Ogrevanje: Najpogostejši ogrevalni sistemi in energenti

Ogrevalni sistem je kompleksen izdelek, praviloma sestavljen iz ogrevalne naprave, razvoda, ogreval in regulacije. Sistemi na gorenje (biomasa, kurilno olje, plin) zahtevajo še dimnik in shranjevanje energenta. V nadaljevanju podrobneje obravnavamo značilnosti energentov in ogrevalnih naprav, ki jih v Sloveniji najpogosteje uporabljamo.

Ogrevala

Začnimo na koncu ogrevalnega sistema, to je pri ogrevalih. Izbiramo med visoko- in nizkotemperaturnim ogrevanjem. Za sodobne in dobro toplotno izolirane stavbe se priporoča nizkotemperaturno, ki je med ljudmi najbolj poznano kot »talno«, čeprav je lahko tudi radiatorsko, stropno ali stensko. Ogrevala izbiramo tudi na podlagi medija, ki prenaša toploto. Pri radiatorskem ali talnem ogrevanju toploto prenaša topla voda, pri klimatski napravi ali kaminu pa topel zrak. Toplozračno nas s sevanjem ogrevajo tudi IR-paneli, enako prenašajo toploto na nas radiatorji.

V tleh, steni ali na stropu imamo lahko tudi električno ogrevanje. S postavitvijo sončne elektrarne na streho domače hiše postaja električna energija konkurenčna drugim energentom. Prednosti električnega ogrevanja so nizka investicija, natančna regulacija in popolno avtomatizacija.

Razvod

Razvodni sistem povezuje proizvodnjo tople vode v ogrevalni napravi z ogrevali v prostorih. Na ceveh so nameščeni različni merilni instrumenti, zaporni in varnostni ventili, obtočne črpalke, raztezne posode, senzorji, regulacija, ki so potrebni za nemoten, varen in energetsko učinkovit prenos tople vode.

Ogrevalna naprava

Ogrevalna naprava je na začetku verige ogrevalnega sistema. Njena naloga je, da čim bolj učinkovito pretvori primarno energijo v koristno. Dostopnost različnih ogrevalnih naprav je dobra novica, slaba pa je ta, da investitorji vse težje izberejo optimalno. Ni čisto res, da je »kotel pač kotel«, pri nekaterih vrstah je tehnologija veliko bolj napred­na kot pri drugih. Sem denimo uvrščamo kondenzacijsko enoto. Najbolj poznana je pri plinskih kotlih, uporabna pa tudi pri bio­masi in kurilnem olju.

Kondenzacijska enota ima nalogo, da odhajajočemu dimnemu plinu odvzame toploto in jo vrne v ogrevanje. To pomeni, da se recimo dim iz plinskega kotla ohladi s 170 na 52 stopinj Celzija. Če želimo vgraditi kotel s kondenzacijsko enoto, moramo nujno sanirati tudi dimnik in urediti odvod kondenzata. Večji stroški gradnje sistema se nam bodo vračali z večjimi izkoristki ogrevalne naprave.

Še eno razliko med ogrevalnimi napravami je dobro poznati. Ko se odločamo za primeren sistem, nas bo trgovec ali inštalater vprašal, ali želimo nizkotemperaturni ali visokotemperaturni sistem. Nizkotemperaturni imajo večje izkoristke, so tehnološko zahtevnejši in primerni so za sodobne in energetsko učinkovite stavbe, v katerih je praviloma vgrajeno talno gretje.

Najpogostejše ogrevalne naprave

Iz raziskave REUS 2019 razberemo, da v Sloveniji uporabljamo pet glavnih virov energije za ogrevanje. Delež biomase je 32 odstotkov, kurilnega olja 20, zemeljski plin dosega 12 odstotkov, elektrika 10 in toplotne črpalke 9 odstotkov. V mestih je močneje zastopan zemeljski plin, na podeželju drva. Trendi kažejo na relativno stabilnost biomase in plina, povečanje toplotnih črpalk in elektrike ter zmanjševanje ogrevanja na kurilno olje.

Biomasa

Za družinske hiše so uporabni polena in peleti. Polena od nekdaj, peleti zadnjih 20 let. Polena spadajo med najcenejše energente. Cena kilovatne ure v sodobnem kotlu z lambda sondo je 3 cente in velja za kupljena drva. Če jih lastnik pripravi sam, so seveda cenejša.

Ogrevanje s poleni je prostorsko razkošno. Potrebujemo odprt prostor, kjer se pred spravilom v zunanjo drvarnico drva sušijo eno leto. V pet do deset kvadratnih metrov veliki kurilnici sta poleg kotla vgrajena tudi hranilnik tople vode (HTV) in bojler za sanitarno vodo. V njej je treba zagotoviti dovod zunanjega zraka, saj so polena velik porabnik kisika, ki ga potrebujejo za gorenje. Potreben je tudi dimnik, prilagojen moči kotla. Prav pri dimnikih se v praksi še vedno delajo velike napake.

Ogrevanje s poleni je delovno intenzivno. Začne se s posekom in sušenjem, nadaljuje v kurilnici s kurjenjem, rednim čiščenjem kotla in spravilom pepela. Vse našteto mora narediti stanovalec, zato je dobro, da to dela z veseljem. Če ne, je bolje, da si izbere drug energent. To so lahko tudi peleti s ceno 6 centov za kilovatno uro in avtomatiziranim gorenjem. Tudi kurilnica je lahko manjša, enako skladiščenje in spravilo pepela, sušenje ni potrebno. Še vedno pa ostane čiščenje pepela in dimnika. Zaradi potrebnih površin so polena primerna za podeželje in energetsko potratne samostojne družinske hiše. Z okoljskega vidika je bio­masa CO₂-nevtralna, ni pa nevtralno kurjenje, saj pogosto močno obremenjuje zrak z izpusti. Kurjenja, če ni avtomatizirano, se je treba namreč naučiti.

Cena investicije v sodobno kurilnico na polena ali pelete je okrog 10.000 evrov, za oba energenta so na voljo subvencije in kredit Eko sklada.

Kurilno olje

Doba kurilnega olja se izteka, še vedno pa je tako ogrevanje lahko zanimivo, najbolj zaradi cenenosti kotlov in preprostega upravljanja. Ker je kurilno olje fosilno gorivo, potrebuje dimnik, prilagojen moči kotla in temperaturi dimnih plinov. Vzdrževanja je veliko manj kot pri kotlu na polena. Enkrat na leto serviser zamenja šobe in nastavi gorilnik, dimnikar pa očisti kotel in dimnik. Vsakemu od teh dveh izvajalcev bomo plačali po 60 evrov.

Cena kurilnega olja je v celoti odvisna od svetovne geopolitike, zato so mogoča tudi velika nihanja. Trenutna cena v Sloveniji je okrog 850 evrov za tisoč litrov. Razpon kot­lov na kurilno olje je velik, tako po obliki, izkoristkih, velikostih, šumnosti delovanja kot enostavnosti servisiranja. Cena sega od 2000 do 4000 evrov. S takšnim kotlom ogrevamo prostore neposredno (brez HTV), z njim lahko ogrevamo tudi sanitarno vodo vse leto ali le med ogrevalno sezono. Kurilnica je lahko majhna, zagotoviti pa moramo dovolj kisika za zgorevanje energenta. Zaloga 2000 litrov kurilnega olja v kovinski ali plastični cisterni praviloma zadostuje za energetsko bolj potratno stavbo. Sodobne hiše porabijo manj, 100 kvadratnih metrov velika pasivna hiša denimo zgolj 150 litrov v enem letu.

Posebneži

Kot povsod najdemo tudi pri ogrevanju posebneže:
• Klimatska naprava je lahko dobro dopolnilo ogrevanju v prehodnih obdobjih, v polet­nem času z njo ohlajamo bivališča.
• Kompaktna naprava je novejša rešitev za štiri najpomembnejše sisteme. Ti so ogrevanje prostorov in sanitarne vode, prezračevanje z rekuperacijo in poletno hlajenje prostorov. Energetski izkoristek take naprave je visok, saj se toplota in odpadna toplota iz prezračevanja porabita za segrevanje sanitarne vode. Ta način ogrevanja prostorov ne potrebuje dimnika. Srce sistema je namreč toplotna črpalka, ki ogreva in hladi.
• IR-paneli so uporabni v vseh tipih stavb, idealni pa za pasivne hiše, kjer pride do veljave hitra regulacija glede na vse zunanje ali notranje dobitke energije.
Med zanimive posebneže lahko uvrstimo tudi prezračevanje z rekuperacijo, saj nam odpadno toploto – sicer izgubljeno zaradi prezračevanja – vrača kot toplozračno ogrevanje.
• Kako pomemben energetski potencial se skriva v izkoristkih, nazorno vidimo pri kondenzacijski tehniki. Najbolj tehnično dovršena je pri plinskih kotlih, poznana pa tudi pri biomasi in kurilnem olju.
• Posebnež je tudi brezplačno pasivno sončno ogrevanje, ki ga predstavljajo zimski sončni dobitki skozi okna ali – še z večjim uspehom – skozi zimski vrt.
• Vir ogrevanja smo tudi ljudje. Tehnično vsak odrasel človek odda med mirovanjem v okolico 100 vatov energije na uro, z gibanjem pa 200 vatov. Kako to deluje v realnosti, lahko občutimo, ko se zbere veliko ljudi. Recimo na koncertu ali v športni dvorani.

Plin

Plin je udoben, energent, saj pritisneš na gumb in vse deluje. Pri plinskih ogrevalnih napravah lahko uporabimo dve vrsti plina. Zemeljski plin, ki je do porabnikov speljan po plinovodu, je s 7 centi za kilovatno uro pol cenejši od utekočinjenega naftnega plina (UNP) v cisterni. Oba delujeta podobno, plinski kotli so majhni, v družinskih hišah običajno na steni. Tudi dimnik je specifičen. Dimniška cev je pri navadnem kovinska, pri kondenzacijskem pa PVC-cev premera 8 cm.

Plin je uporaben za vse vrste ogrevanja (nizko- ali visokotemperaturno), vse vrste ogreval in vse vrste stavb ali etažnega ogrevanja, ne glede na energetski razred. Danes se zaradi visokih izkoristkov vgrajujejo predvsem kondenzacijski kotli, ki so zaradi nizke cene okrog 2000 evrov široko dostopni. Plinski kondenzacijski kotel ima nekatere specifične zahteve predvsem pri dimniku. Zaradi nizke temperature dimnih plinov je treba zagotoviti prisilni vlek z ventilatorjem, saj 52 stopinj Celzija ni dovolj visoka temperatura za prosti vlek. Dimniška cev je lahko v obstoječem dimniku, v novem na fasadi ali pa ima dimnik izpust na fasadi. Odvod dimnih plinov kotla moči do 11 kW je mogoč neposredno na fasado, zato pravega (in dražjega) dimnika sploh ne potrebujemo. V tem primeru je dimnik sestavljen iz dveh obročev. Skozi zunanjega prihaja v kotel zunanji zrak, potreben za gorenje. Med potjo ga ogreje dim, ki se odvaja ven skozi notranji obroč premera od 5 do 8 cm.

Običajno uporabimo plinski kotel za ogrevanje prostorov in sanitarne vode. HTV ni nujen, ga pa osebno priporočam, saj se s tem zmanjšuje število vžigov in podaljša živ­ljenjska doba.

Sodobni kondenzacijski plinski kotli morajo zadostiti celi vrsti zahtev posebno glede energetske učinkovitosti in emisij. Normni izkoristek kotla (do 109 odstotkov) se zdi na prvi pogled nemogoč, pojasni ga definicija. Za izračun se kot referenčna vrednost uporablja kurilna vrednost goriva, ki ne upošteva dela toplotne energije, ki jo je mogoče pridobiti s kondenzacijo vodne pare iz ohlajenih dimnih plinov. Ta latentni del zgorevalne toplote, ki se pri klasičnih kotlih skozi dimnik odvede v okolico, se pri kondenzacijskih s pridom izkoristi.

Elektrika

Elektrika je najbolj univerzalna oblika energije, zato jo uporabljamo povsod. Veljavo pridobiva tudi pri ogrevanju prostorov. S ceno okrog 16 centov za kWh spada med dražje energente. Zato je smiselno poiskati ogrevalne naprave, ki jo učinkovito pretvorijo v toploto, kot so toplotne črpalke, ali potrebujejo nizko investicijo in vzdrževanje, kot so IR-paneli. Primerna je tudi za talno, stensko ali stropno ogrevanje v obnovljenih stavbah, kjer nam primanjkuje višine prostora ali kjer ne želimo zamenjati obstoječih tlakov.

Danes si jo poleg tega lahko proizvedemo sami. Sončne elektrarne doživljajo v zadnjih letih pravi razcvet. Deloma zaradi sprostitve zakonodaje, deloma zaradi vse večje učinkovitosti in cenovne dostopnosti, v zadnjih letih tudi zaradi energetske neodvisnosti, manjšega obremenjevanja okolja in vsesplošne elektrifikacije v prometu.

Na letni ravni potrebuje povprečna družina 4000 do 7000 kWh energije, za kar bi zadostovala sončna elektrarna moči od 4 do 7 kW. Ob ceni investicije 1000 evrov za kW marsikdo razmišlja o močnejši elektrarni, na strehi nekateri celo o 11 kW, kolikor največ dopušča zakonodaja. V takih primerih med svetovanjem pogosto poudarim, da je to smiselno, če se presežek uporabi. Tako lahko iščemo koncept ogrevanja prostorov in sanitarne vode samo z elektriko. Praviloma so vse investicije na električno ogrevanje prostorov poceni in preproste, zanje ne potrebujemo dodatnih prostorov, upravljanje je preprosto, regulacija še bolj. Elektriko seveda lahko uporabljamo tudi za dopolnilno ogrevanje z električnimi radiatorji ali termoakumulacijskimi pečmi.

Toplotne črpalke

Ogrevalne naprave, ki doživljajo največji razcvet, so toplotne črpalke (TČ). Njihove prednosti za uporabnika so udobje, poceni ogrevanje in dobra regulacija. Potrebujejo majhno kotlovnico, izvajalci že obvladajo vse tipe toplotnih črpalk in znajo narediti dobre sisteme. Ti se lahko povezujejo z drugimi energenti ali pa vse potrebe po energiji pokrije TČ, kot recimo v kompaktni napravi. Ta združuje vse potrebne komponente za ogrevanje in hlajenje prostorov, prezračevanje in pripravo sanitarne vode. Toplotne črpalke so hkrati pravi odgovor na zmanjševanje posledic podnebnih sprememb. Tudi to je eden od razlogov za njihovo priljubljenost.

Investicija v kotlovnico s toplotno črpalko znaša od 6000 do 12.000 evrov, uveljavimo lahko tudi subvencijo Eko sklada in si pomagamo z njihovim kreditom. Najbolj poznan sistem TČ je zrak/voda, ni pa edini in ni vedno najbolj učinkovit.

Učinkovitost toplotne črpalke se meri z let­nim grelnim številom (SCOP), najboljše že dosegajo SCOP okrog 5, kar pomeni, da z enim deležem elektrike (v tem primeru 20 odstotkov) pridobimo 80 odstotkov brezplačne energije iz okolice, ki jo TČ ohlaja. Tako poznamo pet tipov TČ, imenujemo jih po medijih, ki jih ohlaja. Že omenjena TČ zrak/voda ohlaja zrak, zato je nujna zunanja enota, ki je lahko moteča zaradi videza ali hrupa. Manj uporaben je sistem zemlja/voda, pri katerem zemeljski kolektor (cevi, zakopane v teren na globini okrog 180 cm) odvzema toploto zemlji. Med najbolj učinkovite sodi sistem voda/voda, ki ohlaja podtalnico, tekočo ali stoječo vodo ali celo morje. Vse navedene TČ dejansko izkoriščajo pretvorjeno sončno energijo.

Edina, ki koristi toploto zemeljske sredice, je TČ na geovrtino. Sistem je v Sloveniji poznan, imamo kar nekaj usposobljenih izvajalcev. Znano je, da se temperatura zemeljske skorje povečuje z globino. Na vsakih 10 metrov se poveča za stopinjo Celzija. Običajne vrtine so globoke okrog 50 metrov za pasivno hišo, okrog 100 metrov za nizkoenergijsko ali 180 metrov za energetsko bolj potratno. Cena na ključ je okrog 10.000 evrov, na voljo je tudi subvencija Eko sklada v višini 2500 evrov.

Naj omenim še zadnji tip toplotne črpalke, to je klimatska naprava. V naša stanovanja je prišla kot naprava za poletno hlajenje, izkazala pa se je tudi kot solidna ogrevalna naprava. Uporabljamo jo lahko v prehodnih obdobjih, na Primorskem celo za celoletno ogrevanje. Deluje toplozračno, kar pomeni nizko investicijo, nizko ceno energije (okrog 3 cente za kWh) in najboljšo mogočo regulacijo, saj se sproti odziva na vse notranje in zunanje dobitke energije. Ne potrebuje kotlovnice, raz­voda in ogreval, potrebuje pa zunanjo enoto, kar je lahko za marsikoga moteče.