Energooszczędny dom

POZNAJ, JAK DZIAŁA ENERGOOSZCZĘDNY DOM

Nowoczesny i energooszczędny dom to coś więcej niż udana forma architektoniczna i praktyczny układ pomieszczeń.
Chodzi naturalnie o instalacje wewnętrzne, których poprawny dobór, odpowiednie użytkowanie oraz integracja z systemami sterowania „inteligentnego budynku” pozwala cieszyć się w pełni przestrzenią domu przy znacząco zmniejszonych kosztach użytkowania w stosunku do tradycyjnych rozwiązań.
Warto poświęcić chwilę by zrozumieć lepiej jak działają zaproponowane przez nas systemy wyposażenia, w jaki sposób są ze sobą połączone oraz jakie korzyści mogą dać użytkownikom.


ŹRÓDŁO CIEPŁA INSTALACJI OGRZEWANIA:
Sercem każdej instalacji ogrzewania jest urządzenie odpowiadające za wytwarzanie ciepła, które dalej jest transportowane poprzez układ rurociągów do grzejników, ogrzewania podłogowego, urządzeń do podgrzewania ciepłej wody i wentylacji. Domy minionej epoki przyzwyczaiły nas do tego, że podstawowym elementem wytwarzania ciepła jest kocioł węglowy lub gazowy. Systematyczny wzrost cen paliw kopalnych, rosnąca świadomość ekologiczna społeczeństw a także regulacje prawne sprawiają, że stosowane dotychczas rozwiązania wypierane są przez odnawialne źródła energii. Stawiamy zatem na rozwiązanie nowoczesne i ekologiczne – czyli powietrzną pompę ciepła. Urządzenie to nie powoduje lokalnej emisji dymu ani spalin, nie wymaga przyłącza gazu ani nie zabiera cennej powierzchni domu na składowanie paliwa i przede wszystkim jest praktycznie bezobsługowe.
Aby zrozumieć jak działa to urządzenie należy nieco inaczej spojrzeć na to co intuicyjnie postrzegamy jako „ciepło” lub „zimno”. W technice używa się wyłącznie pojęcia ciepła, czyli miary przepływu energii. Rozpatrując powietrze o temperaturze 20oC oraz -10oC, to pierwsze po prostu posiada wyższą energię a to drugie niższą. Skoro zatem nawet powietrze o ujemnej temperaturze posiada pewną energię – to oznacza, że można ją wykorzystać. Naturalnym zjawiskiem jest przepływ ciepła z ośrodka o wyższej energii (temperaturze) do ośrodka o niższej energii aż do wyrównania temperatur. Pompa ciepła jest urządzeniem, które potrafi ten proces odwrócić.

Potrzeby grzewcze budynku zmieniają się dynamicznie w ciągu dnia a także wskutek zmiany warunków zewnętrznych, zmiany żądanej temperatury wewnętrznej, czy też zwiększonego poboru ciepłej wody użytkowej. Aby zminimalizować ilość cykli włączenia i wyłączania pompy ciepła, na wyposażeniu domu znajduje się specjalny zbiornik magazynujący wodę grzewczą.

Ciepło wytworzone przez pompę ciepła przekazywane jest dalej poprzez układ rurociągów do następujących systemów:
- instalacji ogrzewania grzejnikowego,
- instalacji ogrzewania podłogowego,
- instalacji przygotowania ciepłej wody użytkowej.
Każda z tych instalacji posiada własną specyfikę i inne wymagania w zakresie temperatury wody zasilającej.  Wydajność i efektywność pompy ciepła maleje wraz z obniżającą się temperaturą zewnętrzną. Aby nie przewymiarować nadmiernie urządzenia i zminimalizować koszty inwestycyjne, pompę ciepła dobrano na temperaturę zewnętrzną -15.6oC.
Poniżej tej temperatury pompa ciepła wymagać będzie wspomagania dodatkowym źródłem energii (np. grzałka elektryczna). Natomiast ilość dni kiedy temperatura zewnętrzna spada poniżej -15.6oC jest stosunkowo niewielka, co łatwo sprawdzić analizując dane dowolne pogodowe dla naszego regionu.

Udział grzałki elektrycznej w pokryciu strat ciepła w cyklu całorocznym to zaledwie 0.02%, uznaje się to zatem za rozwiązanie całkowicie wystarczające, pozwalające dodatkowo na oszczędności inwestycyjne.

Jednym z największych atutów zasługujących na szczególną uwagę, jest możliwość pracy pompy ciepła w trybie rewersyjnym – czyli odwrócenie kierunku pozyskiwania i oddawania ciepła. W takim przypadku, w okresie letnim – pompa ciepła może być wykorzystana do wynikowego chłodzenia budynku. Zatem przy zastosowaniu jednego urządzenia, mamy zapewnione nie tylko ogrzewanie – ale i klimatyzację całego domu! Wykorzystuje się w tym celu elementy systemu ogrzewania (rurociągi, ogrzewanie podłogowe) do transportu wody schłodzonej w pompie ciepła w okresie letnim. Oprócz aspektu ekologicznego bardzo istotny jest czynnik ekonomiczny. Mimo nieco większych nakładów inwestycyjnych na początku, roczne koszty eksploatacji pompy ciepła w trybie ogrzewania są wyraźnie niższe niż w przypadku tradycyjnych źródeł. Dla domów w naszej ofercie, o powierzchni ogrzewanej około 140m2 szacunkowy roczny koszt eksploatacji samej pompy ciepła w trybie ogrzewania wyniesie około 2265pln rocznie. Dla celów porównawczych poniżej zestawiono roczne koszty ogrzewania przy zastosowaniu tradycyjnych źródeł ciepła*:

Różnica zdecydowanie przemawia na korzyść rozwiązania z pompą ciepła. Koszty eksploatacji można jeszcze dodatkowo obniżyć – gdyby pozyskiwać energię elektryczną do napędu pompy ciepła z innego źródła niż sieć elektroenergetyczna. Aby to umożliwić, domy wyposażone są w instalację fotowoltaiczną, umożliwiającą lokalną produkcję prądu z energii słonecznej -  dzięki temu koszt eksploatacji całego systemu jest jeszcze niższy.

INSTALACJA OGRZEWANIA:
Wybór odpowiedniego systemu ogrzewania jest jednym z decydujących czynników wpływających na komfort użytkowania w okresie zimowym. Idealne ogrzewanie to takie, które w możliwie największym stopniu odpowiada fizjologicznym potrzebom człowieka (uczucie ciepła w okolicy stóp oraz nieco chłodniej w okolicach głowy) oraz nie zabiera cennej przestrzeni w domu. W domach budowanych przed laty często spotykanym rozwiązaniem było ogrzewanie grzejnikowe. Rozwiązanie to posiada jednak szereg wad, takich jak: nierówna temperatura w pomieszczeniu (w pobliżu grzejnika jest gorąco, w oddalonych przestrzeniach chłodniej), efekt „zimnej podłogi”, łatwa ucieczka gorącego powietrza w górne partie pomieszczenia a także trudne utrzymanie grzejników w czystości. W nowych domach, mając na uwadze wygodę i dobre samopoczucie użytkowników stosujemy ogrzewanie podłogowe, które nie posiada żadnej z wymienionych wyżej wad. Proponowany system daje maksymalne uczucie komfortu a zarazem jest niewidoczny i nie zawiera żadnych eksponowanych elementów wpływających na wystrój wnętrza. Wszystkie elementy ukryte są w warstwach wykończeniowych podłogi oraz w ściennych skrzynkach rozdzielaczowych.
Jak działa ogrzewanie podłogowe? Zacznijmy od samej podłogi. Istnieją przeróżne systemy i technologie wykonania, natomiast w uproszczeniu -  sprowadza się to zawsze do ułożenia przewodów w formie pętli, rozprowadzających wodę grzewczą na odpowiednio przygotowanej warstwie izolacyjnej posadzki a następnie przekrycie ich warstwami wykończeniowymi podłogi. Woda ogrzana przez pompę ciepła wpływa do tych rurociągów powodując wzrost temperatury i równomierne ogrzewanie pomieszczenia całą powierzchnią podłogi.

Pętle ułożone w podłodze podłączone są do rozdzielacza umieszczonego w specjalnej szafce we wnęce ściennej. Każda z pętli posiada indywidualny zestaw regulacyjny umożliwiający zapewnienie odpowiedniego przepływu wody w każdej z pętli. Ogrzewanie podłogowe cechuje się dużą powierzchnią grzejną oraz wymaga niższych temperatur wody grzewczej w porównaniu z typową instalacją grzejnikową – zatem nadaje się idealnie do współpracują z pompą ciepła jako głównym źródłem ciepła. Temperatura wody napływającej na rozdzielacz w systemach to 35 – 36oC.

Podstawowym aspektem każdej instalacji grzewczej jest możliwość ustawienia wymaganej temperatury w pomieszczeniu stosownie do potrzeb użytkowników przy jednoczesnej kontroli temperatury maksymalnej posadzki (maksymalnie 29oC). W tym celu stosuje się dwa czujniki temperatury: powietrza wewnątrz pomieszczenia oraz czujnik zatopiony w posadzce. Wewnątrz szafki rozdzielacza znajduje się grupa pompowa wraz z termostatycznym zaworem regulacyjnym. Zawór ogranicza dopływ gorącej wody z pompy ciepła, powodując tym samym obniżenie temperatury wewnątrz rur w posadzce a w konsekwencji w danym pomieszczeniu.

W okresie letnim, elementy układu ogrzewania mogą zostać wykorzystane do schładzania pomieszczeń, przy wykorzystaniu rewersyjnego trybu pracy pompy ciepła. Dzięki temu, możemy cieszyć się idealną temperaturą w domu przez cały rok, także w okresie największych upałów. Nowoczesny system grzewczy to także łatwa i intuicyjna komunikacja z użytkownikiem. Koncepcja przedmiotowych budynków to duży krok w stronę prawdziwego „smart-domu”. Sterowanie temperaturą odbywa się z wykorzystaniem zdalnego modułu sterowania współpracującego z regulatorem pompy ciepła oraz aplikacji mobilnej pozwalającej na proste i intuicyjne sterowanie instalacją grzewczą z wykorzystaniem smarfona lub komputera osobistego. Takie rozwiązanie stanowi nie tylko nowoczesną i wygodną formę kontroli temperatury w pomieszczeniach ale także na ustawianie jej zdalnie z dowolnego miejsca w którym mamy dostęp do internetu. W pomieszczeniach może znajdować się lokalny nastawnik ścienny z czytelnym wyświetlaczem, czujnikiem temperatury wewnątrz pomieszczenia i możliwością wprowadzenia żądanej temperatury.

Dodatkową zaletą jest mozliwość programowania dziennych cyklów pracy instalacji w zależności od naszego trybu życia. Dzięki tej możliwości, możemy automatycznie ustawiać niższą temperatur w okresie naszej nieobecności co pozwala na dodatkowe oszczędności.
Aplikacja powiadomi nas o zbliżającym się terminie konserwacji urządzeń systemu grzewczego, zapewnia także dostęp zdalny serwisantom do parametrów pracy instalacji, co znacząco upraszcza i przyspiesza komunikację z obsługą techniczną.

INSTALACJA WENTYLACJI:
Wymiana powietrza jest jednym z najbardziej niedocenianych aspektów w budynkach. Tymczasem skuteczna wentylacja, czyli doprowadzanie powietrza świeżego i odprowadzanie zużytego z wnętrza domu jest jednym z najważniejszych czynników kształtujących dobre samopoczucie i komfort użytkowników, mający też bezpośredni wpływ na ich zdrowie. Dawniej stosowano głównie wentylację typu grawitacyjnego, która stanowiła po prostu odcinek murowanego kanału zakończonego wywiewką na dachu. W praktyce system ten był zawodny i mało skuteczny, szczególnie w dobie bardzo szczelnej stolarki okienno-drzwiowej.
Nowe domy wyposażone są w nowoczesny układ wentylacji nawiewno-wywiewnej przy zastosowaniu małej centralki wentylacyjnej z rekuperatorem.

Wentylatory umieszczone w centrali wymuszają obieg powietrza w całym domu, uniezależniając wymianę świeżego powietrza od warunków otoczenia. Powietrze pobierane jest z otoczenia odrębnym zaizolowanym termicznie kanałem i doprowadzane bezpośrednio do centrali. Powietrze poddawane jest dodatkowej filtracji (co jest szczególnie korzystne dla alergików) oraz ogrzewaniu. Uzdatnione i oczyszczone powietrze transportowane jest układem kanałów do poszczególnych pomieszczeń.  Powietrze zużyte zwracane jest osobnymi kanałami wentylacyjnymi z powrotem do urządzenia.
Obydwa strumienie: nawiewane i wywiewane przepływają przez specjalny wymiennik ciepła, który pozwala wstępnie ogrzać powietrze zewnętrze w okresie zimowym odzyskując energię z ciepłego powietrza usuwanego z wnętrza budynku bez mieszania się tych strumieni. Efektywność odzyskiwania ciepła centrali jest bardzo wysoka i pozwala zminimalizować koszt energii potrzebny do podgrzewu powietrza zewnętrznego. Dzięki temu rozwiązaniu unikamy także niekomfortowego wrażenia napływu chłodnego powietrza z wentylacji i wrażenia lokalnego „przeciągu”. Wszystkie powyższe urządzenia cechują się zwartą i kompaktową zabudową, celem zminimalizowania powierzchni zajmowanych przez pomieszczenia techniczne.
Centrala wentylacyjna umożliwia płynną regulację wydajności stosownie do potrzeb i stopnia użytkowania oraz opcję specjalnego wewnętrznego obejścia, pozwalającego na bezpośredni nawiew powietrza chłodnego w okresie letnim (np. nocą) dla wspomagania schładzania pomieszczeń w czasie najbardziej gorących dni. Analogicznie jak w przypadku systemu grzewczego, centralą będzie można sterować przy pomocy aplikacji.

System wentylacji w połączeniu z komfortowym ogrzewaniem podłogowym oraz z inteligentnym, automatycznym i nowoczesnym sterowaniem pracą tych systemów tworzy zdrowe i bezpieczne środowisko wewnętrzne, w którym można łatwo zapomnieć o istnieniu tych systemów. Niewiele większe nakłady inwestycyjne w jakość i ekologiczne rozwiązania przekładają się bezpośrednio na komfort, satysfakcję i przede wszystkim zdrowie użytkowników budynku.

FOTOWOLTAIKA:
Dom wyposażony w instalację fotowoltaiczną to milowy krok w stronę ekologii, energooszczędności i niezależności energetycznej. Panele fotowoltaiczne pozwalają na konwersję części energii promieniowania słonecznego na prąd elektryczny zasilający systemy w naszym domu. Wytworzony prąd może być wykorzystywany na potrzeby bieżące domu lub oddany do zewnętrznej sieci elektroenergetycznej. Jak działa taka instalacja i jak współpracuje z pozostałym wyposażeniem budynku? Przykładowy układ elementów składowych systemu fotowoltaicznego, ilustruje poniższa grafika.

Pojedyncze ogniwo fotowoltaiczne generuje bardzo niewielkie napięcie i natężenie prądu elektrycznego. Ale odpowiednie połączenie ze sobą większej ilości ogniw pozwala uzyskać parametry użyteczne dla celów zasilania instalacji elektrycznych w domu. Taki złączenie ogniw tworzy panel fotowoltaiczny, który dodatkowo zabezpieczony jest ochronnymi warstwami zabezpieczającymi (rama aluminiowa, hartowane szkło). Panele łączone są ze sobą w baterie w zależności od dostępnej powierzchni pod zabudowę lub oczekiwanego uzysku energetycznego z instalacji.

Panele fotowoltaiczne wytwarzają tzw. prąd stały ("DC"), zatem konieczna jest jego konwersja na prąd przemienny („AC”), który występuje w gniazdach elektrycznych naszego domu. Taką konwersję umożliwia urządzenie nazywane przetwornicą częstotliwości lub falownikiem.

Ilość energii, jaką uzyskuje się z instalacji fotowoltaicznej zależy od szeregu czynników, takich jak: położenie geograficzne, przejrzystość atmosfery, pora roku i dostępność dobowa nasłonecznienia (+ jego intensywność), zastosowany typ paneli, ich ilość i usytuowanie na dachu a także obecność elementów zacieniających.  
Instalacja fotowoltaiczna osiąga swoją szczytową wydajność w warunkach dobrego nasłonecznienia, czyli najczęściej w okresie letnim. Natomiast szczyt poboru prądu elektrycznego przez pompę ciepła występuje w zimie. Jak zatem pogodzić to ze sobą? W bardzo prosty sposób. Energia elektryczna z systemu fotowoltaicznego dostępna w okresie letnim, która nie jest zużyta na potrzeby własne domu przekazana jest do sieci elektrycznej. Na połączeniu z siecią jest licznik bilansujący, który zlicza ile energii wyrażonej w kWh zostało przekazanych do sieci w okresie letnim. Tą przekazaną energię możemy „odebrać” sobie w dowolnym momencie, przykładowo w okresie zimowym, ale ze współczynnikiem redukcyjnym 0,7 – 0,8. Dzięki takiej instalacji nie musimy obawiać się tego, że nie wykorzystujemy energii z instalacji fotowoltaicznej. Ona cały czas będzie pracować na naszą korzyść.

Optymalne połączenie ze sobą tych wszystkich systemów: energooszczędnego wytwarzania ciepła przy niskim zużyciu energii elektrycznej przez pompę ciepła, ogrzewania niskotemperaturowego zapewniającego wysoką efektywność pracy pompy ciepła - oraz instalacji fotowoltaicznej, która potrzebną energię elektryczną pozwala pozyskać z energii słonecznej - tworzy dobrze zbilansowany układ, który w pewnych warunkach staje się samowystarczalny i bezkosztowy – a zatem bardzo ekologiczny i przyjazny dla portfela w ujęciu rocznych kosztów użytkowania.

Mamy nadzieję, że przygotowany przez nas materiał pozwolił lepiej zrozumieć jak działają nowe, energooszczędne domy, wraz ze swoim wyposażeniem.

Kopiowanie, użyczenie itp. jest zabronione lub dozwolone za udzieleniem zgody przedstawiciela Środowisko Nieruchomości Sp. z o.o.
Zdjęcia użyte w artykule pochodzą z materiałów własnych oraz materiałów firmy Viessmann
* Podane wartości to eksploatacja samej pompy ciepła w trybie grzania, bez automatyki i innych elementów wyposażenia domu oraz przy założonym profilu użytkowania i warunkach atmosferycznych. Wartość służy celom poglądowym i porównawczym z innymi rozwiązaniami.