
+ powietrze–woda,
+ woda–woda,
+ grunt–woda.

POMPA CIEPŁA TYPU POWIETRZE–WODA

Wybór pompy będzie zależał nie tylko od możliwości finansowych, ale również od rozmiaru działki i gruntu, jaki na niej występuje, a także strefy klimatycznej. Najłatwiej zainstalować pompę ciepła, której dolnym źródłem jest powietrze. Wybór odpowiedniej pompy ciepła powietrze–woda gwarantuje wysoką efektywność energetyczną, ponieważ korzystają one z dostępnej wokół energii uzyskiwanej z powietrza. Nowoczesne urządzenia tego typu potrafią pracować nawet przy temperaturze powietrza zewnętrznego do –25°C. Dzięki temu, w optymalnych warunkach pracy pozwalają zaoszczędzić nawet ¾ kosztów energii cieplnej. Znacząco ograniczają także emisję szkodliwych substancji i dwutlenku węgla do środowiska.

Pompy ciepła typu powietrze–woda sprawdzają się również w naszym klimacie umiarkowanym – pod warunkiem, że są to urządzenia poprawnie dobrane pod względem zapotrzebowania cieplnego i wyposażone w dodatkowe źródło szczytowe, które uruchamia się automatycznie w przypadku naprawdę niskich temperatur zewnętrznych i wspomaga energetycznie system grzewczy. Rolę takiego szczytowego źródła pełnią zazwyczaj grzałki elektryczne, kocioł elektryczny lub na inne paliwo. Pompa powietrze– woda przy temperaturach zewnętrznych poniżej – 10°C ma ograniczoną zdolność przede wszystkim do produkcji ciepłej wody użytkowej w zasobniku. Wynika to z faktu nie tylko zmniejszenia mocy grzewczej pompy przy niskich temperaturach, ale również zmniejszenia temperatury wody „wychodzącej” z pompy.
W zależności od producenta i typu pompy powietrze–woda różnie przebiega wspomniany spadek temperatury zasilania, ale obrazowo przedstawia się to następująco.
O ile dla ogrzewania podłogowego nie ma to większego znaczenia, ponieważ nawet przy temperaturze na zewnątrz –20°C, temperatura „wpuszczana” w podłogę na poziomie 40/45°C jest wystarczająca, o tyle dla komfortu użytkowania ciepłej wody użytkowej musimy się wspomóc źródłem szczytowym. Źródło szczytowe na potrzeby c.o. ma również bardzo istotne znaczenie w przypadku instalacji opartej na grzejnikach. Tutaj temperatura czynnika grzewczego przy niskich temperaturach zewnętrznych na poziomie 45°C jest z reguły niewystarczająca i źródło szczytowe jest niezbędne.
Bardzo ważną zaletą powietrznej pompy ciepła jest stosunkowo przystępna cena inwestycji. Tego rodzaju urządzenia należą do jednych z najtańszych ekologicznych systemów grzewczych. Montaż powietrznej pompy ciepła nie wymaga budowy instalacji do tzw. „dolnego źródła ciepła” (odwierty pionowe lub kolektor poziomy), a proces montażu pompy trwa z reguły 2 dni. Dzięki temu powietrzną pompę ciepła mogą wybrać właściciele:
+ domu stojącego na niedużej działce,
+ działek, gdzie nie ma doprowadzonej sieci gazu ziemnego,
+ domu w gęstej zabudowie miejskiej,
+ istniejącego budynku, gdzie jest modernizowany system ogrzewania.
Montaż pompy ciepła typu powietrze– woda nie wymaga także dużej ingerencji w samą konstrukcję budynku.

WYBÓR POMPY CIEPŁA Z UWAGI NA STAN BUDYNKU

Dobór pompy ciepła jest uzależniony od stanu budynku:
1. dobór pompy ciepła dla istniejącego domu
Zastosowanie pompy ciepła w istniejącym domu to powszechne działanie (szczególnie przy braku możliwości skorzystania z gazu ziemnego). Istotne jednakże jest sprawdzenie, czy pompa ciepła będzie mogła przez większą część roku pokryć zapotrzebowanie cieplne budynku. Jeśli termomodernizacja budynku nie do końca objęła wymianę okien i docieplenie styropianem o grubości min. 15 cm, to zalecamy zastosowanie systemu dualnego. Polega to na doposażeniu układu pompy ciepła w kocioł, który ze względów funkcjonalnych będzie załączany jako wspomaganie pompy ciepła automatycznie. Może to być kocioł na paliwa gazowe, ciekłe lub pellet.
W istniejących budynkach zwykle spotykamy się z tradycyjnym ogrzewaniem grzejnikowym. Nie jest to przeszkoda dla zastosowania pompy ciepła, szczególnie jeśli dom został poddany ociepleniu. Jeżeli jednak mamy taką możliwość – wymieńmy istniejące grzejniki na jak największe, by powierzchnia wymiany ciepła do otoczenia była tak duża, jak to możliwe. Docieplony dom i duże grzejniki to zmniejszone potrzeby cieplne, które pozwalają obniżyć temperaturę wody grzewczej i wydajność cieplną grzejników. Niższa temperatura zasilania grzejników (np. do 45–50°C) pozwoli na bardziej optymalną pracę pompy ciepła w sezonie grzewczym (jednakże lepiej zastosować dodatkowo szczytowe źródła ciepła w postaci kotła). Będzie ono z reguły wspomagało system pompy ciepła przez 7–20% sezonu grzewczego.
2. Dobór pompy ciepła dla nowego domu
W przypadku nowych budynków wybór pompy ciepła pozwala ograniczyć koszty inwestycji. Przede wszystkim unikamy budowy komina spalinowego i przyłącza gazu – a to sprawia, że koszty inwestycji opartej na pompie ciepła mogą być porównywalne do kosztów budowy systemu z kotłem grzewczym.
Pompa ciepła nie posiada do tego szczególnych wymagań dla pomieszczenia montażu – może ono mieć małą kubaturę.
Nowe budynki są obecnie budowane według wysokich obecnych standardów energetycznych. Ze względu na niskie potrzeby cieplne oraz niskie zużycie tzw. energii pierwotnej przez nowo budowane budynki, wybór i dobór pompy ciepła jest w pełni uzasadniony. Dodatkowym plusem dla całego systemu grzewczego będzie zastosowanie ogrzewania podłogowego. Jest ono w stanie w 100% pokryć potrzeby cieplne budynku – a niska temperatura wody grzewczej zwiększa efektywność energetyczną pompy ciepła i systemu. Jednocześnie, co istotne, odpowiedni komfort cieplny uzyskujemy przy niższej temperaturze powietrza wewnętrznego.

WYBÓR POMPY CIEPŁA A ZASADA JEJ PRACY

Bez względu na to, jaką pompę ciepła wybierzemy, zasada jej działania jest zawsze taka sama. Zadaniem bowiem pompy ciepła jest uzyskanie ciepła z otaczających nas odnawialnych źródeł energii, które zostanie przekształcone do ogrzewania pomieszczeń i/lub ciepłej wody użytkowej w domu.
Praca pompy ciepła składa się z trzech etapów nazywanych cyklami. 
Cykl 1: pobór ciepła z otoczenia – w układzie rurociągów pompy ciepła płynie ciecz niezamarzająca czynnik chłodniczy, która ma zawsze niższą temperaturę niż otoczenie. Ma to również miejsce przy ujemnych temperaturach zewnętrznych. Czynnik pobiera ciepło z tzw. dolnego źródła – powietrza, wody lub gruntu – co jest możliwe dzięki różnicom temperatur między czynnikiem chłodniczym a otoczeniem.
Cykl 2: podniesienie temperatury – ciepła ciecz podgrzewa czynnik chłodniczy, który potrafi wrzeć w niskich temperaturach. Temperatura czynnika chłodniczego zaczyna rosnąć, przez co ciecz zmienia się w gaz. Wytworzony w ten sposób gaz trafia następnie do sprężarki, gdzie przez wzrost ciśnienia uzyskuje jeszcze wyższą temperaturę.
Cykl 3: wykorzystanie ciepła – gaz otrzymany z czynnika chłodniczego ogrzewa wodę w instalacji systemu grzewczego, jednocześnie zmniejszając swoją temperaturę i w końcu zamieniając się w ciecz. Ostatecznie trafia do zaworu rozprężnego, gdzie traci swoje wysokie ciśnienie i jeszcze bardziej się schładza. I tak pompa ciepła może znowu pobierać energię cieplną z otoczenia.

DOBÓR POMPY CIEPŁA DO POWIERZCHNI/KUBATURY DOMU

Rodzaj pompy ciepła jest kluczowy, ale to nie wszystko, co ma wpływ na jej efektywność i żywotność? By mieć pewność, że urządzenie będzie optymalnie spełniało swoje zadanie, istotny jest także dobór pompy ciepła do powierzchni domu oraz związana z tym moc i sprawność urządzenia.
1. Moc pompy ciepła
Moc pompy powinna być dobrana do parametrów cieplnych budynku oraz ilości zużywanej ciepłej wody. Jeśli dom ma małą powierzchnię (do 100 m2) i dobrą izolację, najkorzystniej wybrać pompę o mocy grzewczej 4,0–6,0 kW. Z kolei do ogrzewania budynku i ciepłej wody użytkowej w większych domach można wykorzystać pompę o mocy 8,0– 12,0 kW, a w budynkach o powierzchni powyżej 200 m2 – urządzenie o mocy powyżej 12,0 kW.
2. Sprawność pompy ciepła
Przed zainwestowaniem w pompę ciepła warto zwrócić uwagę także na tzw. współczynnik COP. Określa on sprawność pompy ciepła, czyli stosunek uzyskanej mocy cieplnej do zużytego przez nią prądu. Pamiętajmy, że współczynnik COP jest wartością zmienną i zależy od temperatury górnego (woda zasilająca system grzewczy) i dolnego źródła (powietrze, woda, grunt) ciepła.

LISTA BŁĘDÓW JAKICH NIE NALEŻY POPEŁNIAĆ PRZY WYBORZE I INSTALACJI KOTŁA I POMPY:

+ brak rozeznania potrzeb, oczekiwań (brak wywiadu, wizji lokalnej) oraz możliwości technicznych planowanej lokalizacji urządzeń (np. opinia kominiarska, weryfikacja kubatury pomieszczenia, sprawność instalacji elektrycznej, itp.),
+ niewłaściwy wybór układów dwufunkcyjnych lub jednofunkcyjnych z zasobnikiem np. zbyt duże odległości pomiędzy urządzeniem grzewczym, a punktami czerpalnymi przy zastosowaniu urządzeń dwufunkcyjnych,
+ nieprawidłowy dobór urządzeń w stosunku do potrzeb (np. za duża lub za mała moc grzewcza kotłów czy pomp ciepła),
+ nieprawidłowy dobór urządzeń współpracujących (np. za małe wężownice w zasobnikach, źle dopasowane grzejniki do parametrów pracy, itp.),
+ zbyt małe średnice rur w instalacji czy brak filtrów,
+ brak przestrzeni serwisowej wokół urządzenia (np. kotły wbudowane w meble kuchenne).