Będąc nie tak dawno na spotkaniu branżowym w Niemczech, spotkałem się z opinią, że na tamtejszym rynku instalacyjnym wyczuleni na zużycie energii cieplnej Niemcy odchodzą od instalowania w budynkach cyrkulacji ciepłej wody użytkowej. Zaciekawiło mnie takie podejście do sprawy i pomyślałem, że warto mu się bliżej przyjrzeć. Pytanie, które stawiam, jest następujące: kiedy cyrkulacja ma sens i ile ona w całościowym ujęciu kosztuje? Interesuje mnie również, jakie warunki należałoby spełnić i kiedy jest to możliwe, by z cyrkulacji w ogóle zrezygnować?
Nawet w odniesieniu do tak, zdawać by się mogło, błahego tematu jak cyrkulacja ciepłej wody, takich „sensów” będzie co najmniej kilka. Inaczej bowiem sensowność wykonania takiej instalacji ocenimy w małym domu jednorodzinnym, a inaczej w wielkim gmachu lub hotelu. Czym innym dla każdego z nas będzie oszczędność energii oraz zużyta woda, a zupełnie czym innym będzie akceptowalny próg wydatków na zapewnienie sobie komfortu ciepłej wody.
Poszukam zatem odpowiedzi na pytanie, kiedy cyrkulacja ma sens i ile w całościowym ujęciu ona kosztuje, ale doprecyzuję je w następujący sposób:
- dla domu jednorodzinnego,
- zamieszkałego przez 4-osobową rodzinę,
- budynku o wysokiej energooszczędności.
Priorytetem dla moich rozważań będzie oszczędność, przeważająca nad komfortem. To znaczy, że zakładam, iż mieszkańcy hipotetycznego domu będą bardziej zainteresowani niskimi kosztami eksploatacji aniżeli wygodą dostępnej w każdej chwili ciepłej wody. Takie założenie jest zgodne z panującym obecnie proekologicznym trendem, gdzie mniej znaczyć ma więcej, a bywa, że i lepiej.
Rzućmy okiem na obowiązujące przepisy. Rozporządzenie w sprawie warunków technicznych, jakim powinny odpowiadać budynki, ujawnia zapis o granicznych trzech litrach pojemności instalacji prowadzącej na przykład do umywalek. Powyżej tej granicy należy obligatoryjnie stosować już cyrkulację. Zapis ten nie dotyczy jednak budynków jednorodzinnych, gdzie pozostawiona jest dowolność. Czy zatem te trzy litry to dużo, czy mało?
Zanim poszukamy odpowiedzi, poświęcimy trochę czasu na nakreślenie, czym w ogóle jest instalacja cyrkulacji i o co w niej chodzi.
O co chodzi?
W najprostszym ujęciu cyrkulacja to trzecia rura instalacji wodociągowej w twoim domu. Dwie pierwsze rury są zupełnie jasne: jedna z nich dostarcza wodę zimną, druga ciepłą. Obiema woda płynie z kotłowni albo od wodomierza do umywalki bądź prysznica. Cyrkulacja odwrotnie – prowadzi ciepłą wodę z powrotem do kotłowni, gdzie znajduje się zbiornik, do którego ona trafia. Za przepływ wody w przeciwnym do powszechnie oczekiwanego kierunku odpowiada pompa cyrkulacyjna, która zostaje uruchomiona na pewien czas przed spodziewanym odbiorem ciepłej wody. Cel jest taki, że kiedy przychodzisz rano do łazienki, ciepła woda już tam na Ciebie czeka.
Dużo czy mało?
Powróćmy na chwilę do pytania, czy te trzy litry pojemności instalacji to dużo, czy mało? Najprostsza odpowiedź jest taka, że to bardzo dużo. Spuszczenie takiej ilości wody w umywalce trwać będzie ponad 40 sekund. Odczekanie tyle czasu przed umywalką, z której ciągle leje się zimna lub letnia woda, może być frustrujące. Czy warto zatem zainwestować w „trzecią rurę” i pompę do cyrkulacji ciepłej wody?
Jakiego rodzaju odzysk ciepła skutecznie obniży zużycie ciepła i energii w budynku i jak go zaprojektować oraz wdrożyć?
Zanim odpowiemy na to pytanie wrócimy na chwilę do niemieckich instalatorów. Przyjmują oni pewne wygodne dla siebie założenie, że instalacja cyrkulacji będzie niepotrzebna wtedy, kiedy zmniejszymy ilość wody w rurach, a co za tym idzie, skrócimy łączną ich długość. Stąd wniosek, że łazienki i w ogóle wszystkie miejsca poboru ciepłej wody w budynku powinny być możliwie jak najbliżej siebie. Wtedy wszędzie będzie blisko. Również podgrzewacz ciepłej wody, z którego jest ona czerpana, powinien być niedaleko, najlepiej tuż za ścianą łazienki. Co więcej, średnica rur wodnych powinna być hydraulicznie wystarczająca, ale niezbyt duża. W zmniejszeniu pojemności rur pomaga naszym zachodnim sąsiadom nieco wyższe ciśnienie w sieci wodociągowej niż to, które mamy u nas w kraju.
Czy możemy więc przy krótkiej instalacji, o niskiej pojemności, poważnie rozważyć zrezygnowanie z cyrkulacji? Postawmy taki wniosek pod rozwagę.
Dwa scenariusze
Mamy dwa możliwe scenariusze. Pierwszy, w którym inwestujemy w „trzecią rurę”, pompę, montaż tego wszystkiego oraz energię do obsługi. Zyskamy wtedy na komforcie (nie czekamy) oraz oszczędzamy wodę, bo nie spuszczamy jej, czekając na „pojawienie” się ciepłej. Drugi scenariusz jest taki, że nie inwestujemy w nic z powyższej listy, wiec nie „zyskujemy” najwyższego komfortu, a przy tym odpuszczając, zużywamy trochę więcej wody. No więc o ile więcej wody będziemy faktycznie zużywali?
Jak wykazałem już wcześniej – trzy litry wody w rurze z ciepłą wodą to dużo. Zatem przyjmiemy, czego oczekiwaliby zresztą moi niemieccy koledzy, że w budynku wszystkie punkty poboru ciepłej wody są bardzo blisko źródła. Możliwie jak najbliżej. Spróbujmy założyć, że odległość od zbiornika do najdalszej umywalki nie przekroczy dziesięciu metrów. Pojemność takiej instalacji dla rury o średnicy 20 x 3,4 mm to około półtora litra. Nie trudno wyobrazić sobie taką instalację, w której podgrzewacz ciepłej wody będzie zamontowany w pomieszczeniu obok, a obie łazienki będą umieszczone w pionie bezpośrednio nad sobą. W takim przypadku półtora litra pojemności, które sobie założyliśmy, to będzie aż nadto.
Wiemy już, że aby „doczekać” się na ciepłą wodę, musimy odpuścić jej około półtora litra. Ile zatem razy w ciągu dnia będziemy musieli na nią zaczekać? Powstaje więc pytanie, jak szybko stygnie woda w takiej rurze.
Spodobało się? Jeżeli tak, to zapraszam po więcej i regularniej, czyli na mój autorski newsletter Energetyczne Obserwacje Marcina Piekarskiego.
Zapisz się tutaj i odbierz e-poradnik Zużycie Energii w Budynkach wraz z instrukcją korzystania.
Odpowiedź zależy od tego, gdzie ta rura została poprowadzona. Gdy jest ona zamontowana w budynku, którego temperatura wewnętrzna wynosi około 20oC, to znaczy, że nawet po wystygnięciu nie będzie miała temperatury niższej niż jej otoczenie. Jest to o tyle ważne, że rano, kiedy trafisz do łazienki jako pierwszy, nie otrzymasz zrazu na skórę wody osiem stopni Celsjusza, jaką to temperaturę ma woda wodociągowa w zimie, tylko dwadzieścia stopni, a to już stanowi niemałą różnicę. Co więcej, istotny jest czas, w którym rura z ciepłą wodą stygnie, by stać się letnia, a to z kolei zależy od izolacji cieplnej na przewodzie. Tak więc dla porządku zapamiętać wystarczy, że woda w rurze o niewysokiej temperaturze, jaką jest 40oC, zaizolowana dwoma centymetrami izolacji ciepłochronnej oraz prowadzona w pomieszczeniach, w których temperatura jest nie niższa niż 20oC, potrzebować będzie przeszło godziny, by wystygnąć do 25oC. Tak jest – aż godziny!
Jeżeli już wiemy, jak długo stygnie taka rura, to czas zadać sobie pytanie o to, jak często będziesz musiał lub musiała odpuścić te, powiedzmy, półtora litra wody, żeby doczekać się ciepłej? Na pewno rano i po powrocie z pracy nie masz co liczyć na ciepłą wodę od ręki. Dodajmy do tego jeszcze ze cztery razy w ciągu dnia, kiedy czas między kolejnym skorzystaniem z umywalki będzie dłuższy niż godzina. To razem sześć, ale nie bądźmy skąpi – dodajmy do tego jeszcze cztery kolejne odpuszczenia wody, nim doczekamy się ciepłej i mamy okrągłe dziesięć razy po półtorej litra, co razem daje nam piętnaście litrów zmarnowanej wody. Tylko czy na pewno cała ta ilość została zmarnowana?
Zużycie
O poranku, bez dwóch zdań, właściciel chce mieć w kranie ciepłą wodę. Myjąc się po powrocie do domu, również miło mu będzie, gdy po odkręceniu kranu poleci z niego od razu ciepła woda, lecz czy do opłukania rąk, które wykonuje się kilkanaście razy w ciągu dnia, koniecznie musi mieć wodę o wysokiej temperaturze? Czy dwadzieścia albo dwadzieścia pięć stopni nie wystarczy? Co, jeżeli dodamy do tego, że do opłukania rąk potrzebuje mniej niż dwie szklanki wody? Moim zdaniem, przynajmniej dwie trzecie z tych piętnastu litrów wody uda mu się w racjonalny sposób wykorzystać. Zapewne nie tak komfortowo jak z cyrkulacją, ale jednak nie zostanie ona zmarnowana. Zatem faktyczne straty spowodowane brakiem instalacji do cyrkulowania ciepłej wody będą wynosiły ok. pięć litrów wody na dzień. Czyli trochę więcej niż 1,5 m3 na rok. Zauważmy w tym miejscu, że rok dla obliczeń to 330, a nie 365 dni. Wynika to z tego, że nie zużywamy wody w naszym domu, kiedy nikogo w nim nie ma, bo wyjechaliśmy na urlop, długi weekend itp.
Druga strona… cyrkulacji
Zostawiamy na czas jakiś te rozważania i zajmijmy się na krótko drugą stroną medalu, a więc tym, ile prawdziwa cyrkulacja kosztuje. Mamy tutaj dwa podstawowe czynniki: koszt inwestycji oraz eksploatację.
Jak sprawdzić opłacalność inwestycji w nowoczesną technologię grzewczą? ; Analizy przedprojektowe efektywności energetycznej.
Cena za wykonanie tej instalacji to materiał, czyli rury, izolacje, pompa ze sterowaniem, oraz koszt robocizny, a więc poskładania tego w jedną całość wraz z uruchomieniem. Jak ze wszystkim tutaj również można kupić drogą albo tanią technikę. Na obecnym etapie wystarczy przyjąć, że instalacja ta dla domku będzie kosztowała około półtora tysiąca złotych.
Do eksploatacji i kosztów z nią związanych zaliczyć trzeba również prąd, jaki zużyje pompa cyrkulacyjna razem ze sterowaniem oraz energię jaką poza sezonem grzewczym, czyli w okresie kiedy nie ogrzewasz już swojego budynku, tracisz poprzez izolację na przewodzie cyrkulacyjnym. Rocznie, łączny koszt działania cyrkulacji będzie wynosił mniej więcej 45 złotych. Niby niewiele, ale jak zapewne zauważyłeś, nie ujmowaliśmy tu ceny za przeglądy czy wymianę pompy, która to potrzeba, pojawić się może po kilku latach eksploatacji. Sprawdza się tu oczywiście zasada, że tylko to czego nie ma nigdy się nie zepsuje.
Podsumowanie
Czas zatem rozpocząć podsumowanie. Instalacja cyrkulacji da ci komfort ciepłej wody od razu, gdy tylko odkręcisz kran ale będzie kosztowała około 1500 zł w zakupie i dalej 45 zł rocznie zapłacisz za jej eksploatację. Bez tej instalacji, Twój komfort zapewne spadnie co nieco, ale z nim spadną również twoje koszty. Nie wydasz bowiem nic na jej zainstalowanie, a rocznie z tytułu zmarnowanej wody zapłacisz jakieś 15 zł. Nie wydając pieniędzy na cyrkulację nie będziesz również narażony w przyszłości na jej naprawy, wymiany bądź awarie.
Co jest ważniejsze. Koszty czy komfort? Osobiście uważam, że instalacje cyrkulacji w niewielkich domach jednorodzinnych zaczną pomału odchodzić do przeszłości. Pewnie jeszcze trochę to potrwa, ale przypomina mi to sytuację jaką obserwowałem jeszcze kilkanaście lat temu w sprawie docieplenia budynków. Sceptycy, którzy wtedy twierdzili, że więcej niż 5cm styropianu „to się nigdy nie przyjmie” bardzo się pomylili. Podobnie, może być z cyrkulacją w małych budynkach. Rezygnacja z tej instalacji, dzisiaj może jeszcze wydawać się nazbyt drastycznym krokiem, na który większość z inwestorów się nie zdecyduje ale mam nieodparte wrażenie, że jej dni w małych obiektach są już policzone.
Jaka będzie optymalna ścieżka postępowania, gdy chodzi o obniżenie zapotrzebowania na ciepło i energię dla Nowego Budynku?
Dużym problemem, przy próbie rezygnacji z cyrkulacji wydają się same budynki, a największym jesteśmy my, ich mieszkańcy. Dokładniej chodzi o nasze nastawienie do oszczędności oraz tego, co jest nam zbędne, a co niezbędne. Wykonanie krótkiej instalacji ciepłej wody, którą wcześniej rozważyliśmy, nie jest niczym trudnym. Prawdziwym problemem jest znalezienie takiego architekta, który zaprojektuje nasz dom w duchu oszczędności, a co więcej – zrobi to konsekwentnie. Nie jest to wcale takie proste, żeby zaprojektować ciekawe dla inwestora wnętrze, zachowując walory funkcjonalne, a jednocześnie tak poustawiać pomieszczenia, aby wszystkie łazienki, kuchnia i źródło ciepłej wody były jak najbliżej siebie. Zwykle bowiem, sami znajdziemy tuzin ważnych i superważnych powodów, a częściej wymówek, aby łazienki nie były tak ułożone, a kuchnia i kotłownia znajdowały się w najodleglejszych od siebie częściach budynku. Znalezienie samodyscypliny, wydaje się najpoważniejszym ze słabych punktów rezygnacji z cyrkulacji ciepłej wody użytkowej.
Oszczędność jest w nas samych, bardzo łatwo tak powiedzieć. Jednak lekką ręką wydajemy dzisiaj pieniądze, które posiadamy, a jeszcze łatwiej te, które mamy nadzieje zarobić w przyszłości. W tym kontekście proponuję spojrzeć na cyrkulację jak na dług albo na inwestycję, której czas zwrotu równa się nieskończoności. Istotą oszczędzania nie jest odmawianie sobie rzeczy podstawowych, lecz umiejętne wykluczenie rozrzutności z naszych przyszłych wydatków. Cyrkulacja jest zaledwie, a może aż, jednym z elementów w tej całej układance, jaką jest budowanie domu. Przejście przez ten etap wymaga uczciwej odpowiedzi na pytanie, „czy ja tego naprawdę będę potrzebował”? Moje doświadczenie w pracy z klientami wskazuje, że niezbyt często zdarzają się osoby o tak pragmatycznym podejściu do wydawania pieniędzy. Jak na razie dominuje tendencja do budowania zbyt dużych domów i kupowania niepotrzebnie skomplikowanych instalacji, połączona z poszukiwaniem iluzorycznych oszczędności. Jest to jednak temat na zupełnie inny artykuł.
Marcin Piekarski
Artykuł mojego autorstwa, pierwotnie opublikowany w numerze 12/2014 Magazynu Instalatora.
Chcesz wiedzieć więcej?:
W technologii WLHP chodzi o instalację zbudowaną w formie pierścienia (WL – water loop), który stanowi dolne źródło dla wodnych pomp ciepła (HP – heat pump), które ogrzewają lub chłodzą daną strefę obiektu, albo pomieszczenie. Co zatem jest tak przełomowego, a zarazem ciekawego w tej technologii? Otóż do tej pory było tak, że występująca jednocześnie potrzeba grzania i chłodzenia różnych pomieszczeń w tym samym budynku, wiązała się z zastosowaniem różnych urządzeń. To z kolei powodowało, że w czasie gdy jedna z części budynku ulegała przegrzaniu, na skutek zysku ciepła od urządzeń na przykład serwerów albo przez duże okna od południowej strony, to pomieszczenia skierowane na północ wymagały grzania. Każdy z tych procesów był realizowany osobno. Czyli grzanie „nie wiedziało” nic o potrzebie chłodzenia innych pomieszczeń w tym samym budynku i na odwrót.
Jak sprawdzić opłacalność inwestycji w nowoczesną technologię grzewczą? ; Analizy przedprojektowe efektywności energetycznej?
Tak więc z punktu widzenia ciepła i energii WLHP pozwala przestać ją wreszcie marnować. Jest w tym jednak jeszcze coś innego, nie mniej ważnego, a mianowicie to, że obieg taki korzysta podobnie jak tradycyjne układy, z wody jako medium grzewczego. To z kolei jest o tyle istotne, że woda ma dla zastosowań praktycznych, największą pojemność cieplną ze wszystkich substancji. To z kolei tworzy idealną możliwość stosowania WLHP w naprawdę dużych obiektach. Jest jeszcze wisienka na torcie, a w WLHP jest to wykorzystanie małych, pracujących niezależnie pomp ciepła, które ogrzeją lub ochłodzą wybrane pomieszczenia. Taki właśnie układ jest w stanie błyskawicznie odpowiedzieć na zmieniającą się potrzebę grzania lub chłodzenia w pomieszczeniach.
Ciepło i chłód bezkosztowo
Jak to jest w życiu, tak i tutaj nie ma róży bez kolców. W przypadku WLHP ograniczeniem będzie paradoksalnie sama technologia pomp ciepła. Ich specyfika działania jest taka, że najwyższą sprawność osiągają wtedy, gdy pracują przy niewielkiej różnicy temperatur. W WLHP różne pompy ciepła będą grzać i chłodzić, na co nie mamy wpływu, a nawet nie powinniśmy go mieć, bo to zależy od bieżących potrzeb w różnych pomieszczeniach. To oznacza jednak, że woda w pierścieniu, który je zasila, musi być stabilizowana temperaturowo na względnie stałym poziomie, na przykład pomiędzy 16 a 32 stopni Celsjusza. Niezależnie od tego, czy większość obiektu jest aktualnie grzana, czy chłodzona. To z kolei wymaga przepompowywania znacznych ilości wody, co zwiększa średnicę rurociągów, którymi krąży ona w pętli. Dopełnieniem układu WLHP są zewnętrzne źródła ciepła i chłodu, które pozwalają na uzyskanie w pętli wodnej stabilnej temperatury.
Reasumując, układy pomp ciepła WLHP (Water Loop Heat Pump) opierają się o zamkniętą pętlę wodną poprowadzoną wewnątrz budynku. Chodzi o wychwycenie i akumulację ciepła własnego budynku, to jest przekazanie go z pomieszczeń wymagających chłodzenia do pomieszczeń wymagających grzania. Takie działanie owocuje zachowaniem bilansu przy najniższym możliwym koszcie energii doprowadzonej z zewnątrz, czyli kupionej.
Niestety tak. Zużywa jej za dużo. Cyrkulacja ciepłej wody użytkowej, czyli instalacji, która odpowiada za to, że po odkręceniu kranu wypłynie z niego od razu ciepła woda, jest przykładem instalacji, której działanie nader często prowadzi do marnowania energii. W przypadku budynku wielorodzinnego strata ciepła z tytułu samej cyrkulacji może wynieść nawet 50% energii, a w biurowcach gdzie ciepła woda jest w większości potrzebna do umycia filiżanki po kawie to nawet 70% – 80%. Sama gotowość do skorzystania z ciepłej wody zużywa więcej energii niż ciepła woda, którą faktycznie użyjesz.
Jakie liczy się graniczną odległość cyrkulowanego przyboru od kotlowni? : Trzy litry – o cyrkulacji ciepłej wody w budynku
Są jednak obiekty, w których z różnych przyczyn, cyrkulacja ciepłej wody musi pozostać. W takiej sytuacji warto przyjrzeć się szczegółom i znaleźć sposób na poprawienie ogólnej efektywności energetycznej. Jeżeli źródłem ogrzewania, jak i ciepłej wody, jest kotłownia gazowa, to sama w sobie jest ona pomieszczeniem, które mocno się przegrzewa. Stąd pomysł wykorzystania ciepła odpadowego z tego pomieszczenia poprzez hybrydowe podgrzewanie ciepłej wody. Jako podstawę projektujemy wtedy pompę ciepła, której działanie, wykorzysta energię odpadową z kotłowni oraz kocioł gazowy w okresach, w których ta pierwsza mogłaby sobie nie poradzić.