Dom z kolektorami, rekuperatorem i instalacją PV: koszt instalacji i ogrzewania
Prezentujemy dom nagrodzony w konkursie „Architektura z Energią 2014” zorganizowanym przez Urząd Marszałkowski Województwa Kujawsko-Pomorskiego - tani w utrzymaniu - z kolektorami, rekuperatorem i instalacją fotowoltaiczną. Wybudował go dla siebie fachowiec od optymalizacji standardu energetycznego budynków. Dowiedz się, ile go kosztowały energooszczędne instalacje i ile płaci za ogrzewanie.
Pan Jacek na co dzień zajmuje się projektowaniem i nadzorowaniem realizacji projektów obiektów budowlanych, w których duży nacisk kładzie się na zmniejszanie ich negatywnego oddziaływania na środowisko przez redukcję ich energochłonności. Zatem jego dom też musiał być energooszczędny – dzięki temu jest teraz wizytówką jego działalności, a przy tym stanowi pole badań nad niekonwencjonalnymi rozwiązaniami. Ich wyniki powinny pomóc tworzyć w przyszłości jeszcze lepsze projekty.
Założenia: niski koszt utrzymania domu
Wybierając działkę pod budowę domu w Inowrocławiu, pan Jacek zwracał uwagę na jej odległość od szkoły i pracy, ale także na wielkość i usytuowanie względem stron świata. Ważne było, żeby z każdej strony dało się zachować odległość co najmniej 8 m od sąsiednich budynków – przede wszystkim ze względu na komfort, ale dla pana Jacka istotne było też, żeby dom mógł być dobrze nasłoneczniony. Zależało mu na tym, by od strony południowej i zachodniej mogła być duża otwarta przestrzeń. W końcu udało się znaleźć odpowiednią działkę o powierzchni 2400 m2, graniczącą z parkiem uzdrowiskowym.
Dom miał być przede wszystkim wygodny i wyposażony we wszystko to, czego rodzinie pana Jacka brakowało dotąd w mieszkaniu w bloku – ważna była duża ilość miejsca na przechowywanie mniej lub bardziej potrzebnych rzeczy, garaż i dużo przestrzeni nie tylko wewnątrz, ale i wokół domu, która zachęcałaby do spędzania czasu na dworze. Powstała więc willa, w której na parterze o powierzchni 100 m2 znajdują się pokój dzienny, kuchnia, gabinet i łazienka, a na piętrze (powierzchnia użytkowa 67 m2) – trzy sypialnie, w tym jedna z wyjściem na duży taras, łazienka z sauną oraz pralnia. Jest też 80-metrowa piwnica. Połowę jej zajmuje garaż, a drugą pomieszczenie gospodarcze. Okna są duże, żeby stworzyć w i tak obszernych wnętrzach wrażenie jeszcze większej przestrzeni. Przeszklona elewacja znajduje się od południa i południowego zachodu, żeby do ogrzewania pomieszczeń w jak największym stopniu wykorzystać promieniowanie słoneczne. Przegrzewaniu wnętrza domu latem zapobiegają żaluzje fasadowe. Podczas projektowania i budowy dużo uwagi poświęcono szczelności i wyeliminowaniu mostków termicznych. Oczywiście nie żałowano izolacji cieplnej.
Jednym z najważniejszych założeń przyjętych podczas projektowania był niski koszt eksploatacji budynku. Został on oddany do użytkowania jesienią 2014 r. i już po pierwszej spędzonej w nim zimie pan Jacek mógł stwierdzić, że udało się je zrealizować. Realne zapotrzebowanie na energię do ogrzewania i wentylacji wynosi bowiem zaledwie 30 kWh/m2 na rok.
Ogrzewanie gazowe
Zastanawiając się nad wyborem źródła ciepła, pan Jacek brał pod uwagę tylko rozwiązania całkowicie bezobsługowe - ogrzewanie kotłem na gaz, elektryczne albo z pompą ciepła. Wynikało to także z ograniczeń wynikających z zapisów w miejscowym planie zagospodarowania przestrzennego związanych z bliskością strefy uzdrowiskowej.
Analiza ekonomiczna, którą przeprowadził, wykazała, że najkorzystniejszym rozwiązaniem będzie zakup kotła kondensacyjnego. Gazociąg przebiega wzdłuż jego działki (w odległości kilku metrów), więc wykonanie przyłącza gazu nie stanowiło dużego problemu. Ogrzewanie elektryczne pan Jacek od razu odrzucił uznając jego eksploatację za zbyt kosztowną. Rozważył jednak zakup pompy ciepła typu glikol-woda z dolnym źródłem w postaci pionowych sond.
Z obliczeń pana Jacka wynika, że zapotrzebowanie jego domu na energię użytkową do ogrzewania i wentylacji wynosi 5070 kWh/rok. Po uwzględnieniu sprawności instalacji ogrzewczej (0,854) i średniorocznej sprawności eksploatacyjnej gazowego kotła kondensacyjnego (0,94) daje to 6313 kWh/rok energii końcowej. Zapotrzebowanie na nią w przypadku pompy ciepła o współczynniku efektywności 4,0 wyniosłoby tylko 1483 kWh/rok. Jednak energia uzyskiwana z gazu ziemnego jest tańsza niż elektryczna, więc przy cenach z 2014 r. różnica w kosztach ogrzewania gazowym kotłem kondensacyjnym (1800 zł/rok) i pompą ciepła (1400 zł/ rok) wynosiła zaledwie 400 zł rocznie.
Wybrany przez pana Jacka kocioł z 1,5-metrowym przewodem spalinowym wyprowadzonym przez ścianę oraz przyłącze gazu kosztowały w sumie około 15 tys. zł. Za pompę ciepła z sondami gruntowymi musiałby zapłacić 55 tys. zł, czyli o 40 tys. zł więcej. W tej sytuacji pan Jacek nie miał wątpliwości co do tego, co mu się bardziej opłaca – dodatkowo zainwestowana kwota nigdy nie zostałaby zrekompensowana niższymi rachunkami za ogrzewanie (choć żywotność pomp ciepła jest stosunkowo długa, na 100 lat bezawaryjnej eksploatacji raczej nie należy liczyć). To, że urządzenie niewytwarzające spalin ma mniejszy wpływ na zmiany klimatu, też nie jest dobrym argumentem za jego wyborem, bo jak wyliczył pan Jacek, ilość CO2 emitowanego przez gazowy kocioł kondensacyjny wynosi 1,27 Mg/rok, a pompa ciepła zasilana energią elektryczną z elektrociepłowni węglowej przyczynia się do emisji 1,20 Mg/rok tego gazu.
Regulacja temperatury
Ostatecznie w kotłowni znalazł się wiszący kocioł gazowy o nominalnej mocy cieplnej 19 kW, wyposażony w sterownik zapewniający automatyczną regulację temperatury pogodową z programowaniem czasowym (z harmonogramem dobowym i tygodniowym). Pan Jacek ustawił temperaturę w pomieszczeniach na 21-22 o C w godzinach 6.00-9.00 i 14.00-22.30 w dni powszednie, a w weekendy od 6.00 do 23.00. W pozostałym czasie kocioł ma się włączać dopiero po spadku temperatury poniżej 18oC. Okazało się, że dzięki dobremu zabezpieczeniu domu przed stratami ciepła i wysokiej akumulacyjności przegród budowlanych nie zdarzyło się, żeby w ciągu dnia temperatura w budynku była niższa niż 21oC, natomiast nocą spada najwyżej do 19oC.
Instalacja centralnego ogrzewania w domu pana Jacka składa się z dwóch niezależnych obiegów grzewczych – ogrzewania podłogowego na parterze oraz grzejnikowego na piętrze. W łazienkach na obu kondygnacjach są jednocześnie grzejniki przydatne do suszenia ręczników oraz ogrzewanie podłogowe zapewniające komfort cieplny. Temperatura wody w instalacji ogrzewania podłogowego waha się między 28 a 35oC, a w instalacji grzejnikowej nie przekracza 45oC. Jest więc stosunkowo niska, co sprawia, że w kotle odbywa się intensywna kondensacja pary wodnej ze spalin i dzięki temu uzyskuje on bardzo wysoką sprawność. Instalacja grzewcza została podzielona na kilka stref z możliwością niezależnej regulacji wydajności za pomocą zaworów z głowicami elektrotermicznymi sprzężonymi z regulatorami pomieszczeniowymi. Grzejniki konwekcyjne są wyposażone w typowe zawory z głowicami termostatycznymi. W ciągu roku (od sierpnia 2014 r. do końca lipca 2015 r.) kocioł spalił 840 m3 gazu ziemnego, za który trzeba było zapłacić 2348 zł. Jak na tak duży dom – rewelacja.
W domu zostało przygotowane miejsce na kominek. Ostatecznie jednak nie został zainstalowany, bo inwestorzy doszli do wniosku, że w ich przypadku korzyść z niego będzie niewielka, więc nie ma sensu robić sobie dodatkowego kłopotu.
Wentylacja z rekuperatorem i GWC
Niskie zapotrzebowanie na energię do ogrzewania domu pana Jacka wynika w dużej mierze z wyposażenia go w instalację wentylacji mechanicznej z odzyskiem ciepła. Zastosowany rekuperator zimą zapewnia wymianę powietrza w ilości około 200 m3/h, co stanowi minimum niezbędne ze względów higienicznych. Latem, gdy z działania wentylacji nie wynikają straty ciepła, pan Jacek zwiększa jej wydajność do 400 m3/h, by zapewnić lepszy mikroklimat pomieszczeń. Zanim świeże powietrze trafi do rekuperatora, przepływa bowiem przez gruntowy wymiennik ciepła (GWC) z rur o średnicy 200 mm długości 67 m ułożonych 2,5-3 m pod powierzchnią działki. Zimą jest więc wstępnie podgrzewane energią zakumulowaną w gruncie, a latem grunt odbiera od niego energię, czyli chłodzi. Zwiększona wydajność wentylacji sprawia, że efekt chłodzący jest bardziej odczuwany we wnętrzu domu.
Działania wymiennika gruntowego i rekuperatora zimą pan Jacek jeszcze dokładnie nie analizował, ale dzięki pomiarom wykonanym latem przekonał się, że przy temperaturze zewnętrznej 33,5oC temperatura powietrza po przejściu przez wymiennik gruntowy wynosi 18oC, a powietrza nawiewanego do pomieszczeń – 19oC (zapewne w wyniku nieszczelności wbudowanego w rekuperator by-passu). Wówczas w pomieszczeniach utrzymuje się temperatura 25-27oC – w zależności od częstotliwości otwierania drzwi tarasowych. Gdy temperatura na zewnętrz wynosi 20-28oC, działanie wentylacji mechanicznej nie jest potrzebne. Wystarcza otwarcie okien w obydwu łazienkach. By się przekonać o skuteczności wymiany powietrza, pan Jacek wykonał pomiary stężenia dwutlenku węgla. Przy włączonej wentylacji mechanicznej w pomieszczeniach wynosi ono 500-800 ppm. Po jej wyłączeniu i kilkugodzinnym przebywaniu dwóch osób w zamkniętej sypialni stężenie CO2 wzrasta do 1500-1700 ppm.
Centrala wentylacyjna jest wyposażona w programowalny sterownik – profile dobowe i tygodniowe działania wentylacji są ustawione tak, że pokrywają się z profilami działania ogrzewania. Gdy zachodzi potrzeba zwiększenia lub zmniejszenia intensywności wymiany powietrza w stosunku do zaprogramowanej, można to zrobić ręcznie, wybierając odpowiednią funkcję na panelu sterującym.
Kolektory słoneczne i panele fotowoltaiczne
Można powiedzieć, że pieniądze zaoszczędzone dzięki rezygnacji z pompy ciepła się nie zmarnowały, bo pan Jacek zainwestował w inne urządzenia wykorzystujące OZE. Na dachu zainstalowano dwa płaskie kolektory słoneczne o łącznej powierzchni absorbera 4,6 m2 . W kotłowni stanął pojemnościowy podgrzewacz wody użytkowej z dwiema wężownicami (biwalentny) o pojemności 300 l. Dolna wężownica służy do podgrzewania wody w zbiorniku energią z kolektorów, górna – do uzupełniania jej braków energią dostarczaną przez kocioł. Czyli standardowo. Ale to nie wszystko. Pan Jacek zdecydował się też na instalację fotowoltaiczną (PV). Jest zbudowana z ośmiu modułów o łącznej mocy szczytowej 2 kWp – tylko na tyle wystarczyło miejsca na dachu.
Sprawdź też:
Początkowo pan Jacek chciał starać się o dotację na tę inwestycję. Możliwe było wzięcie udziału w programie Prosument, w ramach którego WFOŚiGW opłacał 40% kosztów kwalifikowanych inwestycji. Jednak po pierwsze – panu Jackowi nie udało się znaleźć czasu na załatwianie formalności, po drugie – uznał, że nie odniesie z tego znaczącej korzyści, po trzecie – zniechęciły go wymagania stawiane inwestorom. Obliczył, że po uwzględnieniu podatku dochodowego i kosztów pożyczki, którą trzeba zaciągnąć, by przystąpić do programu, rzeczywisty zysk z dotacji do tak małej instalacji jak jego wyniósłby kilkaset złotych. Do tego koszt inwestycji byłby wyższy z powodu konieczności wykonania wymaganej w programie ochronnej instalacji odgromowej, którą uznał za zbędną, a dodatkowe wydatki wynikałyby też z obowiązkowego ubezpieczenia instalacji PV. Zniechęcająca była również perspektywa składania w WFOŚiGW przez cały okres uczestnictwa w programie corocznych raportów z efektów energetycznego i ekologicznego osiągniętych dzięki dotowanej mikroinstalacji OZE.
Opłacalność instalacji
Od połowy kwietnia do początku sierpnia 2015 r. roku ciepłą wodę użytkową zapewniała niemal wyłącznie darmowa energia słoneczna z kolektorów. Pan Jacek tylko dwukrotnie zarejestrował w tym czasie uruchomienie kotła. W pochmurne dni temperatura wody w zasobniku nie spadała poniżej 36oC, co wystarczało do tego, żeby się w niej myć. W upalne dni osiąga ustawione maksimum, czyli 70oC. Pan Jacek twierdzi, że w mieszkaniu w bloku miał termę gazową i płacił 1200 zł rocznie za gaz wykorzystywany tylko do gotowania i podgrzewania wody użytkowej. Teraz niewiele więcej kosztuje go utrzymanie całego domu o powierzchni blisko 200 m2 . Instalacja fotowoltaiczna została zamontowana wiosną tego roku. Teoretycznie, według obliczeń na podstawie danych statystycznych o średnim natężeniu promieniowania słonecznego, powinna wytwarzać 1524 kWh energii elektrycznej rocznie, a od 23 kwietnia do 7 sierpnia – 710 kWh. W tym roku pogoda sprzyjała właścicielom modułów fotowoltaicznych i licznik zarejestrował u pana Jacka wyprodukowanie w tym czasie 950 kWh energii elektrycznej, z czego na własne potrzeby zostało wykorzystane 655 kWh, a reszta popłynęła do sieci elektroenergetycznej. Ostatnia faktura za prąd opiewa na 380 zł za dwa miesiące, ale nie uwzględnia jeszcze energii z instalacji PV. Cena kilowatogodziny w taryfie przedsiębiorstwa energetycznego obsługującego dom pana Jacka wynosi 0,45 zł (bez opłat za dystrybucję), więc po rozliczeniu za dotychczas odprowadzoną energię od rachunku zostanie odliczone (950 – 655) 0,45 = 133 zł. Ponieważ za energię pobieraną z sieci płaci się łącznie z opłatami za dystrybucję 0,65 zł/kWh, najwięcej korzyści z instalacji fotowoltaicznej jest w przypadku wykorzystywania wytwarzanego przez nią prądu na własne potrzeby – dzięki temu mniej się go kupuje. Dlatego z pralki, zmywarki, odkurzacza, żelazka i innych urządzeń pochłaniających duże ilości energii najlepiej korzystać za dnia.
Koszt instalacji
- Koszt OGRZEWANIE I C.W.U.
Kocioł gazowy kondensacyjny z regulatorem pogodowym i przewodem powietrzno-spalinowym długości 1,5 m – 14 726 zł.
Dwa płaskie kolektory słoneczne z podgrzewaczem o pojemności 300 l, regulatorem solarnym, zestawem montażowym i czynnikiem grzewczym – 11 499 zł.
Grupy bezpieczeństwa instalacji solarnej i c.w.u., rury, izolacja, armatura – 4660 zł.
Przyłącze gazu i instalacja gazowa – 4500 zł.
Montaż – 4500 zł.
Razem 39 885 zł.
- Koszt WENTYLACJA
Rekuperator z regulatorem – 8000 zł.
Gruntowy wymiennik ciepła (długości 67 m) – 12 000 zł.
Kanały, kształtki i anemostaty wentylacyjne – 6000 zł.
Montaż – 3000 zł.
Razem 29 000 zł
- Koszt INSTALACJA FOTOWOLTAICZNA
Osiem modułów o łącznej mocy 2 kWp, inwerter, zestaw montażowy i okablowanie – 14 000 zł.
Montaż – 2000 zł.
Razem 16 000 zł
