Ogrzewamy dom gazem. Jakie paliwo wybrać

Wygoda użytkowania, względy ekonomiczne i ekologiczne powodują, że gaz ziemny jest paliwem chętnie wykorzystywanym do ogrzewania domu.

Czym ogrzewać dom, jakie wybrać paliwo? Na te pytania muszą sobie odpowiedzieć wszyscy budujący własny dom.
Tym artykułem rozpoczynamy cykl na temat ogrzewania domu różnymi nośnikami energii. Gaz ziemny potraktowaliśmy jako paliwo wyjściowe, do którego będziemy odnosić pozostałe.
Na przykładzie projektów dwóch domów jednorodzinnych z kolekcji projektów gotowych przyjrzymy się kosztom inwestycyjnym i eksploatacyjnym różnych rozwiązań: począwszy od tradycyjnych – z kotłem na paliwo stałe, po nowoczesne systemy z pompą ciepła. Wybraliśmy domy różniące się powierzchnią i liczbą kondygnacji: dom parterowy  „Na 102” o powierzchni 102 m² oraz dom „Solidny” z poddaszem użytkowym o powierzchni 200,1 m².

Ile będzie kosztować inwestycja?
Instalacja. W domach zaprojektowano instalację dwururową w systemie rozdzielaczowym, zasilaną wodą o parametrach 75/60°C (75°C – maksymalna temperatura wody wychodzącej z kotła, 60°C – maksymalna temperatura wody powracającej do kotła). Rury o średnicy 14 mm z polietylenu usieciowanego (PE-X) z barierą antydyfuzyjną od rozdzielacza do grzejników będą prowadzone w podłodze w rurach ochronnych, tak zwanych peszlach. Piony i połączenie między kotłem a rozdzielaczem będą wykonane z rur stalowych ze szwem.
Pomieszczenia mieszkalne będą ogrzewane grzejnikami stalowymi płytowymi, zaś łazienki grzejnikami drabinkowymi. Za projekt instalacji centralnego ogrzewania trzeba będzie zapłacić od 1000 do 2000 zł.
W tabeli 1 zestawiono koszt materiałów potrzebnych do wykonania instalacji centralnego ogrzewania w prezentowanych domach.




Kotłownia. Kwota, jaką trzeba przeznaczyć na kotłownię, jest bardzo zróżnicowana i zależy od wybranego rodzaju kotła. Zapłacimy od 3000 zł – za kocioł dwufunkcyjny, do 10 000 zł – za jednofunkcyjny z zasobnikiem, automatyką, pompami i armaturą zabezpieczającą.
Kotły dwufunkcyjne przygotowują wodę na bieżąco, to znaczy rozpoczynają podgrzewanie w momencie, gdy odkręcamy kran z ciepłą wodą. Jej ilość jest ograniczona i związana z mocą kotła. Jeśli wynosi ona około 20 kW, nie jest możliwe jednoczesne korzystanie z dwóch punktów poboru wody, na przykład zmywanie i napełnianie wanny w tym samym czasie.
Ponadto do większości kotłów dwufunkcyjnych nie można podłączyć cyrkulacji ciepłej wody użytkowej. Dzięki cyrkulacji uzyskujemy ciepłą wodę tuż po odkręceniu kranu bez konieczności spuszczenia z rur ostudzonej wody. Za kocioł dwufunkcyjny zapłacimy mniej niż za kocioł z zasobnikiem, ale komfort użytkowania będzie niższy.
Kocioł gazowy może współpracować tylko z kominem z wkładem kominowym ze stali kwasoodpornej. Za wkład trzeba zapłacić 800-1000 zł. Zamiast komina murowanego z wkładem można zastosować komin dwuścienny, którego koszt wyniesie 2500-4000 zł.

Przyłącze gazowe. Jest to jeden z większych wydatków. Za podłączenie gazu zapłacimy od kilku do kilkunastu tysięcy złotych, zależnie od odległości sieci gazowej od domu, średnicy przyłącza, rodzaju nawierzchni, pod którą będzie prowadzony gazociąg, oraz ewentualnych kolizji z innymi mediami – wodą, energią elektryczną, kanalizacją.

Koszty wykonania. Są trudne do oszacowania, ponieważ zwykle ceny usług instalacyjnych są umowne. Zależą od zakresu robót – im więcej zlecamy jednej ekipie (na przykład wykonanie instalacji centralnego ogrzewania, wodnej i kanalizacyjnej), tym niższa może być cena jednostkowa. Czasem koszt wykonania jest kalkulowany proporcjonalnie do wartości montowanych urządzeń. Ceny zależą także od regionu Polski. Im dalej od dużych miast, tym taniej. Nie bez znaczenia jest także technologia, w jakiej wykonuje się instalację. Czasochłonne rozwiązania podrażają robociznę.
Orientacyjny koszt montażu jednego grzejnika z rozprowadzeniem przewodów wynosi 100-200 zł, kotłowni z kotłem wiszącym dwufunkcyjnym od 300 zł wzwyż, a z kotłem stojącym z zasobnikiem od 500 do 2500 zł.

"Na 102". Autor: Agnieszka Sternicka , Marek Sternicki		Powierzchnia: zabudowy - 122 m2, netto - 102 m2, kubatura - 510 m3. Autor: Agnieszka Sternicka , Marek Sternicki

"Na 102". Autor projektu: architekt Paweł Wład Kowalski. Schemat instalacji centralnego ogrzewania. Autor: Agnieszka Sternicka , Marek Sternicki

"Solidny". Autor: Agnieszka Sternicka , Marek Sternicki		Powierzchnia: zabudowy - 172,4 m2, netto - 200,1 m2, kubatura - 846 m3. Autor: Agnieszka Sternicka , Marek Sternicki

Rzut poddasza. Autor: Agnieszka Sternicka , Marek Sternicki

Rzut parteru."Solidny". Autor projektu: architekt Piotr Matuszewski. Schemat instalacji centralnego ogrzewania. Autor: Agnieszka Sternicka , Marek Sternicki

Jakie będą rachunki za gaz?

Znając zapotrzebowanie na ciepło dla budynku, możemy obliczyć przypuszczalne zużycie gazu w przeciętnym sezonie grzewczym. Założyliśmy, że wybrane domy zbudowano w III strefie klimatycznej, co oznacza, że zapotrzebowanie na ciepło obliczono dla temperatury zewnętrznej -20°C.
Do obliczeń przyjęto wartość opałową gazu GZ 50 Q_w = 34 330 KJ/m³, co jest równoważne 9,5 kWh/m³, oraz sprawność kotła 90%.

Zapotrzebowanie domu na ciepło będzie zależało od strefy klimatycznej, w której dom jest zbudowany. W każdej ze stref inna jest temperatura obliczeniowa zewnętrzna tz.

Roczne zużycie gazu na ogrzewanie. Aby obliczyć zużycie gazu, trzeba podzielić sezonowe zużycie energii przez wartość opałową gazu ziemnego według wzoru:
V = E/Q_w [m³/rok].

Obliczyliśmy, że zużycie energii cieplnej w domu „Na 102” wynosi 18 573 kWh/rok, a w „Solidnym” – 29 613 kWh/rok.
Zatem roczne zużycie gazu w domu „Na 102” będzie równe:
V = 18 573/9,5 = 1955 m³

w domu „Solidnym”:
V = 29 613/9,5 = 3117 m³
Roczne zużycie gazu na podgrzewanie ciepłej wody. Jedna osoba oszczędnie korzystająca z ciepłej wody potrzebuje jej 60 l dziennie. Do ogrzania wody trzeba dostarczyć około 2,5 kWh energii cieplnej. W ciągu roku czteroosobowa rodzina zużyje więc 3650 kWh (2,5 x 365 x 4 = 3650), co oznacza konieczność spalenia 427 m³ gazu w kotle tradycyjnym.

Roczne zużycie gazu na gotowanie. W ciągu całego roku w gospodarstwie domowym zużywa się na przygotowanie posiłków przeciętnie 800 kWh energii, czyli 84 m³ gazu.
Roczne opłaty za gaz ziemny oraz cenę 1 m³ gazu w rozpatrywanych domach zestawiono w tabeli 2.








Podsumowanie

Domy „Na 102” i „Solidny” zaprojektowano w tej samej technologii – ściany zewnętrzne z gazobetonu odmiany 600 marki 6 MPa. Współczynnik przenikania ciepła jest zgodny z Normą (PN-91/B-02020) i wynosi 0,27 W/[m^2.K].
Zapotrzebowanie na moc cieplną w odniesieniu do kubatury (q = Q/V [W/m³], gdzie: Q – zapotrzebowanie ciepła, V – kubatura budynku) jest mniejsze dla domu „Solidnego” – 13,13 W/m3 niż dla domu „Na 102” – 13,65 W/m³. Oznacza to, że za ogrzewanie domu parterowego w odniesieniu do 1 m³ zapłacimy nieznacznie więcej niż za ogrzewanie domu piętrowego. W domu „Na 102” większe będą również jednostkowe nakłady inwestycyjne, ponieważ koszty przyłącza i kotłowni, czyli najdroższe elementy instalacji, w obydwu domach mogą być takie same.
Podane w tabelach wielkości zużycia gazu są teoretyczne. Rzeczywiste – mogą od nich odbiegać. Zależy to od wielu czynników:
- od tego, jaka będzie zima, czyli od temperatury zewnętrznej, bo wtedy liczba stopniodni będzie się różnić od przyjętej (4000), ostatnie zimy były znacznie łagodniejsze niż średnie obliczeniowe i zużycie gazu było mniejsze w stosunku do wyliczonego o około 1/3,
- od rzeczywistej temperatury powietrza wewnątrz pomieszczeń, ponieważ zmiana o 1°C w stosunku do założonych 20°C powoduje zmianę zużycia energii o 6%,
- od rodzaju zastosowanej automatyki, która odpowiada za szybkość reakcji układu centralnego ogrzewania na aktualne zapotrzebowanie na ciepło; po uwzględnieniu zysków ciepła od ludzi, urządzeń i nasłonecznienia podane wartości zużycia gazu trzeba zmniejszyć nawet o 30%,
- od różnicy w zużyciu ciepłej wody użytkowej w stosunku do założonych 60 l na osobę na dobę,
- od tego, który to kolejny sezon grzewczy od momentu wybudowania domu; w pierwszym, a nawet drugim sezonie grzewczym rachunki są wyższe, ponieważ dom „wysycha”.
Przy obliczonym teoretycznym zużyciu rachunki za gaz w sezonie grzewczym będą wynosić około 600 zł co dwa miesiące dla domu „Na 102” i 950 zł dla domu „Solidnego”.
Do opłat za gaz trzeba doliczyć koszt corocznej wizyty kominiarza, który sprawdzi przewody spalinowe i wentylacyjne. Jego opinia będzie kosztować około 200 zł. Dodatkowo należy uwzględnić przegląd kotła, który powinien być również wykonywany co najmniej raz w roku. Za przegląd zapłacimy minimum 100 zł, ale kwota ta może się zwiększyć zależnie od stanu technicznego kotła i zakresu robót koniecznych do wykonania przez serwisanta.

Trudno przewidzieć, jak w przyszłości będą się zmieniać ceny gazu w stosunku do cen innych paliw. Włączenie Polski do europejskiego rynku gazowego zaowocuje jednolitą polityką energetyczną, którą określa Europejska Dyrektywa Gazowa. Być może za kilka lat będziemy mogli wybrać dostawcę gazu, a firmy sieciowe będą pobierać opłatę przesyłową. Obecnie cena gazu jest ustalana przez Polskie Górnictwo Naftowe i Gazownictwo SA w porozumieniu z Urzędem Regulacji Energetyki. Kotły kondensacyjne

Koszt inwestycji. Kocioł kondensacyjny ma wysoką, ponad 100-procentową sprawność, ale na jego zakup musimy przeznaczyć więcej pieniędzy. Za kocioł dwufunkcyjny zapłacimy od 4700 zł, za jednofunkcyjny z zasobnikiem – około 13 000 zł. Do tych wydatków trzeba jeszcze doliczyć koszt przewodu powietrzno-spalinowego, który zależy od rodzaju przewodu, jego długości i sposobu odprowadzenia spalin.
Więcej niż w instalacji z kotłem tradycyjnym mogą nas także kosztować grzejniki (powinny być większe, choć wielu producentów kotłów uważa, że nie jest to konieczne).
Kotły kondensacyjne osiągają wysoką sprawność dzięki odzyskiwaniu ciepła ze skraplania wody znajdującej się w spalinach. Proces kondensacji rozpoczyna się, gdy spaliny osiągną temperaturą punktu rosy (około 58°C). Temperatura wody powracającej z instalacji do kotła powinna być jeszcze niższa, aby wystąpiła kondensacja. Im niższe parametry wody instalacyjnej, tym lepiej.
Kotły kondensacyjne są efektywnie wykorzystywane, na przykład gdy współpracują z ogrzewaniem podłogowym, które ma maksymalne parametry 55/45°C.
Obniżając parametry wody instalacyjnej, należałoby dobrać większe grzejniki (jeśli na przykład obniżymy parametry z 75/60°C na 55/45°C, grzejniki muszą być dwa razy większe, aby mieć odpowiednią moc).
Z drugiej strony trzeba pamiętać, że obliczeniowym parametrom 75/60°C odpowiada temperatura zewnętrzna obliczeniowa -20°C (dla III strefy klimatycznej). Tak niska temperatura występuje kilka dni w roku. Im wyższa temperatura zewnętrzna, tym niższe będą parametry wody wychodzącej z kotła i powracającej z instalacji. Ostatnie zimy były ciepłe, średnia temperatura nie spadała poniżej 0°C, zatem kocioł, mimo iż maksymalne parametry wody instalacyjnej były wysokie – 75/65°C, większą część sezonu grzewczego kondensował, co oznacza, że jego sprawność była wyższa niż 100%.
Mamy więc dwie możliwości: wyższe parametry, mniejsze grzejniki i zgoda na to, że kocioł nie będzie kondensował przez cały sezon grzewczy; albo obniżenie temperatury zasilenia, większe grzejniki i wykorzystanie w pełni zysków z kondensacji. Wybór należy do inwestora.

Koszty eksploatacyjne. Podobnie jak dla kotłów tradycyjnych, możemy obliczyć zużycie energii cieplnej, przyjmując sprawność kotła 100%. Dla domu „Na 102” wynosi ono:
E = 24 x 6,965 x 4000/[(20 + 20) x 1,0] = 16 716 kWh/rok,

zaś dla domu „Solidnego”:
E = 24 x 11,105 x 4000/[(20 + 20) x 1,0] = 26 652 kWh/rok

Roczne zużycie gazu na cele grzewcze wyniesie odpowiednio dla domu mniejszego:
V = 16 716/9,5 = 1759 m³

oraz dla większego
V = 26 652/9,5 = 2805 m³.

Zużycie gazu na przygotowanie ciepłej wody użytkowej przyjmujemy podobne jak w instalacji z kotłem tradycyjnym. Zakładamy, że sprawność kotła kondensacyjnego podczas przygotowywania c.w.u. będzie wynosić 90%, ponieważ parametry wody zasilającej zasobnik będą maksymalne i kocioł nie będzie wówczas kondensował.
W tabeli zestawiono roczne zużycie gazu przez kocioł kondensacyjny oraz jego koszt.




Jak obliczyć sezonowe zapotrzebowanie energii na cele grzewcze?

Jeśli lubisz dochodzić do wszystkiego sam albo chcesz sprawdzić, czy dobrze wykonaliśmy obliczenia, możesz także to obliczyć. Sezonowe zużycie energii cieplnej określa się według wzoru:
E = 24 ^. Q_o ^. S_d/[(t_i-t_e)] ^. nk [kWh/rok].
gdzie:
Q_o – zapotrzebowanie na ciepło dla budynku wyrażone w kW, równe:
– dla domu „Na 102” – 6,965 kW,
– dla domu „Solidnego” – 11,105 kW,
S_d – liczba stopniodni ogrzewania (przyjęto 4000 – taka wartość występuje między innymi w Warszawie, Łodzi i Włocławku),
t_i – temperatura wewnętrzna +20°C,
t_e – temperatura zewnętrzna -20°C,
n_k – sprawność kotła.

We wzorze nie wzięto pod uwagę współczynnika korygującego, który uwzględnia zewnętrzne i wewnętrzne zyski ciepła, pominięto sprawność przesyłu ciepła i jego emisji oraz sprawność regulacji całej instalacji c.o.
Zużycie energii cieplnej w domu „Na 102” ogrzewanym kotłem tradycyjnym wynosi:
E = 24 ^. 6,965 ^. 4000/[(20 + 20) ^. 0,9] = 18 573 kWh/rok,
zaś w domu „Solidnym” wielkość ta wynosi:
E = 24 ^. 11,105 ^. 4000/[(20 + 20) ^. 0,9] = 29 613 kWh/rok