Ogrevanje in učinkovita raba energije: Prava vprašanja, uporabni nasveti

Kako zmanjšati porabo toplotne energije za ogrevanje?

Velika poraba goriva je lahko posledica pomanjkljive toplotne zaščite hiše ali neprimernih bivalnih navad. Vzrok je lahko tudi zastarel ogrevalni sistem, brez primerne regulacije. Pri novejših sistemih za to skrbi ustrezen regulacijski modul za posamezen prostor. Če imamo na zunanjem zidu ali v prostoru vgrajena temperaturna tipala, lahko z avtomatsko regulacijo natančno uravnavamo želeno temperaturo v prostoru. Skrbna in pravilna nastavitev ventilov zagotovi ustrezen pretok ogrevnega medija (t. i. hidravlično uravnoteženje pretoka ogrevne vode). Če ogrevalni sistem dopušča, bomo stroške najbolj zmanjšali, ko bomo stari kotel zamenjali z novim, nizkotemperaturnim (NT) ali kondenzacijskim. Tako bomo porabili kar za 30 do 40 odstotkov manj energije. Stari kotel bi morali tako ali tako najpozneje po 15 letih uporabe zamenjati z novim, finančni vložek se nam bo zaradi manjše porabe goriva povrnil v kratkem času. Če v prostoru zmanjšamo temperaturo za stopinjo, znižamo stroške ogrevanja za šest odstotkov! Temperatura v prostoru naj ne bi bila višja od 20 oziroma največ 22 stopinj Celzija, ponoči pa jo znižamo še za pet stopinj. V ogrevalnem sistemu – instalacijah za ogrevanje – ne sme biti zraka, saj poslabša oddajanje toplote.

Precej manj energije bomo porabili tudi s pravilnim prezračevanjem: ob kratkotrajnem intenzivnem prezračevanju bo bistveno manj izgub kot pri delno odprtih oknih. Pri prezračevanju se prostor ne sme preveč ohladiti, da ne bi nastala plesen. Pomembna je tudi nastavitev gorilnikov na olje in plin.

Na kaj moramo biti pozorni, ko pred ogrevalno sezono nastavimo gorilnike?

Dobro nastavljen gorilnik lahko pomeni tudi 10 odstotkov in več prihranjenega goriva. Zato je pomemben nadzor zgorevanja: merimo predvsem koncentracijo ogljikovega dioksida, kisika in ogljikovega monoksida v suhih dimnih plinih. Že odstotek ogljikovega monoksida v dimnih plinih poveča izgube kotla za štiri do pet odstotkov.

Če je kotel obložen s sajami, ga pred nastavitvijo gorilnika očistimo (to velja tudi med kurilno sezono). Zaradi sajastih oblog na notranjih površinah kotla toplota mnogo slabše prestopa iz kurišča na ogrevalni medij. Že milimeter debela plast saj in katrana poveča porabo goriva za tri do štiri odstotke, v zanemarjenih kotlih pa tudi do 15 odstotkov. Obloge lahko močno zmanjšajo življenjsko dobo kotla: vlaga iz kuriva se na hladnejših površinah kurišča kondenzira in skupaj z žveplom v sajah tvori žvepleno kislino, ta pa razjeda kovinske dele kurišča. Kotel lahko začne puščati, kar je zlasti nevarno pri prevelikih kotlih.

Čiščenja se lahko lotimo tudi sami. Najbolj trdovratne obloge bomo odstranili mehansko z različnimi strgali in žičnimi krtačami. Manj umazane kotle lahko očistimo tudi s kemičnimi sredstvi, ki jih dobimo na domačem trgu. Kemična sredstva seveda za okolje niso popolnoma neškodljiva, zato bodimo previdni pri uporabi in ravnajmo strogo po navodilih proizvajalca. Za pomoč lahko prosimo tudi najbližje dimnikarsko podjetje, ki je specializirano za kemično čiščenje kotlovnih naprav. Čiščenje dimnika in drugih dimovodnih naprav prepustimo dimnikarju, ki bo delo opravil strokovno. Čiščenje specialnih kotlov, ki so namenjeni kurjenju s plinom, pa sploh vedno prepustimo pooblaščenemu serviserju, ki bo poleg čiščenja preveril tudi nastavitve gorilnika in drugih elementov kotla.

Pred nastavitvijo gorilnika je dobro zamenjati šobo gorilnika – biti mora v skladu z močjo kotla in v mejah, ki jih določajo navodila oziroma tablica gorilnika. Moč kotla in gorilnika morata biti med seboj usklajeni. Serviser nato nastavi gorilnik in pri tem tako dolgo spreminja posamezne parametre (količino zraka, tlak črpalke goriva itd.), da dobi najbolj optimalne vrednosti zgorevanja. Že sprememba enega od naštetih parametrov poruši optimalno zgorevanje. Na tako nastavljenem gorilniku ne smemo ničesar spreminjati, prav tako ne smemo zamenjati šobe s šobo druge dimenzije (večji ali manjši pretok goriva), ne da bi strokovnjak gorilnik znova nastavil.

Kateri energent izbrati za ogrevanje (olje/plin, trdo gorivo, toplotna črpalka)?

Trenutno je najcenejše ogrevanje s toplotno črpalko in z lesno biomaso, sledita zemeljski plin in kurilno olje, najdražje ogrevanje pa je z utekočinjenim naftnim plinom.

Se bolj splača izbrati radiatorsko ali talno ogrevanje?

Oba sistema imata določene prednosti in tudi slabosti. Talno ogrevanje je malo dražje – koliko, je odvisno od načina izvedbe, izolacije tal in tudi vrste regulacije. Glede na to, da so nizkotemperaturni sistemi ogrevanja že precej uveljavljeni, pa je prihodnost vsekakor na strani talnega ogrevanja. K temu lahko veliko pripomore izboljšana toplotna zaščita zgradb in posledično manjša instalirana moč naprav za ogrevanje. Objekti, ki so grajeni po trenutno veljavnih predpisih, imajo povprečno 70 W/m² toplotnih izgub. Te izgube lahko pokrijemo s temperaturo tal 26 do 27 stopinj Celzija. Za nizkoenergijske hiše in pasivne hiše so predpisane še nižje vrednosti dovoljenih toplotnih izgub. Tudi načini ogrevanja so drugačni (na primer stensko, toplozračno). Radiatorsko ogrevanje v varčnih hišah ni primerna izbira.

Kako je z dimnikom pri zamenjavi kotla?

Pri ogrevanju z nizkotemperaturnimi kotli imajo dimni plini na izhodu zelo nizke temperature, v območju približno od 80 do 120 stopinj Celzija. Iz kurišča spuščamo dimne pline s temperaturo nad rosiščem vlage v dimnih plinih, da zagotovimo zadosten vlek in da kondenzirajoča vodna para ne poškoduje dimnika. Če pade temperatura pod temperaturo rosišča, torej pod 45 do 55 stopinj, na stenah dimnika nastane kondenzat, kar izkoriščamo pri kondenzacijskih kotlih. S kondenzacijo vodne pare v dimnih plinih pridobimo tako še del toplote, ki pri nizkotemperaturnih kotlih neizkoriščeno odhaja skozi dimnik v okolico. Vodna para iz dimnih plinov vsebuje tudi agresivne spojine, ki lahko poškodujejo dimnik, kar posebej pride do izraza pri uporabi kurilnega olja. Dimne tuljave morajo biti zato odporne proti koroziji, njihova površina pa mora biti neporozna. Tem zahtevam ustrezajo – poleg nerjavne jeklene pločevine, keramike in stekla – tudi razni plastični materiali, polimeri. Dimovodne naprava zelo vplivajo na pravilno delovanje kurilne naprave, hkrati pa predstavljajo potencialno nevarnost za okolico. Pri rekonstrukciji ali gradnji dimovodnih instalacij je zato treba upoštevati ustrezne standarde in predpise, zahteve sanitarne in splošne varnosti ter možnosti izvajanja dimnikarskih storitev.

Ali je pri že obstoječem radiatorskem ogrevanju priporočljivo zamenjati klasični kotel z nizkotemperaturnim ali kondenzacijskim?

V primerjavi s standardnimi starejšimi kotli imajo nizkotemperaturni kotli stabilen izkoristek. Tudi pri zmanjšanju potreb po toploti (kotel obratuje pri manjši toplotni moči) še vedno prihrani energijo. To pa ne velja za starejše kotle, kjer je izkoristek kotla pri manjših toplotnih potrebah bistveno nižji. Z novim kotlom lahko prihranimo do 30 odstotkov energije. Nizkotemperaturni kotli se tudi pri nižjih delovnih temperaturah do 40 stopinj Celzija ne kvarijo zaradi kondenzacije, saj so iz materialov, ki so odporni na korozijo (lito železo).

Obratujejo tudi brez mešalnega ventila, ker se temperatura vode v kotlu lahko zvezno prilagaja potrebam v ogrevalnem sistemu. Velika prednost teh kotlov so tudi manjše toplotne izgube z dimnimi plini ter višji energijski izkoristki v prehodnem obdobju. Izkoristek plinskih kondenzacijskih kotlov je še višji kot pri nizkotemperaturnih kotlih.

Pri nižjih temperaturah dimnih plinov (56 °C pri zemeljskem plinu in 47 °C pri kurilnem olju) vodna para kondenzira v kondenzat in pri tem sprosti latentno toploto vodne pare v dimnih plinih. Uporaba latentne toplote oziroma zgorevalne toplote je bistvena pri kondenzacijski tehniki. Nazivni izkoristki kondenzacijskih kotlov so do 109 odstotkov, letni ogrevalni izkoristki pa med 95 in 100 odstotki.

Za nizkotemperaturno ogrevanje dimenzioniramo ogrevala na vstopno temperaturo 50 do 55 stopinj Celzija in izstopno temperaturo 40 stopinj. Če želimo doseči enak toplotni učinek, pa morajo biti površine radiatorjev večje kot pri običajnih sistemih ogrevanja s temperaturo 90 in 70 stopinj. Pri takšnih sistemih so ogrevala največkrat toplotno predimenzionirana, saj so bili zgrajeni brez ustreznega toplotnega izračuna in tehnične dokumentacije. Če takšno zgradbo dodatno toplotno izoliramo ali vgradimo energijsko varčna okna, lahko obstoječi radiatorji, ki so dimenzionirani za režim 90 in 70 stopinj, primerno ogrejejo prostor s sistemom ogrevanja 60 in 40 stopinj Celzija.

Je ogrevanje s toplotno črpalko samo za nizkoenergijske ali pasivne hiše ali tudi za radiatorsko ogrevane sisteme? In cena?

Vgradnja toplotne črpalke kljub visoki energijski učinkovitosti še vedno velja za investicijsko velik zalogaj. Analiza vseh povezanih stroškov pa pokaže tudi drugo plat. Pri primerjavi celotnih stroškov za TČ in za ogrevalni sistem na olje ali plin je pri novogradnji treba poleg vira toplote upoštevati še večje stroške prostora za kotlovnico, dimnik in vgradnjo sistema za oskrbo z oljem. Ti stroški so seveda manjši pri vgradnji plinskega fasadnega kotla. Sistem ogrevanja s toplotno črpalko omogoča v poletnem času tudi hlajenje, kar je v primerjavi z drugimi ogrevalnimi sistemi velika prednost.

Tudi pri obnovi starejših visokotemperaturnih ogrevalnih sistemov lahko vgrajujemo toplotne črpalke. Če mora biti za kritje toplotnih izgub temperatura dovoda ogrevne vode višja od 55 stopinj, vgradimo visokotemperaturne toplotne črpalke s temperaturo ogrevne vode do 75 stopinj. Površine grelnih teles morajo biti dovolj velike, da so prostori pri maksimalni temperaturi dovoda ogrevne vode in pri najnižji projektni zunanji temperaturi še vedno primerno ogreti.

Električno ogrevanje – je res najcenejše?

V skupino ploskovnega oziroma površinskega ogrevanja prištevamo talno, stropno in stensko ogrevanje. Značilnost ploskovnega ogrevanja je, da večino toplote v prostor odda s sevanjem. Z dobro toplotno zaščito zunanjih sten, podstrešij, oken in stropov dosežemo enakomernejše temperature notranjih površin in s tem tudi enakomernejšo porazdelitev temperature v prostoru. Pri nizkoenergijskih zgradbah je najprimernejši način za ogrevanje prostorov izkoriščanje stropne, stenske in talne površine. Zaradi nizkih temperatur ogrevalnega medija kot vir energije lahko uporabimo toplotne črpalke, energijo sonca in električno energijo. Električna energija je v večini primerov sicer predragocena za ogrevanje. V določenih primerih, kjer ni druge možnosti, pa je njena uporaba kljub temu lahko upravičena (kopalnice, različni poslovni prostori, obnova starih stanovanj itd).

Električno sevalno ploskovno ogrevanje je z vidika investicije gotovo cenejše, če ga primerjamo z drugimi sistemi ogrevanja. Sistem priključimo na poseben električni tokokrog. Prednosti so preprosta vgradnja, regulacija in minimalno vzdrževanje. Slabosti pa so poleg visoke cene električne energije lahko še trajnost vgrajene instalacije v mavčnih ploščah in določeni stroški v primeru okvare. Sistemi električnega sevalnega ogrevanja so najbolj razširjeni v državah, kjer je na voljo poceni električna energija (predvsem Kanada, ZDA itd.). Pri nas se pogosto uporabljajo za ogrevanje cerkva, pri obnovi različnih poslovnih prostorov in obnovi starih stanovanj.

Kako se obneseta zemeljski kolektor in geosonda pri ogrevanju s toplotno črpalko? Kakšen je postopek?

Ogrevanje s toplotno črpalko je najcenejše, emisije pa v primerjavi z drugimi viri toplote najmanjše. Slaba stran sistema za ogrevanje družinske hiše z geosondo je začetna investicija, ki približno tri- do štirikrat presega klasični zemeljski kolektor. A sta na voljo ugoden ekološki kredit in subvencija države. Sistem geosonde največkrat uporabljamo za objekte z večjimi toplotnimi potrebami, kot so na primer večstanovanjski objekti, poslovne zgradbe, šole ipd. Za prezračevanje in hlajenje prostorov uporabljamo rekuperacijo toplote. Prostore v stanovanjskem objektu tako prezračujemo in sočasno ogrevamo, pri tem uporabimo toploto izrabljenega zraka.

Za izvedbo vrtine je potrebno dovoljenje za izvajanje del (rudarsko dovoljenje). Za to pa potrebujemo lokacijsko informacijo, geološko prognozo z energetskim izračunom, rudarski projekt in revizijo rudarskega projekta.

Vgradnja geosond v slovenski zakonodaji ni neposredno opredeljena. Glede na zakon o rudarstvu šteje med rudarska dela tudi vrtanje vrtin, globljih od 30 metrov. Geosonde vgrajujemo v globino 70 do 150 metrov. Rudarsko delo je sestavljeno iz vrtanja, vgradnje geosond in injektiranja stabilizacijskega materiala. Izdelavo kinet za povezavo geosond s toplotno črpalko pa štejemo med gradbena dela.

Zemeljski kolektor dimenzioniramo glede na hladilno moč toplotne črpalke. Vir toplote je lahko zemlja, v kateri je shranjena sončna energija. Izkoriščamo samo gornji sloj zemlje, ki dobiva energijo prek sončnega sevanja in s padavinami. Toplotnega toka, ki prehaja iz globine zemlje na površino in znaša od 0,2 do 0,5 W/m2, ne moremo uporabljati kot vir toplote. Toplotna prevodnost zemlje narašča z vsebnostjo vode v zemlji (suha tla so manj prevodna; čim večja je vsebnost vode, tem večja je zmožnost akumulacije toplote). Če površina okrog cevi kolektorja zaledeni, se pridobljena toplota poveča: zaradi spremembe agregatnega stanja vode iz tekočega v trdno se sprošča latentna toplota, približno 93 Wh/kg. To pomeni, da je za optimalno izkoriščanje zemeljskega kolektorja zaledenitev površine okrog cevi lahko prednost in ne slabost, vendar mora biti kolektor vgrajen tako, da zmrzal ne povzroči dviganja tal. To preprečimo, če okrog kolektorja položimo 20 do 30 centimetrov debelo plast drobnega peska.

Pri dimenzioniranju zemeljskega kolektorja moramo poznati sestavo zemlje (toplotna oddaja), možnost regeneracije površine (površina ne sme biti zazidana ali predvidena za zazidavo), temperaturno območje zemlje, delovno območje toplotne črpalke in razpoložljivost vira (površina prostega zemljišča, razgibanost in dostopnost terena). Na podlagi teh podatkov je treba dimenzionirati cevni razvod, izračunati delovne parametre obtočne črpalke (pretok, padec tlaka skozi kolektor) in opraviti določena zemeljska in gradbena dela.

Kolektorje, pri katerih v ceveh kroži delovni medij (mešanica vode in glikola oziroma etanola), delimo na klasične talne (horizontalni), kompaktne in zelo kompaktne vertikalne in horizontalne ter na spiralne (izvedba »slinky« in »svec«).

Ali se lahko v osrednji Sloveniji, kjer so pozimi zunanje temperature zelo nizke, ogrevamo s toplotno črpalko zrak/voda?

Nizkoenergijske hiše z nadzorovanim prezračevanjem in rekuperacijo toplote imajo zelo majhne toplotne izgube, kar znaša, preračunano na kvadratni meter ogrevane površine, približno 40 W/m². Enodružinska stanovanjska hiša s površino 120 kvadratnih metrov tako potrebuje le še vir toplote moči približno 5 kW. Vprašanje je, ali kotlovnico sploh še potrebujemo. Za takšne moči lahko stanovanjsko zgradbo ogrevamo tudi s toplotno črpalko zrak/voda in z električnim dogrevanjem ogrevne vode, kadar so zunanje temperature nižje.

Toplotne črpalke zrak/voda so lahko osnovni ali dodatni izvir toplote za sisteme ogrevanja in za pripravo tople sanitarne vode. Na evropskem trgu se pojavlja vse več TČ, ki naj bi obratovale tudi do zunanjih temperatur 20 stopinj pod lediščem. Pri takšni zunanji temperaturi je seveda grelno število zelo nizko.

Delovni diagrami najsodobnejših TČ kažejo, da pri zunanji temperaturi minus 10 stopinj črpalke obratujejo s približno polovico nazivne toplotne moči. Pri nas so ponekod zunanje temperature tudi 20 stopinj pod lediščem, toplotna črpalka zrak/voda brez dodatnega vira tako ne more vzdrževati zahtevane temperature ogrevne vode. Namesto ogrevalnega kotla na olje ali plin kot dodatni vir lahko namestimo električni toplovodni kotel – obratuje samo takrat, ko zunanje temperature padejo več kot 10 stopinj pod ledišče.

Kaj je za pripravo pripravo tople sanitarne vode bolj priporočljivo – pretočni ali akumulacijski grelniki?

Sisteme za pripravo tople vode v praksi zasledimo v dveh izvedbah. Prva je lokalna izvedba v neposredni bližini porabe sanitarne vode (električni pretočni grelniki, plinski pretočni grelniki, električni grelniki z majhnim hranilnikom pet do 15 litrov, električni kuhinjski grelniki), druga pa je centralna izvedba na enem mestu, za eno stanovanje ali zgradbo (hranilniki, integrirani s kotlom na olje ali plin, hranilniki z neposrednim ogrevanjem na olje ali plin).

Za lokalno pripravo vode je značilno, da vodo segrevamo zelo blizu iztočnih mest. Osnova za načrtovanje sistema za oskrbo s toplo vodo so dnevne potrebe, število družinskih članov ter razpoložljivi viri energije. Prednosti lokalne priprave vode so nižji investicijski stroški, kratek odzivni čas in večja ekonomičnost sistema. Slabost pa manjša akumulacijska sposobnost sistema in omejeno izvajanje ukrepov za zaščito pred legionelami. Lokalni pretočni grelniki so primerni za zgradbe z majhno porabo vode in za poslovne stavbe, kjer sanitarno vodo uporabljamo samo za umivanje rok itd. V družinskih hišah so plinski pretočni grelniki vode primerni za oskrbo enega oziroma največ dveh iztočnih mest, ki med seboj nista oddaljeni več kot meter ali dva. Na minuto dobimo treh do 16 litrov tople vode, kar je odvisno od nazivne moči grelnika – ta je lahko od 6 do 26 kW. Za večje potrebe so primerni plinski akumulacijski grelniki s prostornino od 30 do 150 litrov in več.

Nasprotno pa centralnih sistemov ne moremo vedno šteti za dobro rešitev pri zgradbah z velikim številom porabnikov, ker topla voda potrebuje nekaj časa, da pride do njih (za nekoga, ki stoji pod tušem, to ni prijetno, ker lahko traja tudi 30 sekund, da priteče toplejša voda). S sodobnim nizkotemperaturnim kotlom ali solarnim sistemom s toplotno črpalko zrak/voda in hranilnikom toplote 200 do 300 litrov v ogrevalni sezoni pripravljamo toplo vodo za povprečno štiričlansko družino centralno le, če je od hranilnika toplote do porabnika manj kot pet metrov.

Kako je s pripravo tople sanitarne vode s sprejemniki sončne energije ali s toplotno črpalko?

Za ogrevanje sanitarne vode uporabljamo toplotne črpalke zrak/voda ogrevalne moči od 2 do 3 kW. Zmogljivost ogrevanja je do 1400 litrov vode na dan. Toplotna črpalka je nameščena na grelnik vode. Če je črpalka ločena, hranilnik vode in črpalko samo povežemo z vodovodnimi cevmi. Za kroženje vode je treba vgraditi obtočno črpalko, ki jo upravlja termostat, vgrajen v hranilnik vode. Glavna prednost toplotne črpalke je v tem, da porabi trikrat manj električne energije kot klasični električni grelnik. Vodo segrevamo največ na 55 stopinj Celzija, kar pomeni manjše toplotne izgube v hranilniku vode in ceveh, prav tako pa manjše nalaganje vodnega kamna na ogrevalne površine. Velika prostornina hranilnika omogoča delovanje toplotne črpalke takrat, ko je elektrika za gospodinjstva cenejša.

Pri normalni porabi tople vode v individualnih hišah potrebujemo SSE (sprejemnike sončne energije) površine 1,5 do 2 m² za stanovalca. Za vsak kvadratni meter SSE naj bo površina hranilnika 50 do 75 litrov. Če se odločimo za sistem s prisilnim kroženjem, lahko uporabimo časovno stikalo, ki bo vključilo obtočno črpalko v času predvidene porabe (npr. zjutraj ali zvečer).

Sprejemnike sončne energije dimenzioniramo tako, da bi lahko v povprečju segreli 65 do 70 odstotkov potrebne količine tople vode. S kvadratnim metrom lahko pridobimo do 450 kWh toplote. V individualnih hišah v povprečju porabijo za ogrevanje sanitarne vode približno 3000 kWh energije.

Sistem je najbolj učinkovit, če so SSE nameščeni pod naklonom 25 do 40 stopinj in obrnjeni v smeri proti jugu, jugozahodu ali jugovzhodu; z vodoravno ravnino pa naj oklepajo kot 30 do 60 stopinj.

Delo in dom, 15. november 2006