Wybór systemu do ogrzewania budynku to niewątpliwie jedna z najważniejszych kwestii podczas budowy domu. System dostarczający ciepło do budynku powinien być niezawodny, ekonomiczny i wygodny w użytkowaniu. Wybierając źródło ciepła należy przeprowadzić analizę kosztów inwestycji oraz eksploatacji. Niejednokrotnie droższe urządzenia ,dzięki niewielkim kosztom użytkowania w rezultacie są najbardziej ekonomicznym rozwiązaniem.
Poniżej przedstawiono kilka popularnych systemów ogrzewania domu jednorodzinnego wraz z analizą ekonomiczną. W analizie uwzględniono koszt zakupu urządzenia grzewczego oraz koszty eksploatacyjne. Założono, że każdy z systemów ma pokrywać zapotrzebowanie na ciepło oraz na ciepłą wodę użytkową. Przy analizie należy jednak pamiętać, że niektóre koszty mogą zostać zredukowane dzięki dotacjom takim jak program ,,Czyste Powietrze” lub ,,Mój prąd”.
Budynek poddany analizie
Analizę przeprowadzono na przykładzie budynku zlokalizowanego w miejscowości Ustjanowa Dolna w województwie podkarpackim (III strefa klimatyczna) o powierzchni 149,10 m2 i kubaturze 927.20 m3. Budynek zamieszkuje 5 osób. Obliczona moc cieplna systemu grzewczego wynosi 10,55 kW, a moc cieplna do przygotowania c.w.u. ok. 0,22 kW , co daje ok. 11 kW mocy. Wszystkie przegrody budynku spełniają standardy WT 2021.W całym budynku zainstalowane jest ogrzewanie podłogowe, budynek ma bardzo dobrą izolację termiczną.
Pompa ciepła + panele fotowoltaiczne
Połączenie pompy ciepła z instalacją fotowoltaiczną jest stosunkowo nowym rozwiązaniem, ale zdobywa coraz większą popularność. Wykorzystanie takiego systemu stało się opłacalne, dzięki ustawie OZE wprowadzonej w 2016 r. umożliwiającej odbiór niewykorzystanej energii elektrycznej z sieci. Warto zatem przyjrzeć się bliżej takiemu rozwiązaniu. Poniżej przedstawiono schemat działania pompy ciepła z instalacją fotowoltaiczną.
Przy doborze wielkości instalacji fotowoltaicznej, współpracującej z pompą ciepła należy wziąć pod uwagę nie tylko energię elektryczną potrzebną do zasilenia urządzeń elektrycznych, ale także energię wymaganą do działania pompy ciepła. Dla budynku o wyżej wymienionych gabarytach, zamieszkiwanego przez 5-osobową rodzinę, optymalne będzie zainstalowanie systemu fotowoltaicznego o mocy 8,25 kWp (22 panele). Z uwagi na usytuowanie budynku będzie to system wolnostojący, skierowany na południe co pozwala uzyskać ok. 1000 kWh wyprodukowanych z 1 kWp instalacji, czyli 8250 kWh w ciągu roku pozyskanych z energii słonecznej.
Instalacja fotowoltaiczna ma pokrywać zapotrzebowanie na energię elektryczną zużywaną do zasilenia urządzeń elektrycznych oraz dodatkowe zużycia wynikające z działania pompy. Do analizy ekonomicznej weźmiemy zatem pod uwagę jedynie tę część instalacji, która ma pokrywać potrzeby pompy – ok. 4,25 kWp. Przyjęto cenę energii elektrycznej na poziomie 0,59 zł/kWh.
Gazowy kocioł kondensacyjny
Ogrzewanie gazowe to jeden z najbardziej komfortowych sposobów ogrzewania domu, ze względu na urządzenie, które nie wymaga obsługi ze strony użytkownika. W przypadku wykorzystania gazu jako źródła ciepła i ciepłej wody użytkowej, posłużymy się przykładem kotła kondensacyjnego. Kocioł kondensacyjny cechuje wysoka sprawność urządzenia, z powodu wykorzystywania ciepła ze spalin, traconych bezpowrotnie w tradycyjnym kotle, co zwiększa sprawność urządzenia. Poniżej przedstawiono schemat kotła kondensacyjnego oraz tabelę z zestawionymi kosztami.
Kocioł na biomasę (pellet)
Kolejny sposób na dostarczenie energii cieplnej do budynku to wysokosprawne kotły na biomasę np. na pellet pozyskiwany z odpadów pochodzenia roślinnego, który jest najbardziej ekologicznym typem paliwa stałego. Decydując się na taki rodzaj kotła, warto przyjrzeć się urządzeniom z automatycznym podajnikiem paliwa, który zapewni niemal bezobsługową pracę urządzenia. Poniżej przedstawiono koszty inwestycyjne i eksploatacyjne kotła na biomasę:
Ogrzewanie elektryczne (piec indukcyjny)
Kolejnym proponowanym rozwiązaniem jest elektryczny piec indukcyjny. Kocioł tego typu wykorzystuje do swojego działania zjawisko elektromagnetyczne. Ciepło powstaje za pomocą pola elektromagnetycznego bezpośrednio w komorze grzewczej znajdującej się na kolumnach transformatora, co ogranicza straty pola elektromagnetycznego. Do zalet takiego kotła należy bezobsługowa praca, niezawodna eksploatacja oraz długa żywotność. Minusem są jednak koszty, zazwyczaj wyższe niż w przypadku innych źródeł ciepła, a także uzależnienie od rosnących cen energii. Poniżej przedstawiono tabelę z kosztami inwestycji i eksploatacji:
Zalety i wady poszczególnych rozwiązań
Analiza ekonomiczna
Poniżej przedstawiono rozkład kosztów poszczególnych rozwiązań w ciągu 25 lat po zainstalowaniu urządzeń.
Jak widać na powyższym wykresie instalacja elektryczna generuje dużo większe koszty niż pozostałe rozwiązania, dlatego też przygotowano drugi wykres z wyłączeniem elektrycznego pieca indukcyjnego.
Powyższy wykres pokazuje, że mimo największego nakładu pieniężnego potrzebnego do instalacji pompy ciepła połączonej z panelami fotowoltaicznymi jest to najbardziej ekonomiczne rozwiązanie. Z wykresu wynika, że już po ośmiu latach zwracają się koszty poniesione na inwestycję, dzięki niskim kosztom rocznym ogrzewania i przygotowania ciepłej wody użytkowej. Biorąc pod uwagę żywotność pompy ciepła oraz paneli fotowoltaicznych, wynoszącą ok. 25 lat rozwiązanie to pozwala na oszczędność rzędu 75000 zł w stosunku do ogrzewania domu pelletem oraz nawet 245000 zł w stosunku do ogrzewania elektrycznego. Rozwiązanie staje się jeszcze bardziej korzystne w przypadku skorzystania z dotacji programu ,,Czyste powietrze” i ,,Mój prąd”, które oferują środki przeznaczone na wykonanie powyższej instalacji.
