Varčnejše ogrevanje
Z mesecem marcem se počasi končuje letošnja kurilna sezona. Zimske temperature, še bolj pa visoko leteče cene energentov nas vedno znova opozarjajo, da je ogrevanje hiše z neekonomičnim sistemom lahko za nas zelo velik finančni zalogaj. Če smo ob kalkulaciji letošnjega stroška porabe kuriva neprijetno presenečeni, je v marcu pravi čas, da pričnemo resno razmišljati o investiciji v nov sodoben in bistveno bolj ekonomičen ogrevalni sistem.
V Evropski uniji je bila že leta 1988 sprejeta direktiva o gradbenih proizvodih, ki zahteva, da so gradbeni objekti in njihove ogrevalne naprave energijsko varčne. Na podlagi te direktive velja v Sloveniji pravilnik o učinkoviti rabi energije v stavbah, ki določa tako pri adaptiranih kot novozgrajenih stavbah tehnične zahteve na področju toplotne zaščite in ogrevanja. Dejstvo je, da bo s časom tudi v Sloveniji večina hišnih gospodinjstev prešla iz klasičnih potratnih kuriv na obnovljive vire energije. Rezultati se kažejo že sedaj, saj že precej let v Sloveniji konstantno narašča delež obnovljivih virov energije (OVE). Delež energije iz obnovljivih virov je tako v Sloveniji v letu 2020 znašal 24,16 %, kar je za 2,2 odstotne točke več kot v letu 2019. Kljub temu slovenska gospodinjstva porabijo še vedno preveč energije za ogrevanje bivalnih prostorov. Kar nekako zaskrbljujoč je podatek, da so v letu 2020 slovenska gospodinjstva porabila za ogrevanje kar 62% vse porabljene energije. Sledile so raba električne energije za razsvetljavo in električne naprave (17 %), raba energije za ogrevanje sanitarne vode (16 %), raba energije za kuhanje (4 %) in za hlajenje prostorov (1 %). Ob trenutni ceni kurilnega olja se v povprečno izolirani stanovanjski dvoetažni hiši z ogrevalno površino 200 m2 z zastarelim kombiniranim kotlom in brez primerne regulacije potroši približno 3600 litrov kurilnega olja, za kar je potrebno odšteti kar cca 3600 evrov na leto. Res je, da je investicija v sodoben ogrevalni sistem z obnovljivim virom kar precej visoka, vendar različni izračuni nam hitro pokažejo, da se ta investicija lahko povrne že v nekaj letih.
Ustrezen ogrevalni vir
Da bo nov ogrevalni sistem v hiši čim bolj ekonomičen je kot prvo potrebno izbrati najbolj primeren ogrevalni vir. Izbira tega vira pa je odvisna od številnih okoliščin, ki jih je vsekakor treba upoštevati. V prvi vrsti je stroškovni vidik. Ta običajno postane večini investitorjev prevladujoč dejavnik pri izbiri ogrevalnega vira. Seveda pa je potrebno upoštevati tudi okoliščino dostopnosti do izbranega vira, saj vse vrste današnjih goriv še zdaleč niso dosegljiva za vsa hišna gospodinjstva. V primeru, da smo naseljeni v mestu ali večjem urbanem naselju, potem na primer skrbi glede priklopa na cevovod zemeljskega plina ni. Na podeželju ali v manjšem predmestju si je največkrat potrebno preskrbeti lasten vir ogrevanja, pa naj bo to plin, olje ali biomasa. Tukaj naj dobro razmislimo kakšna investicija se še splača, da bomo s cenovno ugodnim ogrevalnim virom ta vložek v naslednjih letih lahko povrnili. Investicijski strošek pri sodobnih ogrevalnih sistemih kot je na primer toplotna črpalka ali avtomatizirani kotel na biomaso je praviloma dva do trikrat višji kot pri cenenem visokotemperaturnem kotlu. Zaradi visokih stroškov ogrevanja pa se naložba v dražji sodoben sistem seveda splača. Ob izbiri vira ogrevanja naj upoštevamo tudi vpliv kuriva na okolje in njegovo razpoložljivost v prihodnosti. Dejstvo je, da se pri neobnovljivemu viru (kurilnemu olju) že sedaj vse bolj pojavlja strah pred izrabo svetovnih zalog. V preteklosti si je les kar nekako po krivici pridobil sloves neudobnega in umazanega kuriva, katerega so uporabljala le tista gospodinjstva, ki si niso mogla privoščiti kaj boljšega. Danes je povsem druga slika. Za nekajkrat višji stroški ogrevanja in hkrati avtomatizirane sodobne kurilne naprave na biomaso so lesu zopet povrnili svoj ugled. Na srečo je Slovenija na takšnem geografskem področju, da jo skoraj 60% pokriva gozd, zato je tovrstnega kuriva na razpolago več kot dovolj. Tudi bojazni, da bi se z njegovo povečano uporabo pričele krčiti gozdne površine, je odveč, saj je trenutno v Sloveniji večji prirastek gozdnatih površin kot njihov posek. Kljub sedanjim kotlom z večjimi zalogovniki, ki precej zmanjšajo potrebo po pogostosti nalaganja polen, pa moramo vzeti v obzir, da ogrevanje s poleni še vedno zahteva kar nekaj prostega časa za njihovo pripravo in skladiščenje. Med vsemi razpoložljivimi kurivi zahtevajo polena največ dela, vendar nizek investicijski strošek in ugodna cena kuriva marsikdaj odtehta vloženi trud in čas. Odgovor na vprašanje: «Je glede energijske potratnosti bolj primerna kurilna naprava ali toplotna črpalka?« je torej odvisen od vsakega primera posebej in je pogojen z vsemi prej omenjenimi dejavniki. Vsekakor pa je kvaliteten kotel na biomaso cenovno primerljiv s kakovostno toplotno črpalko tipa voda/voda ali zemlja/voda. In tudi stroški ogrevanja so pri obeh sistemih zelo izenačeni. V kolikor ne iščemo zgolj najcenejše investicije, se moramo predvsem odločiti kakšno udobje si želimo pridobiti z novim ogrevalnim sistemom.
Polena, sekanci in peleti
Ob uporabi drv za ogrevanje moramo kot prvo vedeti, da še zdaleč niso vsa drva enaka, oziroma imajo isto kurilno vrednost. Pred nakupom naj upoštevamo predvsem drevesno vrsto, vlažnost lesa in obliko lesa. Tako kot se med seboj precej razlikujejo vrste lesa, se razlikujejo tudi njihove kurilne vrednosti. Na primer iglavci imajo glede na volumen zelo slabo kurilno vrednost, glede na težo pa zelo dobro. Najbolj pogosto se za kurjavo uporablja bukov les. Energijska vrednost lesa je odvisna zlasti od stopnje njegove vlažnosti, ohranjenosti lesa in seveda od vrste lesa. Pri manjših kurilnih napravah s kapaciteto kotla manjšim od 100 kWh naj ne bi uporabljena polena vsebovala več kot 25% vode. Toliko boljši bo učinek kurjenja, kolikor manjša bo vsebnost vlage v lesnem kurivu. Prekomerna stopnja vlage v uporabljenem lesu za kurjenje bo povzročala nižji izkoristek kurilne naprave ter nastajanje večje količine dima, višje emisije prašnih delcev in nastanek katrana. Dolgotrajna uporaba vlažnih drv pa lahko povzroči tudi poškodbo kurišča v kotlu. Vedeti pa moramo, da z naravnim sušenjem drv bomo manj kot 15% vsebnost vlage težko dosegli. Sveže posekan les ima 50 do 60% vsebnost vlage, oziroma je njegova kurilna vrednost 2,0 kWh/kg. Če je ta skladiščen tekom enega poletja, vsebnost vlage pade na 25 do 35%, kar pomeni da ima kurilno vrednost 3,4 kWh/kg. Les, ki pa se suši več let, ima 15 do 25% stopnjo vlage in s tem 4,0 kWh/kg kurilno vrednost. Glede na maso imajo različne drevesne vrste zelo podobno kurilno vrednost. Razlike v kurilni vrednosti glede na volumen nastanejo v primerjavi med trdimi in mehkimi lesnimi vrstami. Mehka vrsta lesa kot je smreka, ima tako na primer 40% nižjo kurilno vrednost kot bukev, ki je trda vrsta lesa. Posledično s tem je na trgu, če se ocenjuje les po prostorninskih enotah, mehkejši les iglavcev in listavcev ugodnejši od tršega lesa listavcev. Ceno lesa za kurjavo se poleg izračuna na podlagi volumna lahko določi tudi glede na maso lesa. V tem primeru je cena odvisna le od vsebnost vlage v lesu in ostalih lastnostih lesa kot je njegova ohranjenost, homogenost delcev, ipd. Poleg ohranjenosti lesa in stopnje vlage je kakovost in s tem cena drv odvisna od velikosti pripravljenih drv. Na trgu so v ponudbi drva dolžine od 25 do 100 cm, najbolj pogosto pa se prodajajo dolžine od 25 do 50 cm. Za čim bolj učinkovito in hitro sušenje drv je pomembno, da je pripravljen les nasekan v dovolj majhnih kosih. Mesto skladiščenja naj bo na čim bolj sončnem in vetrovnem predelu. Da se zagotovi primerna cirkulacija zraka in zmanjša vpliv talne vlage, je priporočljivo, da je skladovnica drv dvignjena od tal vsaj 10 cm. Iz vlažnih drv bo voda izhlapevala, zato ne smemo sveže nasekanega lesa zavijati v nepropustno folijo ali skladiščiti v zaprtem prostoru. Zgornjo površino skladovnico drv naj prekrijemo z ustrezno zaščito pred dežjem. Skladovnice se ne smejo stikati med sabo ali dotikati stene skladiščnega prostora, temveč morajo imeti vsaj 10 cm praznega zračnega prostora. Priprava drv v gozdu je s sedanjim gozdarskim vitlom bistveno olajšana, hitrejša in bolj varna. Za domačo občasno uporabo je primeren vitel, ki je z naletno desko nameščen na tritočkovnem priključku zadnje strani traktorja. Nekdaj je bil v uporabi predvsem mehanski vitel, ki ni omogočal daljinsko upravljanje, njegovo upravljanje pa je bilo precej bolj grobo in bolj nevarno. Danes je aktualen hidravlični in predvsem elektrohidravlični vitel z daljinskim upravljanjem. Običajno ima vitel en navijalni boben, v ponudbi pa je tudi dvobobenski vitel z dvema navitima jeklenima vrvema. S tem omogoča istočasno delo z večjim številom hlodov kot enobobenski vitel. Vsak boben ima na dvobobenskem vitlu ločeno upravljanje. Vsak proizvajalec ima v ponudbi več modelov vitlov z različno zmogljivostjo. Močnejši vitel z večjo zmogljivostjo ima večjo vlečno silo in s tem lahko navijalni boben z vrvjo vleče večjo težo hlodovine. V ponudbi so vitli z zmogljivostjo od 30 kN do 100 kN. Za amatersko občasno delo v gozdu je tako primeren že manj zmogljiv vitel. Polenom vse bolj konkurenčna postajata novejši vrsti biomase v obliki sekancev in pelet. Njihova poglavitna prednost pred poleni je v udobju kurjenja in izrabi lesnih odpadkov. Sedanji popolnoma avtomatizirani kotli na tovrstno biomaso se lahko že povsem primerjajo z udobjem kurjenja peči na porabo kurilnega olja. Edina naloga uporabnika ob tem je, da skrbi za zadostno zalogo kuriva. Glede udobja rokovanja se s tem že povsem izenači z ogrevanjem na tekoča in plinasta goriva. Razlika je le v tem, da je letni strošek ogrevanja s tovrstno biomaso bistveno nižji. Sekanci so nasekan les, izdelan iz ostankov sečnje ali drugih lesnih ostankov. To je največkrat slabše kvalitete drobnejši les kot so veje grmovja ali krošnje in les iz redčenj. Kot lesni ostanek lahko izvira iz odsluženega pohištva ali odpadnega lesa palet. Sekance se izdela s posebnimi mehaniziranimi napravami v različnih izvedbah. Pogosta izvedba so v obliki traktorskega priključka. Predvsem pri večstanovanjskih hišah, kmetijah ali hišah z gospodarskim poslopjem; torej gospodinjstvih, ki imajo večjo letno porabo goriva, je z ekonomskega stališča smiselno ogrevanje z sekanci. Pri manjših enodružinskih hišah pa je že vprašanje smiselnosti takšnega ogrevanja. Namreč zalogovnik kuriva mora biti neprimerno večji kot pri kurjenju s plinom ali kurilnim oljem. Povprečno velika stanovanjska hiša porabi približno 30 m3 sekancev v eni sezoni. Kar pa je precej odvisno od učinkovitosti celotnega ogrevalnega sistema in izoliranosti hiše. Upravljanje s kotlom na sekance je lahko ročno ali avtomatsko. Pri prvem načinu ročno napolnimo dnevni ali tedenski zalogovnik ob kotlu. Pri avtomatskem sistemu to odpade, saj se s pomočjo podajalne naprave in prenosnega polžastega sistema sekanci avtomatsko transportirajo iz zalogovnika v kotel. Omogočeno je tudi samodejno odstranjevanje pepela. Najbolj sodoben in udoben način ogrevanja z biomaso je s pomočjo peletov. Ti so valjaste oblike, z dolžino do 30 mm in premera od 6 do 20 mm. Velikosti peletov je odvisna od namena uporabe. Izdelani so industrijsko brez dodanih kemičnih primesi, iz lesnih drobcev kot je žagovina in oblanci, kateri nastanejo pri mehanski obdelavi lesa. Drobno zmleti lesni prah se pod visokim pritiskom in povečano temperaturo stiska v značilne valjaste oblike. S to predelavo se poveča izdelku njegova gostota in zmanjša prostornina ter vsebnost vode. Za shranjevanje peletov ni potrebno tako veliko skladišče kot je pri sekancih ali polenih, saj povprečno velika stanovanjska hiša porabi letno od 5 do 7 m3 peletov. Predvsem zaradi slednjega je uporaba peletov vse bolj aktualna zlasti v urbanih naseljih brez daljinskega ogrevanja, kjer velikosti prostorov ne dopuščajo večjega skladišča kuriva. Zaradi značilne sipkosti peletov je njihova dobava mogoča na isti način kot kurilno olje; torej z avtocisterno. Opcija dostave je možna tudi v večjih vrečah. Z obema načinoma je omogočena enostavna, hitra in redna dostava na dom. Za ogrevanje manjših kaminov in sobnih peči so peleti na prodaj v trgovinah, pakirani v manjših vrečah. V primerjavi s sekanci je transportni sistem doziranja peletov enostavnejši. Posušeni peleti vsebujejo od 8 do 10% vlage in je njihova kurilna vrednost boljša kot pri polenih (3,5 do 5,3 kWh/kg). Poraba enega litra kurilnega olja je primerljiva s porabo 2 kg peletov. S tem je ogrevanje s peleti od 30 do 40% cenejše kot s kurilnim oljem. Pri kurjenju peletov nastane zelo malo pepela (max. 1% teže) Izredno visok energijski izkoristek, ki je pri sodobnem kotlu na pelete do 92% in pri kondenzacijskem celo do 104%, je največja prednost ogrevanja s peleti. Zagotovo so peleti eden najbolj aktualnih kuriv v zadnjih letih. Zaradi bistveno večjega povpraševanja po tem kurivu je na trgu tudi precej večja ponudba peletov, ki se kar precej razlikujejo tako po ceni kot po kvaliteti. Pri izbiri naj nikakor ne gledamo le na njihovo ceno, temveč zahtevajmo od ponudnika tudi podatke o njihovi kurilni vrednosti. Poleg njihove dovolj visoke kurilne vrednosti je pomembna tudi čim nižja stopnja vlažnosti in vsebnosti pepela.
Izbira ustreznega kotla
Predvsem od kotla je odvisno v kako veliki meri mu bo s postopkom izgorevanja uspelo prenesti na vodo čim več ustvarjene toplotne energije. Minimalni ostanki kuriva v kurišču in čim manjša izguba dimnih plinov ter toplote preko sten kotla so garancija, da je ogrevalni kotel sodobno zasnovan. Vendar ob tem moramo vedeti, da še tako kakovosten kotel ne bo dosegel svojega učinka, če ne bo pravilno dimenzioniran in tudi zmontiran v ogrevalni sistem. Predvsem je pomembna regulacija temperature in pravilna izbira zalogovnika. V nobenem primeru ne sme biti kotel priklopljen direktno na ogrevalni sistem brez zalogovnika. Nizkotemperaturni kotel omogoča obratovanje z ogrevano vodo, ki ima temperaturo le od 20 do 80°C, ob tem pa stene kotla ne kondenzirajo. Za klasično visokotemperaturno peč je značilno, da temperatura ogrevane vode ne sme pasti pod 55°C, saj se v nasprotnem primeru pojavi nevarnost korozije zaradi žvepla, ki ga vsebuje kurilno olje. Žveplo v stiku z vlago na hladnih površinah kondenzira, kar je posledica korozije in s tem seveda krajše življenjske dobe kotla. Kurišče nizko temperaturnih kotlov ima to težavo rešeno z dvodelno steno, ki je izdelana iz korozijsko odpornih materialov (zlitin). Med stenama je vmesni prostor oblikovan v obliki kovinskih reber. S pomočjo tega vroči dimni plini hitro segrejejo notranjo steno, toplota pa se preko reber prevaja na zunanjo steno in vodo. Tudi v primeru prenizke temperature in posledične kondenzacije reber, nastala vlaga hitro izpari. Jedro kotla je oblikovno tako izdelano, da odvzame čim več toplotne energije od plamena gorilnika in jo odda jeklenemu delu kotla, ta pa ogrevani vodi. Ogrevalni izkoristek na letni ravni je pri nizkotemperaturnem kotlu od 85 do 95%. Zasluga temu je med drugim tudi v tem, da se zaradi nizke temperature ogrevalne vode izgublja skozi stene manj toplote kot pri klasični toplovodni peči. Vendar tako visok izkoristek se bo dosegel le s predhodnim dimenzioniranjem vseh delov ogrevalnega sistema. S projektantskim načrtom se prilagodi novemu kotlu tako gorilnik in regulacija, kot ogrevala. Vsi deli ogrevalnega sistema morajo biti med seboj usklajeni. Tako mora kotel imeti ustrezno majhno priključno moč, saj lahko le v tem primeru gorilnik minimalno počiva. Dimenzije radiatorjev morajo biti večje kot pri običajnih sistemih. Za pričakovan visok ogrevalni izkoristek morata biti gorilnik in regulacija dovolj kakovostna. Na trgu so v ponudbi tudi kompletne izvedbe nizkotemperaturnih kotlov, ki vsebujejo poleg kotla in gorilnika še ustrezno regulacijo, obtočno črpalko in raztezno posodo v skupni izolirani enoti. V takšni enoti so posamezni elementi med seboj dobro usklajeni, tako da je njihovo delovanje optimalno, pa tudi upravljanje je dokaj enostavno. Za visokotemperaturni kotel velja, da je njegov izkoristek pri manjših toplotnih potrebah nižji. Za nizkotemperaturni kotel pa je značilno, da šele pri manj od 10% njegove izkoriščenosti prične izkoristek kotla upadati. Torej ima širok razpon dobre izkoriščenosti. To je pomembno predvsem za sedanji čas, ko so zime mile, z dolgim jesenskim in spomladanskim časom. V osrednjem delu Slovenije je v povprečju približno 85% ogrevalnega obdobja zunanja temperatura od –2°C do +14°C. In ravno v tem času lahko največ privarčujemo, saj ni nobenega razloga, da bi kotel moral takrat obratovati pri polni obremenitvi. Dovolj kakovosten dimnik je pri nizkotemperaturnem ogrevanju zelo pomemben element. Če se odločimo staro toplovodno peč zamenjati z novim nizkotemperaturnim kotlom, moramo obvezno izvesti kontrolo obstoječega dimnika in če je potrebno, ga tudi primerno sanirat. Pri novogradnji pa mora projektant ustrezno dimenzionirati dimnik. Namreč z nizkotemperaturnim ogrevanjem so temperature dimnih plinov le 105°C in se skozi dimniško tuljavo še dodatno ohladijo. Če je temperatura plinov nižja od temperature rosišča, se zaradi nastalega kondenzata lahko kaj hitro dimnik poškoduje. Še bolj sodobna in učinkovitejša vrsta kotla je s kondenzacijsko tehnologijo. Izkoristek kondenzacijskega kotla je lahko celo do 107%, kar sicer na prvi pogled zgleda nenavadno. Razlika med nizkotemperaturnim in kondenzacijskem kotlom je v tem, da kondenzacijski izkorišča za ogrevanje tudi temperaturo dimnih plinov, katera se pri nizkotemperaturni peči zaradi nevarnosti kondenziranja vodne pare ne izkoristi, temveč se skozi dimnik odvaja v ozračje. Kondenzacijski kotel in odvod dimnih plinov sta izdelana iz materialov, odpornih na kondenzat. Za doseg visoke učinkovitosti kotla je pomembno, da je temperatura povratne vode čim nižja. Najboljši izkoristek se bo dosegel pri režimu 40/30°C. To pomeni, da je temperatura ogrevane vode 40°C, povratne v kotel pa 30°C. Le nekaj stopinj nad temperaturo povratne vode pa je ob tem temperatura dimnih plinov. Kondenzacijska peč bo dolgoročno ustrezna izbira, če imamo možnost priklopa na omrežje z zemeljskim plinom. Najboljšo učinkovitost bomo dosegli z uporaba talnega, stenskega ali kombiniranega načina ogrevanja. Ti so izraziti nizkotemperaturni ogrevalni sistemi, pri katerih ima ogrevalna voda v njih pogosto manj kot 40°C. Manj primeren za uporabo kondenzacijske peči je radiatorski razvod, ki je visokotemperaturni režim ogrevanja. Pri tem razvodu bo temperatura dimnih plinov naraščala in s tem bodo neizkoriščeni dimni plini v obliki nekondenzirane vodne pare uhajali skozi dimnik. Pri kondenzacijskem kotlu ni priporočljiva uporaba klasičnega gorilnika, saj je poraba goriva in s tem toplotna izguba večja. Da lahko zgori celotna količina goriva, emisija škodljivih snovi pa je čim nižja, je pri običajnem gorilniku presežek zraka zaradi nepopolnega mešanja z gorivom precej velik. Zato se v sodoben kondenzacijski kotel pogosto vgradi nadtlačni sevalni gorilnik. Pri njem se zaradi posebne izvedbe zgorevalne površine večji del toplote razvije in prenese na okoliški zrak s sevanjem. Nadzor nad količino zgorevalnega zraka se izvaja z merjenjem njegove količine. S tem se stalno vzdržuje enakomerno vrednost kisika v dimnih plinih in po potrebi se spreminja količina zgorevalnega zraka. Če za ogrevalni vir nameravamo uporabljati kurilno olje, je potrebna še posebna previdnost pri izbiri kondenzacijskega kotla, saj olje vsebuje večjo vsebnost žvepla, kar je zaradi nizke temperature ogrevalne vode nevarno za trajnost kotla. Takšen kotel naj bi bil zato izdelan iz nerjavečega jekla ali aluminijeve zlitine. Predvsem zaradi tega pa je kondenzacijski kotel bistveno dražji v primerjavi s klasičnim. Investicija v nov kondenzacijski kotel se zviša še s posodobitvijo dimnika. Ta je pri starejšem dimniku skoraj obvezna. Ker se v tuljavi dimni plini ohladijo do 35°C, morajo biti stene dimnika popolnoma plinotesne in odporne na vlago. Zaradi tega so najbolj ustrezne tuljave iz nerjaveče pločevine, aluminija in plastike. V primeru adaptacije dimnika lahko njo izvedemo z vstavitvijo plastične tuljave ali se sanaciji izognemo s stensko izvedbo kotla, ki ima izveden dimniški sistem na takšen način, da ga lahko izvedemo na fasado.
Izbira sistema talnega ogrevanja
Talno ogrevanje je izrazit nizkotemperaturen ogrevalni sistem. Torej se toplota prenaša iz tal v ozračje prostora z relativno nizko temperaturo. To pomeni, da je na primer pri temperaturi 24°C ozračje segreto na 20°C. Z razliko od radiatorskega ogrevanja ta način ogreva predvsem s sevanjem. S tem pa se izključi možnost dvigovanja prahu. Istočasno občutimo sevalno toploto v primerjavi s toploto kroženja zraka precej bolj prijetno, hkrati pa je občutena temperatura večja kot pri ogrevanju z radiatorji, zaradi katerega je lahko zračna temperatura v prostoru nižja. Glede na izvedbo in princip delovanja je lahko električno ali toplovodno talno ogrevanje. Električno talno ogrevanje je že nekaj časa aktualna opcija predvsem za dopolnilno ogrevanje notranjih prostorov. Možna je izvedba z električnim kablom ali grelno folijo. Električni grelni kabli so v obliki neskončnih zank pritrjeni na mrežo iz steklenih vlaken. Montaža je zaradi tega zelo enostavna in se jo pogostokrat lotijo investitorji kar sami. Mrežo z grelnimi kabli se vgradi na betonski estrih, neposredno pod zaključno talno oblogo. Sistem je primeren za vse vrste bivalnih prostorov. Odvisno od tipa grelne folije je ta primerna tako za ogrevanje tal kot tudi stropnih površin. Ker je ta folija zelo tanka, je primerna zlasti pri adaptacijah, kjer se ne sme bistveno zvišati višino tlaka. Na grelni foliji so lahko vgrajene različne vrste talnih oblog. Od keramike, kamna, do lesenih in laminatnih oblog. Praktična je predvsem pri prenovi tal, saj se jo lahko polaga direktno na obstoječo talno oblogo. Preko grelne folije enostavno položimo novo talno oblogo. Odvisno od vrste talne obloge (njene toplotne prehodnosti) izberemo ustrezen tip grelne folije s primerno višino porabe W/m2. Toplovodno talno ogrevanje je aktualno predvsem v novogradnjah. Pri tem sistemu so cevi ravno tako razporejene po celotni talni površini in zalite v betonski estrih. Prednost tega sistema je v izbiri trdega, plinastega ali tekočega ogrevalnega vira. S toplovodnim talnim ogrevanjem in toplotno črpalko lahko dosežemo dokaj visok prihranek energije. Talno ogrevanje z nizkotemperaturnim režimom je lahko do 30% bolj učinkovito v primerjavi z radiatorskim razvodom, lokalna izvedba talnega ogrevanja pa še dodatnih 10%. Za 20% je talno ogrevanje bolj učinkovito kot če je na radiatorski sistem priključena toplotna črpalka in od 5 do 15% bolj učinkovito kot so radiatorji priključeni na kondenzacijski kotel centralne kurjave. Omenjene primerjave so objavljene v študiji izdelani po evropski zvezi »EU-RAY« za gretje in hlajenje z radiatorji. Za razvod cevi se sedaj uporablja stabiliziran polipropilen, polibuten in novejši premrežen polietilen. Tovrstni materiali so odporni na razne kemikalije, nabiranje vodnega kamna in predvsem so odporni na visoke temperature. Zagotavljati morajo difuzijsko neprepustnost za O3 (ozon), saj je tako preprečeno stalno dovajanje kisika v sistem ter s tem rjavenje kovinskih delov instalacije. Cevi so praviloma bolj na gosto položene napram hladnim stenam. V povprečju se položi sedem metrov cevi na kvadratni meter. V namen lažje in hitrejše montaže cevi na izolacijo so na trgu v ponudbi različne posebej v ta namen izdelane objemke. V kombinaciji z objemkami se hitro montažo cevi lahko opravi s tako imenovanimi UP profili, ki omogočajo enakomerno porazdelitev razmakov med cevmi. Vsekakor ni priporočljivo cevi polagati direktno na armaturno mrežo, saj ta povzroča oksidacijo cevi, kar lahko privede do puščanja vode v talnih ceveh oziroma v tlaku. Danes so v namen lažje in učinkovitejše izvedbe talnega ogrevanja v ponudbi različne sistemske talne plošče iz ekspandiranega polistirena, ki olajšajo vgradnjo toplovodnih cevi. Te so na zgornji strani vakuumsko prevlečene s polietilensko folijo. Odvisno od proizvajalca in modela se plošče razlikujejo med seboj po obliki, višini in razporeditvi čepov na zgornji strani in po debelini toplotne izolacije. Pri adaptaciji prostorov se pojavlja problem prevelike višine posameznih talnih slojev. V ta namen so na voljo tanjše plošče z le 15 milimetrov toplotne izolacije in nižjimi čepi. V namen večje učinkovitosti talnega ogrevanja je na trgu v ponudbi tudi posebna raster folija. Ta je sestavljena iz srednjega metaliziranega sloja z visokim nanosom aluminija, ki je prevlečen s polietilensko in polipropilensko folijo. Metaliziran sloj ustvari učinek odboja temperaturnega sevanja, s tem pa je po celotni grelni površini povečan temperaturni izkoristek. Za lažjo razporeditev cevi ima folija natisnjeno mrežo 10 x 10 cm. Folija je odporna na mehanske vplive in ima nizko paraprepustnost. S tem ščiti izolacijo pred vlago, ki se pojavlja med polaganjem zgornje plasti. Življenjska doba sodobnega talnega ogrevalnega sistema z omenjenimi materiali je okoli 50 let, kar je že zavidljiva doba vsakega ogrevalnega sistema.
Opcija s toplotno črpalko
Po zaslugi vedno bolj izpopolnjenih in zmogljivejših sistemov toplotnih črpalk lahko njih vse bolj pogosto zasledimo v slovenskih hišah kot primarni vir ogrevanja. Zasluga njene popularnosti je ne samo v manjših stroških ogrevanja, temveč tudi v ekološko čistem delovanju, udobnem in enostavnem upravljanju, tihem delovanju in možnosti vgradnje kamorkoli v majhen prostor ali izven hiše. Poleg tega ne potrebuje dodatnega prostora za skladišče goriva. Toplotna črpalka bo kar najbolje služila svojemu namenu le tako, če bomo ob njeni izbiri upoštevali predvsem okoljske dejavnike, stopnjo izolacije stavbe in vrsto ogrevalnega razvoda. COP vrednost izraža energetsko učinkovitost toplotne črpalke. To vrednost moramo primerjati pri enakih temperaturnih pogojih, kot pri npr. temperaturi zunanjega zraka 2°C in temperaturi ogrevalne vode 35°C (A2/W35). Toplotna črpalka za ogrevanje hiše lahko deluje kot kompaktna črpalka po sistemu ON-OFF s povezano zunanjo in notranjo enoto. Preko notranje enote oziroma zalogovnika prične zunanja enota dogrevati (ON) do želene stopnje temperature v zalogovniku, ko se zunanja enota izklopi (OFF). V hranilniku s prostornino vsaj 100 litrov je ogrevana voda, ki kroži po ogrevalnem sistemu in greje stanovanjske prostore ter tudi sanitarno vodo. Izpopolnjen sodoben sistem delovanja toplotne črpalke je z invertersko (frekvenčno) krmiljeno tehnologijo. Takšna izvedba ne obratuje po sistemu vključeno/izključeno, ampak je njeno delovanje vodeno s frekvenčnikom, ki zmanjšuje število vklopov in izklopov toplotne črpalke. Na ta način zmanjša porabo električne energije tudi do 30% v primerjavi z ON-OFF izvedbo. Inverterski tip črpalke ima pri nizki zunanji temperaturi večjo izhodno moč, medtem ko pri klasični izvedbi moč z nižanjem zunanje temperature pada. Ker se izhodna toplotna moč pri inverterski toplotni črpalki povsem prilagaja izgubam objekta in s tem ne nastajajo viški, ni potreben zalogovnik. S tem toplotno črpalko tudi lažje umestimo v prostor. Zaradi mehkejšega zagona ima inverterska črpalka daljšo življenjsko dobo. Zaradi krmiljenega nadzora hitrosti kompresorja in ventilatorja se ustvarja tudi manjši hrup. Odvisno od uporabljenega ogrevalnega vira je toplotna črpalka lahko tipa voda/voda, zemlja/voda in zrak/voda. Na prvem mestu je beseda s pomenom okolice, ki jo toplotna črpalka hladi. Drugi izraz pa pomeni okolico, ki jo črpalka ogreva. Izbira izvedbe črpalke je odvisna predvsem od razpoložljivega vira ogrevanja, energetskih potreb objekta in ali bo črpalka namenjena le za ogrevanje sanitarne vode oziroma tudi za ogrevanje hiše. S pomočjo toplotne črpalke voda/voda se podtalnico, ki ima temperaturo od 8 do 12°C, črpa iz izdelane vrtine ob hiši. Odvisno koliko globoko se nahaja podtalnica, je potrebno izvrtati dovolj globoke vrtine. Običajno je globina vrtanja od 10 do 15 metrov. V kolikor je potrebno vrtati več kot 30 metrov, stroški hitro presežejo smiselnost investicije. Visoka temperatura ogrevalnega vira in s tem dobra grelna števila (od 2,5 do 4) je njena največja prednost, medtem ko je slaba plat v dragi investiciji, večjem gradbenem posegu ob hiši in potrebi po pridobitvi ustreznih dovoljenj. Smiselnost investicije je pogojena tudi z močjo pretoka in temperature podtalnice. Toplotna črpalka zemlja/voda deluje na principu koriščenja sončne energije na dva različna načina. Pri prvem načinu se z zemeljskim kolektorjem v nekaj več kot meter globoko zemljo položi posebej prirejene cevi v obliki več sto metrskih dolgih zank. Sistem deluje tako, da voda v ceveh odvzema toplotno energijo iz zemlje, katero prenaša v toplotno črpalko. Običajno sta za en kvadraten meter ogrevanega prostora potrebna dva metra zemeljskega kolektorja. Za takšno izvedbo je idealna struktura zemljine površine iz vlažne ilovice, medtem ko suha peščena tla niso primerna. Visoka učinkovitost (grelno število od 3 do 4,5) in majhen obratovalen strošek sta odliki takšnega ogrevanja. Slabost pa je razmeroma velika naložba in potrebna večja površina izkopa ob hiši, kar pa je predvsem v strnjenih naseljih pogosto nemogoče. Še dražja, vendar zelo učinkovita opcija pri poznejšem ogrevanju je uporaba toplotne črpalke z zemeljsko sondo. V vrtine premera od 127 do 140 mm in globokih tudi preko 200 metrov se vgradi zaprt krožni sistem, ki ga predstavljajo štiri tanke polietilenske cevi. Po med seboj povezanih ceveh kroži voda, ki zemlji in kamnini odvzema toploto in jo dovaja v toplotno črpalko. Od potreb objekta po ogrevanju in moči toplotne črpalke je odvisna globina in premer vrtine, ki je lahko ena ali tudi več. Negativna plat te vrste toplotne črpalke je v najvišji investiciji. Odlikuje pa jo zelo visoka učinkovitost, kjer grelno število lahko presega tudi 4,5. Poleg tega za celotno izvedbo ni potrebnih dovoljenj, zaradi majhne površine izkopa je možnost izvedbe skoraj pri vsakem objektu, sistem pa zagotavlja najbolj konstanten vir energije. Sistem toplotne črpalke z zemeljsko sondo je primeren tako za samostojen stanovanjski objekt kot tudi za več hiš oziroma stanovanjsko sosesko, pisarniške komplekse, infrastrukturne objekte, ipd. Še preden projektant dimenzionira sistem ogrevanja s toplotno črpalko, je pomembno, da pridobimo informacije o izdatnosti oz. toplotni prevodnosti tal na parceli, saj se bo na podlagi tega predvidela globina vgradnje geosond in sama investicija. Pri izvedbi toplotne črpalke zemlja-voda ali voda-voda je v primerjavi sistema zrak/voda izdelava vrtine eden največjih stroškov, vendar zagotavljata skozi čas povračilo investicije z nižjimi stroški ogrevanja. Cene storitve se med vrtalci razlikujejo. Nekateri izvajalci pred izvedbo prikažejo le strošek vrtanja na tekoči meter, ne pa tudi stroške transporta in odvoza materiala. Predvsem pri večji investiciji v bolj učinkovito toplotno črpalko, je pomembno, da si od izvajalcev pridobimo kompleten predračun, z upoštevano celotno opremo in vsemi storitvami. V takšen predračun mora biti torej vključena priprava projekta, pridobitev morebitnih dovoljenj, transport opreme na našo lokacijo, vrtanje vrtine, vgradnja sond, preizkus sistema in poročilo o izvedenih delih. Ne pozabimo tudi na zagotovljene garancijske pogoje. Prah se pri sedanjih vrtalnih sistemih ne pojavlja, saj se ves navrtan material odvaja na za to namenjeno mesto (kontejner) preko preventorja, ki omogoča tudi vrtanje tik ob stavbah. Običajno potrebuje izvajalec za vrtanje dveh vrtin od 2 do 4 dni, kar pa je odvisno od zahtevnosti terena in predvsem globine. Da nam bo izvajalec lahko ponudil točen predračun storitve, bo vsekakor moral biti seznanjen z lokacijo vrtanja. S pomočjo geoloških kart oziroma glede na trdoto kamenin bo ocenil predvideno hitrost vrtanja. Strošek vrtine za sistem voda-voda je približno 80 evrov na tekoči meter izkopa (brez potopne črpalke). Pri sistemu zemlja-voda je strošek izvedbe vrtine od 45 do 65 evrov na tekoči meter. Predvsem v primeru potrebe po višjem temperaturnem ogrevalnem razvodu nad 50°C je ekonomsko bolj kot toplotna črpalka zrak/voda upravičena vgradnja črpalke voda/voda, v primeru premalo vodnatega področja pa vgradnja toplotne črpalke z geosondo ali zemeljskim kolektorjem. Toplotna črpalka zrak/voda uporablja okoliški topli zrak za ogrevanje stavbe. Takšno šibkejšo črpalko z močjo od 2 do 3 kW je primerna le za ogrevanje sanitarne vode. Močnejše izvedbe omogočajo tudi ogrevanje prostorov. Izbira ustrezne moči toplotne črpalke je seveda odvisna od potrebe stavbe. Kolikor manj je stavba izolirana, toliko večja moč črpalke je potrebna. Za povprečno izolirano stanovanjsko hišo zadostuje moč črpalke od 6 do 12 kW, za nizkoenergijsko hišo je že dovolj močna 3 kW črpalka, za pasivno hišo pa črpalka še z manjšo močjo. Odvisno od moči črpalke ta deluje do različne zunanje temperature. Najmočnejša izvedba celo do -25°C in tudi več, vendar se v teh pogojih drastično zmanjša tudi njeno grelno število. Torej z nižanjem zunanje temperature zaradi večje porabe električne energije postaja njeno delovanje sorazmerno manj ekonomično. Odlike takšne črpalke so v nizki investiciji, za izvedbo niso potrebna dovoljenja, niti ni večjih gradbenih posegov zunaj ali znotraj objekta. Dovolj dobro učinkovitost se pri toplotni črpalki zrak/voda doseže pri nizkotemperaturnem razvodu. Z razvojem vedno bolj zmogljivih sistemov so sedaj v ponudbi tudi črpalke, ki omogočajo dovolj učinkovito ogrevanje pri visokotemperaturnih radiatorskih razvodih. Te so še posebej aktualne pri zamenjavah kotlov na fosilna goriva, kjer se zaradi ohranitve visokotemperaturnih razvodov ohranijo tudi obstoječi radiatorji. V črpalkah so vgrajena dvojno zaporedno vezana invertersko kompresorski sistemi na podlagi termodinamičnih načel, ki omogočajo učinkovito delovanje tudi pri -25°C zunanje temperature. Investicijo v novo toplotno črpalko za ogrevanje hiše si lahko kar znatno zmanjšamo s pomočjo nepovratnih sredstev Eko sklada. Ne glede na višino investicije in izbranega tipa toplotne črpalke se denarni vložek z bistveno manjšo porabo energije v primerjavi s potratnim zastarelim ogrevalnim sistemom povrne nekje v petih do osmih letih.
Ogrevanje z IR paneli
Eden od sodobnih načinov ogrevanja bivalnih prostorov je tudi na podlagi sevanja, oziroma bolj natančno – z infrardečim sevanjem. Takšno sevanje ogreva stene, tla in ostale predmete znotraj prostora, ne da bi pri tem ogrevalo zrak skozi katerega potuje. Sicer se zaradi toplejše površine ogrevanih predmetov posredno ogreje tudi zrak, vendar se pri tem ne dviguje prah ali izsuši zrak. Dolgi infra rdeči žarki so podobni sončnim žarkom in ne ustvarjajo elektronskih valov, ki bi škodili človeškemu telesu. Človeško telo infrardeče valovanje zaznava torej kot toploto. Posledično s tem so se razvili posebni infrardeči (v nadaljevanju IR) grelniki, ki pretvorijo električno energijo v infra rdeče toplotno valovanje. Takšna oblika toplote je živim bitjem najbolj naravna toplota. Ravno s to energijo sonce greje zemljo. Pri klasičnem ogrevanju v procesu od vira energije do ogretega zraka nastajajo toplotne izgube, ki slabijo učinke ogrevanja. Zrak v prostoru kroži, dviga se prah, zrak je suh in temperatura v prostoru je neenakomerno porazdeljena, ker so zgornje plasti toplejše kot spodnje. Zaradi materialov iz katerih so IR grelniki izdelani, pretvorijo električno energijo v toploto brez vmesnih faz. Keramika na grelni strani panela oddaja v prostor IR toploto v valovni dolžini 7-11um. To je vrsta toplote, ki jo vsako živo bitje sprejme v 99% in je za človeka pomembnejša kot toplota zraka. Grelniki nimajo nobenih negativnih lastnosti ali učinkov. Vsak ogrevani prostor je lahko termostatsko krmiljen z želeno temperaturo in časom vklopa vsakega panela posebej. S tem lahko prihranimo od 40% do 60% električne energije, ki jo panel potrebuje za ogrevanje. IR ogrevanje učinkovito izsušuje vlažne zidove in preprečuje nastanek plesni. Takšno ogrevanje ne onesnažuje okolja. Celotni prostor se ogreje že po cca 25-tih minutah ali manj. Ob tem ni zagonskega predgretja in toplotnih izgub. IR toploto iz grelnikov lahko usmerimo enako kot svetlobo v vse smeri. Z montažo IR grelnikov ne potrebujemo projektne dokumentacije za centralno ogrevanje. Investicija je lahko tudi do 70% nižja v primerjavi z drugimi sistemi ogrevanja. Ob delovanju IR grelnikov ni velikih izgub pri odpiranju oken in vrat, zato ni potrebnega dragega prezračevalnega sistema. Montažo grelnikov opravimo hitro in enostavno na zid ali strop. Ob tem ni potrebnih drugih instalacijskih del. Grelnike nam ni potrebno vzdrževati in servisirati. Ob adaptaciji prostorov grelnike le enostavno snamemo. Prednost je tudi v tem, da lahko investicijo ogrevanja opravljamo po korakih. Torej vsak prostor opremimo posebej. IR grelniki so še posebej primerni za objekt, ki se ga ogreva občasno (počitniška hiša). Nekateri sistemi imajo že vgrajeno kontrolno enoto s termostatom in moduliranim delovanjem. Na ta način grelnik porabi toliko energije kot jo potrebuje. Ob številnih navedenih prednostih se seveda vprašamo kako, da se tovrstno ogrevanje ni še bolj razširilo kot se je sicer? Odgovor se skriva predvsem v tem, ker so v preteklosti bili paneli oz. grelniki precej slabše kakovosti kot so sedanji. Osnova IR grelnika je plošča, izdelana iz toplotno odporne keramične mešanice, katera oddaja dolge infrardeče valove. Na njo je pritrjena negorljiva oglena plošča. Na zadnji strani panela je posebna izolacija iz steklenih vlaken in aluminijaste folije, ki poskrbi, da prehaja maksimalno število žarkov skozi prednjo stran in se hkrati zadnja stran panela ne pregreva. S povečanim povpraševanjem po tovrstnih ogrevalnih sistemih se je tudi na slovenskem trgu pojavilo večje število ponudnikov IR ogrevanja, ki ponujajo IR panele v različnih izvedbah in cenovnih razredih. Večinoma so IR paneli izdelani iz karbona oz. ogljikovih kristalov, nekateri pa kot vir IR sevanja uporabljajo druge materiale, npr. turmalin. Razlike so tudi v izvedbi sprednje vidne strani panela, kjer prevladuje kot material aluminij, običajno pobarvan z nevtralno belo barvo. Nekateri proizvajalci ponujajo sprednjo ploščo v različnih barvah, z gladko ali hrapavo površinsko obdelavo, spet drugi s stekleno prednjo ploščo ali s funkcijo ogledala, kar lahko reši problem namestitve v kopalnicah, kjer je velikokrat premalo prostora za namestitev običajnega panela. Glede na to, da gre pri IR panelih za dokaj preprosto tehnologijo, ki že v osnovi zagotavlja izkoristek blizu 100% (grelna moč je praktično enaka električni), ni posebnih razlik v energetski učinkovitosti različnih IR panelov. Nekateri ponudniki sicer navajajo boljšo energetsko učinkovitost svojih IR panelov zaradi vgrajenih materialov ali tehničnih rešitev, a trditve večinoma niso podprte z rezultati neodvisnih primerjalnih testov. Za uspešno vzpostavitev IR ogrevanja, ki bo vodila k zadovoljstvu uporabnikov, je predvsem pomembna ustrezna izbira grelne moči in pravilna postavitev v prostoru oziroma upoštevanje fizikalnih zakonitosti takega načina ogrevanja. Najpomembnejši faktorji pri izbiri IR panelov so za večino uporabnikov tako predvsem videz panela, možnost namestitve (stensko, stropno, samostoječe), ponudba različnih velikosti oziroma grelnih moči in pa podpora, ki jo nudi ponudnik v obliki svetovanja, montaže, servisa in garancije.
pripravil: M.A.
