Wymiana systemu ogrzewania w budynku - przewodnik

Założenia i popularność programu Czyste Powietrze

Od uruchomienia programu Czyste Powietrze podkreślano, że jednym z jego głównych celów jest zmniejszenie emisji szkodliwych pyłów do atmosfery i poprawa jakości powietrza. Czemu ma służyć wymiana starych pieców i kotłów na paliwa stałe na nowoczesne, ekologiczne źródła ciepła. Zadanie jest niebagatelne, bo przyjęto, że przez nieco ponad 10 lat zlikwidowane zostaną 3 mln starych, wszystkopalnych pieców.

Do złomowania kopciuchów Polaków mają zachęcić dopłaty z programu Czyste Powietrze i ulga termomodernizacyjna. Poza marchewką jest też kij – to uchwały antysmogowe, przyjmowane przez sejmiki wojewódzkie. Dziś obowiązują już w zdecydowanej większości województw i wprowadzają zakaz używania pozaklasowych kotłów na paliwa stałe – przeważnie od początku 2023 lub 2024 r. Potem z kotłowni trzeba będzie wyrzucić urządzenia klasy 3 i 4, żeby finalnie (w większości regionów po 1 stycznia 2028 r.) została tylko klasa 5. Ograniczenia dotyczą również kominków.

Co ważne, dotychczas program Czyste Powietrze przewidywał dofinansowanie do ekologicznych kotłów węglowych. Z końcem tego roku taka możliwość znika, nawet jeśli inwestor kupi urządzenie spełniające wymogi Ekoprojektu (to nieco więcej niż nasza klasa 5). Wiąże się to z unijną polityką odchodzenia od paliw kopalnych, a takim jest nie tylko węgiel, lecz i gaz. U nas wciąż uważany za paliwo nowoczesne, czyste i wygodne w użyciu (czemu, zważywszy na to, czym palą Polacy, trudno się dziwić)

Od uruchomienia programu Czyste Powietrze (wrzesień 2018), do końca września tego roku, zainteresowani uzyskaniem dofinansowania Polacy wnioskowali o dopłaty do zakupu i montażu 296653 źródeł ciepła.

1. Zdecydowanie najchętniej wybierali kotły gazowe (45% wniosków),
2. Na drugim miejscu znalazły się kotły na biomasę (czyli głównie pellet) – prawie 20%,
3. 16% wnioskodawców zamontowało nowoczesne kotły węglowe,
4. Zbliżona liczba (14%) – powietrzne pompy ciepła.
5. Pompy gruntowe wybrało trochę ponad 3% inwestorów,
6. 1,5% grzeje się prądem.

Piece na paliwa stałe - co warto wiedzieć?

Większość polskich domów jednorodzinnych ogrzewają kotły na węgiel i drewno (czyli na paliwa stałe), bo ten sposób wytwarzania ciepła jest po prostu najtańszy. Stare, zasypowe kopciuchy wymagają ręcznego dokładania opału, doglądania paleniska, usuwania popiołu. Paliwo mieszczące się w komorze spalania wystarcza tylko na kilka godzin, zimą nie można więc zostawić domu na dłużej. Potrzebne jest też miejsce na opał – kotłownia albo jakiś składzik.

Zgodnie z unijnym prawodawstwem takich urządzeń nie można już sprzedawać – wprowadzany do obrotu kocioł musi być w 5-tej klasie i zgodny z Ekoprojektem (unijną regulacją prawną). Zwykle jest wyposażony w podajnik paliwa, niekiedy w funkcję automatycznego rozpalania. Jest efektywniejszy energetycznie i mniej szkodzi środowisku. Jego obsługa nie jest tak angażująca, lecz wciąż raz na kilka dni trzeba uzupełnić opał, usunąć popiół, wyczyścić kocioł. Paliwo, którym najczęściej jest pellet (czyli granulki ze sprasowanej biomasy) lub groszek węglowy, jest stosunkowo tanie, ale sam kocioł z podajnikiem już nie.

Nowoczesny kocioł na ekogroszek z podajnikiem fot. SAS

Kotły na gaz - co warto wiedzieć?

Coraz popularniejsze kotły gazowe są droższe w eksploatacji, ale za to bezobsługowe. Budynek musi mieć jednak dostęp do gazociągu, a ten w naszym kraju jest ograniczony. Alternatywą może być gaz płynny LPG z przydomowego zbiornika. Niestety, LPG kosztuje więcej niż paliwo z sieci, trzeba też mieć w ogródku miejsce na zbiornik.

Kotły gazowe mają sporo zalet:

• automatycznie włączają się i wyłączają,
• poza przeglądem raz w roku nie wymagają żadnej obsługi,
• bez utraty sprawności dostosowują się do zmiennego,
• chwilowego zapotrzebowania na ciepło.
• mogą być niewielkie i tanie. 

Kocioł gazowy ma rozmiary wiszącej szafki i da się go zainstalować nawet w kuchni fot. De Dietrich

Co więcej, nie potrzebują kotłowni. Można je instalować w kuchni, łazience, korytarzu. Nie wolno w pomieszczeniach przeznaczonych na stały pobyt ludzi (sypialni, salonie). Dominujące na rynku kotły kondensacyjne pobierają powietrze niezbędne w procesie spalania z zewnątrz. Służy do tego przewód powietrzno-spalinowy, wykonany z dwóch współosiowych (koncentrycznych) rur, wyprowadzanych z budynku przez komin lub przez ścianę. Rura zewnętrzna doprowadza powietrze do komory spalania, wewnętrzna służy do wyrzucania spalin. 

Modele kondensacyjne mają sprawność o kilkanaście procent wyższą od tradycyjnych (do wytworzenia tej samej ilości ciepła zużywają mniej gazu) i są tańsze niż kiedyś. Warto łączyć je z niskotemperaturowym ogrzewaniem podłogowym, bo im niższa temperatura czynnika grzewczego na wyjściu z kotła, tym wyższa jego sprawność i większe oszczędności. Co oczywiście nie znaczy, że taki sprzęt nie sprawdzi się w połączeniu z tradycyjnymi grzejnikami – po prostu zyski z kondensacji będą mniejsze.

Kotły na prąd - co warto wiedzieć?

Kocioł elektryczny niczego nie spala, nie potrzebuje zatem komina, kotłowni, nawet nawiewu powietrza. Jest niewielki i tak samo jak gazowy może wisieć w kuchni, łazience, korytarzu. Jest tani, bezobsługowy, a jego instalacja łatwa. Zasila typową wodną instalację c.o. – podgrzana woda może trafiać zarówno do grzejników, jak i do ogrzewania podłogowego.

Niechęć inwestorów do tego sposobu ogrzewania wynika z wysokiej ceny prądu. Ale w domu dobrze ocieplonym, o małych stratach ciepła, cena paliwa może mieć znaczenie drugorzędne. Szczególnie wtedy, gdy część prądu pochodzi z własnej instalacji fotowoltaicznej. Zwykle jednak ogrzewanie elektryczne jest dodatkowym, pomocniczym względem kotła na paliwo stałe czy kominka z płaszczem wodnym.

Kocioł elektryczny nie potrzebuje ani kotłowni, ani komina fot. Elterm

Jak działają kotły dwufunkcyjne?

Kotły gazowe i elektryczne są jedno- lub dwufunkcyjne i w związku z tym przygotowują ciepłą wodę użytkową na dwa sposoby.

Kotły jednofunkcyjne podgrzewają ją w osobnym zasobniku (najczęściej koło 120 l). Zapas umożliwia szybkie napełnienie wanny czy zasilanie dwóch punktów poboru (np. wanny i prysznica) jednocześnie. Zbiornik daje również możliwość wykonania cyrkulacji, dzięki czemu z kranu od razu leci woda ciepła, nie trzeba najpierw spuszczać zimnej. Kotły dwufunkcyjne to połączenie urządzenia ogrzewającego dom i przepływowego podgrzewacza wody. Nie ma tu zasobnika c.w.u., ta jest podgrzewana tylko w momencie poboru. Oszczędzamy na zakupie zbiornika, ale to rozwiązanie ma również wady – nie da się komfortowo zasilać jednocześnie dwóch punktów poboru. Gdy korzystamy z ciepłej wody w kilku punktach naraz, jej strumień ulega podziałowi.

Kotły na paliwa stałe są jednofunkcyjne – jeśli chcemy wykorzystać je do przygotowywania c.w.u., trzeba kupić zbiornik i znaleźć na niego miejsce. Problemem jest podgrzewanie wody poza sezonem grzewczym – ciągła praca kotła tylko na potrzeby c.w.u. jest nieekonomiczna i mało ekologiczna. Dużo lepszym rozwiązaniem jest podgrzewanie wody za pomocą innego urządzenia – kolektorów słonecznych czy małej pompy ciepła. W kontekście remontu warto zauważyć, że spaliny z nowoczesnych kotłów są chłodne – znajdująca się w nich wilgoć może skraplać się w kominie. Dla tych tradycyjnych, murowanych taki kondensat to poważne zagrożenie. Trzeba je zatem wyposażyć w odpowiedni wkład.

Jak działają pompy ciepła?

Pompa ciepła ma takie samo zadanie, jak kocioł – służy do zasilania w ciepło instalacji c.o. oraz przygotowania c.w.u. Przy czym kocioł wytwarza ciepło, spalając gaz lub węgiel, a pompa tylko je pompuje, nie jest jego źródłem. Jej zadaniem jest przenoszenie energii cieplnej dostępnej w otoczeniu budynku – zmagazynowanej w ziemi, wodzie, powietrzu. Miejsce, z którego pompa pobiera ciepło, nazywa się źródłem dolnym, instalację grzewczą, do której jest ono przekazywane, źródłem górnym. W przeciwieństwie do kotłów, pompy nie potrzebują kominów czy magazynu na opał.

Wymagają jednak zasilania energią elektryczną – tę można pobierać z sieci albo może ją wytwarzać własna instalacja fotowoltaiczna. 1 kW energii elektrycznej pozwala pozyskać od 2 do 4-5 kW ciepła. Stosunek ilości ciepła dostarczonego do budynku do ilości energii elektrycznej wykorzystanej przez pompę to wskaźnik COP – podstawowy parametr opisujący jej sprawność. Jeżeli pobierając 1 kW z sieci otrzymujemy 4 kW ciepła, współczynnik COP wynosi 4 (lub 400%).

Czym jest źródło dolne i górne w pompach ciepła?

Ze źródła dolnego pochodzi ciepło wykorzystywane przez pompę. Może nim być grunt, woda albo powietrze, w których kumuluje się głównie energia promieniowania słonecznego. Do niedawna najpopularniejsze były pompy gruntowe, czerpiące ciepło z ziemi. Są dość kosztowne, ale i efektywne. Ostatnio lepiej sprzedają się pompy typu powietrze/ woda (powietrzne) – nie tak skuteczne, lecz przystępne cenowo i łatwe w instalacji. Pompy typu woda/woda są w teorii najefektywniejsze, jednak stosuje się je rzadko.

Pompy gruntowe pobierają ciepło za pomocą kolektorów poziomych lub pionowych. Kolektor poziomy to rozległy układ rur z tworzywa, zakopanych nieco poniżej strefy przemarzania, na głębokości 1,5–2 m. Wypełnia je niezamarzający płyn, najczęściej roztwór glikolu. Wydajność kolektora poziomego jest związana z rodzajem podłoża i nasyceniem go wodą. Najlepsza jest ziemia gliniasta i mokra – 1 m² ma wydajność cieplną na poziomie 30–40 W. W kolektorze pionowym rury umieszcza się w odwiertach o głębokości od 30 do 200 m. To rozwiązanie droższe, lecz nie wymagające dużej parceli i lepsze pod względem eksploatacyjnym, z powodu wyższej i stabilnej temperatury gruntu na większych głębokościach. W przypadku pomp korzystających z ciepła zawartego w gruncie, współczynnik COP wynosi przeważnie od 3 do 5.

Wykop pod poziomy kolektor gruntowy fot. Clima-Comfort

Dla pomp powietrznych typu powietrze/woda, czerpiących ciepło z powietrza zewnętrznego, współczynnik COP waha się od 2 do 3. Nie są to wartości tak korzystne, jak w przypadku modeli gruntowych, ale pompa powietrzna nie wymaga budowy instalacji dolnego źródła, nie ma zatem związanych z tym wydatków. Inwestora nie ogranicza powierzchnia działki, nie ma większego ryzyka popełnienia błędów wykonawczych, a z montażem można się uwinąć w jeden dzień. Modele powietrzne mogą pracować nawet przy temperaturze zewnętrznej wynoszącej -25°C. Wtedy jednak przyda się wsparcie ze strony drugiego urządzenia grzewczego – kotła czy kominka, ewentualnie wbudowanej w pompę grzałki elektrycznej.

Źródło górne to instalacja grzewcza, do której trafia ciepło ze źródła dolnego. Dla sprawności pompy kluczowa jest różnica temperatury między dolnym i górnym źródłem – im jest mniejsza, tym pompie łatwiej „przepchnąć” ciepło między nimi. Tradycyjne instalacje grzewcze z kaloryferami projektowano zakładając, że kocioł dostarczy do nich wodę o temperaturze ok. 70°C. W systemach z grzejnikami i gazowymi kotłami kondensacyjnymi obniżono ją do 55°C. Płaszczyznowe ogrzewanie podłogowe planuje się tak, żeby budynek ogrzewała woda o temperaturze 30–40°C.

Sonda w odwiercie kolektora pionowego fot. Sofath

Najmniejsza różnica temperatury między źródłem dolnym i górnym jest zatem wtedy, gdy tym drugim jest ogrzewanie płaszczyznowe – w Polsce najczęściej podłogowe. Podłogówka ma jednak pewne ograniczenia. W domu słabo izolowanym termicznie, przy dużych mrozach może okazać się za słaba. Dlatego decydując się na ogrzewanie wyłącznie lub prawie wyłącznie pompą ciepła, należy zadbać o jak najlepszą termoizolację budynku. Więcej o pompach ciepła piszemy w artykule na stronie 166.

Sposoby dystrybucji ciepła

Choć ogrzewanie płaszczyznowe zyskuje na popularności, to polskie domy i mieszkania zwykle ogrzewają grzejniki, podłączone do wodnej instalacji c.o. Przy remoncie, stare kaloryfery, w zależności od stanu i rodzaju instalacji, źródła ciepła, oczekiwań inwestora, zostawia się lub wymienia. Przejście na wodne ogrzewanie podłogowe jest trudniejsze, bo elementem grzejnym jest tu betonowa wylewka – żeby ją wykonać potrzebne jest opróżnienie budynku (a przynajmniej części pomieszczeń). Taki jastrych stanowi też dodatkowe obciążenie stropów i nie zawsze da się go zrobić.

Remont instalacji grzewczej, obejmujący wymianę rur, to niestety spora rewolucja fot. Janusz Werner

Czym grzanie grzejnikami różni się od podłogowego? Przede wszystkim sposobem przekazywania ciepła.

• Kaloryfery oddają je głównie w drodze konwekcji, czyli ruchu ogrzanego powietrza.
• Podłogówka – przez promieniowanie.

Pionowy rozkład temperatury w ogrzewanych przez nią wnętrzach dla człowieka jest optymalny. Temperaturę odbieramy bowiem jako komfortową, gdy przy stopach są 23–24°C, a wyżej jest chłodniej. Co więcej, oceniana jako komfortowa temperatura pomieszczenia ogrzewanego podłogowo jest zwykle o 1–2 stopnie niższa, niż przy grzejnikach. Co oznacza oszczędności – obniżenie temperatury wnętrza o 1°C skutkuje 6% zmniejszeniem zużycia energii. Grzanie przez promieniowanie wywołuje też wyraźnie słabszy ruch powietrza, dlatego podłogówkę poleca się alergikom.

Roboty są nieco mniej uciążliwe, jeśli rury można poprowadzić w piwnicy fot. Janusz Werner

Grzejniki mają za to małą bezwładność, co umożliwia szybkie nagrzanie pomieszczenia i szybkie ograniczenie ogrzewania, gdy przestaje być ono potrzebne. W przypadku podłogówki na zmianę temperatury o 1°C czeka się 3–4 godziny. Jej zwolennicy podkreślają jeszcze, że brak grzejników ułatwia swobodną aranżację pomieszczeń. To nie do końca prawda – nie trzeba przejmować się kaloryferami, ale podłoga nie może być zasłonięta np. meblami bez nóżek. Spore ograniczenia pojawiają się także przy planowaniu posadzki – dobrane materiały muszą mieć dobre przewodnictwo cieplne.

Jakie grzejniki wybrać?

W budynkach remontowanych grzejniki dobiera instalator, biorąc pod uwagę ich moc, rozmiar, układ przyłączy. Każdy grzejnik wodny jest podłączany do systemu c.o. dwoma rurami:

• zasilającą, która doprowadza do niego gorącą wodę ze źródła ciepła,
• powrotną – odprowadzającą wodę schłodzoną.

Stosowane są podłączenia dolne lub boczne, w zależności od tego, jak poprowadzone są rury. Te układa się w bruzdach ściennych albo w warstwach podłogi. Do instalacji kaloryfery podłącza się przy użyciu zaworów – regulacyjnego na zasilaniu i odcinającego na powrocie. Zawór regulacyjny jest przystosowany do założenia głowicy termostatycznej. 

Moc grzejników członowych zmienia się dodając lub odejmując żeberka fot. KFA Armatura

Najpopularniejsze są grzejniki płytowe, o gładkiej powierzchni, produkowane w wielu rodzajach, wymiarach i kolorach. Wytwarza się je z blachy stalowej, która jest podatna na korozję. Składają się z jednej, dwóch lub trzech płyt grzejnych, przykrytych od góry kratką, przez którą wypływa gorące powietrze. Płyta czołowa może być płaska lub profilowana, w grzejniku może pojawić się też zwiększające moc (i utrudniające czyszczenie) ożebrowanie.

Grzejniki członowe składają się z powtarzalnych elementów (żeberek), łączonych w zestawy dowolnej długości. Wytwarza się je z aluminium lub żeliwa, są więc odporne są na korozję. Aluminiowe są lekkie, lecz podatne na uszkodzenia mechaniczne. Wybiera się je przy remoncie, zamiast starszych modeli żeberkowych, stalowych lub żeliwnych. Same grzejniki żeliwne właśnie wracają do łask – są najtrwalsze i długo utrzymują ciepło. Dużą zaletą modeli członowych jest łatwość zmieniania ich mocy grzewczej - wystarczy dołożyć lub odjąć parę żeberek.

Po lewej: ozdobny grzejnik łazienkowy, po prawej: ozdobny grzejnik pokojowy fot. Alplast/Regulus-System

Grzejniki ozdobne łączą funkcję grzewczą z dekoracyjną. Są wytwarzane ze stali, aluminium, niekiedy także z kamienia czy drewna. Do tej grupy zalicza się łazienkowe grzejniki rurowe w postaci drabinki. Najczęściej powstają ze stali, zaś rury mogą mieć rozmaite przekroje, nie tylko okrągłe, ale np. kwadratowe.

Jakie zalety ma wodne ogrzewanie podłogowe?

W tym systemie ciepło przekazują umieszczone w podłodze rurki, przez które płynie podgrzana woda. Rury z tworzywa (przeważnie wielowarstwowe z wkładką z aluminium) lub droższej miedzi zatapia się w grubej na przynajmniej 5 cm warstwie wylewki. Muszą być wytrzymałe, odporne na korozję i nieprzepuszczalne dla tlenu. W instalacjach z miedzi używa się rur miękkich, które dają się swobodnie kształtować. Powinny być osłonięte koszulką z tworzywa. Początek i koniec każdej rury podłącza się do rozdzielaczy. Instalację układa się na izolacji termicznej – styropianie, wełnie mineralnej, płytach poliuretanowych – i izolacji przeciwwilgociowej z folii polietylenowej. Rury mają być oddalone od siebie o 15, maksymalnie 30 cm, a w strefach brzegowych, np. przy oknach, ich zagęszczenie powinno być większe. Należy przestrzegać zasady formowania pętli grzewczych z jednego odcinka rury, bez złączek. Średnicę rur, ich rozstaw i długość obiegów grzewczych określa projektant.

Rurki wodnej podłogówki łączy się tylko w rozdzielaczach. Pętlą grzewczą ma być jeden odcinek rury fot. Kermi

Jakie możliwości oferuje elektryczne ogrzewanie podłogowe?

Stosuje się ją często w remontowanych domach, gdzie zamiana kaloryferów na podłogówkę wodną jest trudna i kosztowna. Elektryczną da się zainstalować nawet przy okazji wymiany płytek.

W tym systemie ciepło wydzielają przewody, maty bądź folie, przez które płynie prąd. Ustawienie żądanej temperatury umożliwiają termoregulatory. Przewody układa się w wylewce o grubości 5 cm. Maty, folie oraz specjalne cienkie przewody można ułożyć w warstwie kleju, bezpośrednio pod płytkami ceramicznymi czy panelami. Elementy grzejne tuż pod posadzką szybciej przekazują ciepło, ogrzewanie nie ma więc dużej bezwładności. Elektryczne przewody grzejne mogą być zwykłe (stałooporowe) – czyli grzejące ze stałą mocą albo tzw. samoregulujące. Tych pierwszych nie wolno układać w miejscach, gdzie odbiór ciepła jest utrudniony, np. pod meblami, grubym dywanem. Samoregulujące są lepszym rozwiązaniem. Różne odcinki tego samego przewodu grzeją silniej lub słabiej, zależnie od temperatury otoczenia.

Elektryczna folia grzewcza układana pod panelami podłogowymi fot. Fenix Polska

Do zbudowania instalacji ogrzewania elektrycznego wystarczą przewody bądź maty grzejne, uchwyty do ich mocowania i proste termostaty. Nie potrzeba kotła ani innego źródła ciepła, kotłowni, komina. Przewody elektryczne są droższe niż rury, ale ich montaż jest prostszy i tańszy. W małej łazience można je zainstalować samodzielnie.

Janusz Werner

Fot. Fenix Polska/Kermi/KFA Armatura/Alplast/Regulus-System/Elterm/Sofath/Janusz Werner/SAS/De Dietrich/Clima-Comfort/John Guest