Podgrzewanie ciepłej wody latem bez palenia w piecu

Palenie w piecu latem jest trudne i nieprzyjemne zarówno dla tego, kto pali, jak i dla tych, co muszą wdychać dym zamiast zapachu letniego wieczora. Na szczęście są inne – wygodniejsze i przyjemniejsze – sposoby na tańsze grzanie wody latem: kolektory słoneczne, fotowoltaika i pompy ciepła do CWU. Już lata temu były one konkurencyjne względem grzania wody gazem czy prądem, ale teraz są tańsze choćby od palenia w piecu większością paliw.

Podsumowanie na początek

• Podgrzewanie wody to drugi najwyższy koszt utrzymania budynku, zaraz po ogrzewaniu zimą.
• Możliwość umycia się w ciepłej wodzie jest zaspokojeniem podstawowej potrzeby bytowej.
• Chociaż przez lata palenie w piecu faktycznie pozwalało dużo oszczędzać na grzaniu CWU – w tej chwili jeszcze tylko palenie tanim drewnem ma sens. Węgiel gruby i ekogroszek oraz pellet stały się na tyle drogie, iż przegrywają kosztowo z gazem oraz pompą ciepła.
• Palenie w piecu latem jest trudniejsze niż zimą. choćby jeżeli masz nowoczesny kocioł albo wiedzę o bezdymnym paleniu w starym kotle, co świetnie sprawdza się zimą – rozpalanie latem może być smrodliwe ze względu na słabo działający ciąg kominowy.
• Uciążliwego palenia w piecu latem można uniknąć lub znacząco je ograniczyć sięgając po energię odnawialną: słońce i/lub powietrze. To jednorazowy wydatek w granicach ok. 5000zł, który zwraca się w parę-kilka lat.

Ile energii pochłania podgrzewanie ciepłej wody

Ilości energii potrzebne do przygotowania CWU nie są tak małe jak by się mogło wydawać. choćby podstawowy standard zaopatrzenia w postaci zbiornika grzanego raz na dobę na wieczorną kąpiel w skali miesiąca sumuje się do istotnych kwot. Nic dziwnego, iż kto może, szuka możliwości zmniejszenia kosztów podgrzewania wody.

Podgrzanie 100l wody kranowej do temperatury 55 st.C wymaga dostarczenia niecałych 5kWh ciepła. To będzie tylko jednorazowy prysznic dla max. dwóch osób.

• Co gdy chętnych jest więcej?
• Co jeżeli chcemy mieć ciepłą wodę w kranie przez cały dzień a nie tylko raz, na wieczór?

Wtedy zużycie energii wzrasta istotnie: do 10-15-20kWh na dobę. Szczególnie cyrkulacja ciepłej wody jest energochłonna z natury: woda krążąc po rurach stygnie, jakkolwiek idealnie by tych rur nie zaizolować. To daje choćby 300-600kWh miesięcznie. Niemało.

Dlaczego rozpalanie latem to udręka?

Jeżeli już latem z któregoś komina wydobywa się dym, to często sączy się on niezwykle leniwie. Możliwe, iż po drugiej stronie komina palacz, dusząc się dymem w kotłowni, odbywa bohaterską walkę o to, aby rodzina miała ciepłą wodę na wieczorną kąpiel.

Ciąg kominowy latem słabnie, ustaje zupełnie a choćby potrafi się odwrócić. To dlatego, iż – odwrotnie niż zimą – na zewnątrz jest cieplej niż wewnątrz budynku.

Dobra, ale musi być jeszcze jakaś przyczyna, skoro choćby gorące spaliny – gorętsze przecież od powietrza – niechętnie uchodzą kominem. Faktycznie: tą przyczyną jest nagrzanie końcówki komina. Po gorącym słonecznym dniu końcówka komina na dachu rozgrzewa się do temperatur rzędu 60-80st.C. Gorące cegły nagrzewają powietrze w kanałach komina do swojej temperatury i powstaje tam "korek" powietrzny.

Próba rozpalenia w takich warunkach skończy się cofką dymu do kotłowni. Być może niewielkie ilości dymu zaczną leniwie snuć się z komina, ale całość ewidentnie nie będzie chciała zastartować, zupełnie jakby komin był czymś zatkany. choćby kocioł z nadmuchem może nie dać sobie rady. Spaliny będą wychodzić wszelkimi nieszczelnościami – tylko nie tam, gdzie powinny.

Jest na to sposób. Korek z gorącego powietrza można pokonać... jeszcze gorętszym powietrzem. Starym a skutecznym sposobem jest rozpalenie niewielkiego ogniska z kilku zmiętych stron nielubianej gazety w uchylonej wyczystce kominowej. Trzeba to zrobić przed rozpaleniem w kotle.

Gorące spaliny z papieru wypełnią przewód kominowy poniżej "korka" i po prostu się przez niego przebiją, bo są od niego gorętsze, więc idą do góry jak taran. o ile gazety wypaliły się bez cofki dymu – to komin można uznać za udrożniony i przystąpić do rozpalania w kotle.

Ognisko w wyczystce z kilku kulek gazety raczej nie wywoła żadnych negatywnych skutków ubocznych, ale na wszelki wypadek nie zaszkodzi wspomnieć, iż owszem: jest możliwy pożar zaniedbanego komina choćby w lipcu.

Małe Ciche ul. Wiktorówki 1
Pożar sadzy w przewodzie kominowym, w budynku mieszkalnym znajdującym się, przy kaplicy na Wiktorówkach.
JRG KP PSP Zakopane
OSP Małe Ciche
Ochotnicza Straż Pożarna Bukowina Tatrzańska pic.twitter.com/8de1jwXeXA

— KP PSP Zakopane (@KPPSPZakopane) July 20, 2023

Ciepła woda bez palenia

Dawno temu już pisałem o sposobach na podgrzewanie CWU latem bez potrzeby rozpalania w piecu, ale wszystko się od tamtej pory zmieniło: ceny paliw uległy totalnemu przemeblowaniu, ale także technika urodziła pewne nowe/lepsze niż dawniej rozwiązania.

Obecnie możliwości grzania wody latem rysują się następująco:

• kolektory słoneczne
• instalacja fotowoltaiczna off-grid
• grzałka elektryczna
• podgrzewacz gazowy
• pompa ciepła do CWU

Większość testowałem na własnej skórze, poczynając od wykonanych samodzielnie kolektorów słonecznych 10 lat temu.

Jako punkt odniesienia do porównania kosztów różnych rozwiązań posłuży mi zbiornik CWU 200l grzany raz na dobę przez pół roku (ciepłe 6 miesięcy), co oznacza zapotrzebowanie 10kWh ciepła na dobę i 1825 kWh/6 m-cy.

Poza konkursem: węgiel ekogroszek / pellet

Przy obecnych cenach węgla ekogroszku i pelletu rzędu 2000zł/t – palenie tymi paliwami latem staje się bezsensowne ekonomicznie. Dla uzyskania 10kWh ciepła potrzeba spalić 3kg pelletu lub 2kg węgla przy założeniu idealnej sprawności 80% (która na pewno taka realnie nie jest). To daje bardzo optymistycznie szacowany koszt 4-6zł/dzień i 700-1050zł przez pół roku.

Do tego dochodzą wszelkie problemy związane z paleniem latem (brud, smród, wygasanie w długich postojach, zużycie prądu i rozpalarki w kotle pelletowym).

Kolektory słoneczne

Potencjalnie najtańszy w wykonaniu i eksploatacji sposób podgrzewania wody kranowej to kolektory słoneczne. Można je wykonać samodzielnie, można też kupić gotowe. Cokolwiek wybierzesz, inwestycja spłaci się w parę do kilku lat. Wiem, bo sprawdzam na sobie od ponad 10 lat.

• Wystarczy wziąć płytę grzejnikową (czasem trzeba wloty przespawać), pomalować na czarno, opakować w obudowę z drewna albo blachy, od frontu osłonić szybą lub poliwęglanem (nawet przezroczysta folia stretch daje radę, choć długo nie wytrzyma). Byle prościej i taniej. Żadne optymalizacje typu specjalne farby czy ekstra szyby nie dają tutaj istotnego efektu.
• Takie proste solary świetnie spiszą się w okresie kwiecień-wrzesień. W zimie i tak będą działały słabo, choćby jeżeli będzie słońce, bo ze swej natury ten rodzaj solarów ma spore straty ciepła do otoczenia (te fabryczne bardzo podobnie) i choćby jeżeli słońce wyjdzie na cały dzień, to na mrozie mogą nie być w stanie podgrzać wody wyżej niż do 30-40st.C. To zawsze coś, ale żeby kolektory w ogóle mogły pracować zimą, trzeba zadbać o zalanie układu adekwatnym roztworem glikolu.

Koszt wykonania instalacji solarnej do podgrzewania CWU może wynosić od kilkuset złotych (zależnie co zalega ci na podwórku/w piwnicy i uda się wykorzystać do budowy kolektorów) do kilku tysięcy.

• Kolektor płaski zwykle ma ok. 2m² powierzchni, co jest wystarczające na 100l pojemności zbiornika CWU. Najtańszy gotowy kolektor płaski to w tej chwili koszt ok. 1300zł
• Kolektor próżniowy raczej nie występuje w wersji mniejszej niż 20 rur (odpowiedni na zbiornik CWU 200l) – to koszt ok. 3000zł.

Kiedyś kolektory próżniowe były znacznie droższe od płaskich. Niestety w ostatnich latach kolektory płaskie mocno podrożały (w 2018 kupowałem za 700zł/szt. – połowę taniej niż teraz). W takiej sytuacji kolektory próżniowe z uwagi na prawdopodobnie znacznie lepsze osiągi w chłodniejszych miesiącach (próżnia genialnie izoluje) mogą być lepszą inwestycją. Możliwe, iż w tym roku pokuszę się o jeden taki kolektor na próbę.

W skali roku poprawnie dobrane kolektory słoneczne pokrywają ponad 50% zapotrzebowania na ciepłą wodę, ale jako iż my patrzymy tylko na ciepłe półrocze to pokrycie to jest chyba bliskie 100%, z bardzo nielicznymi dniami, gdy słońca jest mało lub wcale.

Instalacja fotowoltaiczna off-grid

Obecne ceny paneli fotowoltaicznych są na tyle niskie, iż zaczęło mieć jakiś sens zastosowanie fotowoltaiki tylko do podgrzewania CWU.

Żeby było jasne: fotowoltaika na pewno wyjdzie drożej niż kolektory słoneczne i zajmie więcej miejsca, ale w zamian jest dużo mniej angażująca. Kolektorami trzeba się czasem zainteresować (zapewnić awaryjne zasilanie pompki obiegowej, po kilku latach wypadałoby wymienić glikol) natomiast fotowoltaika nie wymaga adekwatnie żadnej obsługi i nie grozi jej przegrzanie.

Internet roi się od gotowych zestawów do podgrzewania CWU z różną ilością paneli. Takie z czterema panelami o łącznej mocy ok. 1500W zaczynają się od ok. 5000zł. Prawdopodobnie zakup poszczególnych komponentów osobno będzie cenowo korzystniejszy, ale trzeba do tego zaczerpnąć wiedzy, co z czym i jak połączyć.

Ile paneli PV potrzeba na zbiornik CWU 200l? Tyle, aby uciągnęły grzałkę w bojlerze, która zwykle ma 2kW, czyli w panelach trzeba mieć min. 2,5kW (kilka % straty przetwornicy). To będzie 6-8 paneli, zależnie od mocy każdego z nich. Można też zamontować mniejszą grzałkę, dostosowaną do mniejszej liczby paneli. Grzałka będzie grzać tylko wtedy, gdy słońce świeci na tyle mocno, aby panele dostarczyły wymaganą moc do załączenia grzałki. Przy zbyt słabym słońcu przetwornica wyłącza grzałkę.

• Podgrzewanie CWU nie wymaga takiego inwertera jaki jest stosowany w domowej instalacji fotowoltaicznej wpiętej do sieci (on-grid). Wystarczy prostsza i tańsza przetwornica, która zasili grzałkę w bojlerze.
• Nie potrzeba żadnych zgłoszeń do zakładu energetycznego. Instalacja off-grid z natury jest niepołączona w żadnej sposób z siecią energetyczną.
• Panele nie muszą być nowe, można wziąć coś używanego a tańszego.

Internet jest pełen opisów działania tego typu instalacji, z których można zaczerpnąć jakieś pojęcie o ich kosztach i osiągach.

Osobiście nie miałem małej instalacji dedykowanej do grzania CWU. Miałem instalację off-grid złożoną z 9 paneli (potem + 4 dodatkowe na południe), z niewielkim początkowo magazynem energii (~2kWh), z której nadmiary prądu służyły do podgrzewania 300l CWU.

Latem codziennie w bojlerze było ponad 60 stopni zaraz po południu a w okresie marzec-październik, o ile tylko było cokolwiek słońca, instalacja podgrzewała wodę co najmniej do 40-kilku stopni (priorytet miało zasilanie wszelkich innych sprzętów w domu). Po dodaniu czterech paneli na południe grzanie wody możliwe było choćby w styczniu, choć zimą głównym problemem był niemal brak dni cokolwiek słonecznych.

Naturalnie taka instalacja off-grid ma sens tylko wtedy, gdy nie ma w planach instalacji fotowoltaicznej dla całego budynku. Z tym trzeba uważać, bo bakcyl fotowoltaiczny jest zaraźliwy a apetyt rośnie w miarę jedzenia i chęci na większą instalację PV mogą się pojawić zupełnie znikąd. Albo pomysł żeby z tej przetwornicy do grzałki zasilić sobie inne sprzęty... Nic z tego, te tanie przetwornice nie nadają się do zasilania czegokolwiek poza grzałkami (mogą uszkodzić wrażliwsze sprzęty). Przy takich ciągotach lepiej od razu pomyśleć nad pełnowymiarową instalacją przyłączoną do sieci.

Grzałka elektryczna

Do niedawna uruchomienie zwykłej grzałki elektrycznej w bojlerze w godzinach taniego prądu w taryfie G12(w) było jednym z lepszych sposobów na ciepłą wodę latem. Koszt inwestycji żaden, bo grzałka zwykle już w bojlerze siedzi. Koszt prądu w godzinach pozaszczytowych też był relatywnie atrakcyjny (poniżej 0,4zł/kWh).

Niestety to się skończyło. w tej chwili poza tarczami i zamrażarkami państwowymi cena najtańszego prądu w nocnej taryfie to ok. 1zł/kWh – co skutecznie motywuje do poszukiwania innych źródeł energii lub efektywniejszych sposobów zamiany prądu w ciepło niż grzałka (patrz: pompa ciepła).

Co prawda limity taniego prądu na 2024 rok zostały zwiększone, ale to nie będą ilości, które by pozwalały swobodnie zużywać ten prąd na podgrzewanie CWU wyłącznie grzałką. Wciąż jednak grzałka może być najsensowniejszym wspomagaczem dla kolektorów słonecznych.

Podgrzewacz gazowy

Podstawowy problem z gazem: trzeba go mieć.

Następny problem: trzeba za niego płacić. W 2023 roku obowiązywała dla gospodarstw domowych zamrożona podstawowa cena ~25gr/kWh. Zależnie od zużycia, z opłatą dystrybucyjną wychodzi z tego już ponad 30gr/kWh brutto. Na 2024 rok zapowiadane są jakieś podwyżki – bo choć gaz na rynku potaniał, to nie wiadomo, czy i w jakiej formie rząd przedłuży zamrożenie cen (na ten moment o prądzie już wiadomo, iż limity energii w niskiej cenie zostaną zwiększone). jeżeli nie przedłuży to obecna cena rynkowa i tak zanosi się na dotkliwszą od obecnej ceny zamrożonej.

Grzać wodę gazem można:

• podgrzewaczem przepływowym, bez zasobnika CWU – prosto do kranu,
• kotłem jednofunkcyjnym, który grzeje zasobnik CWU.

Najprostszy podgrzewacz gazowy to śmieszne pieniądze: ok. 1000zł. Niestety sprawność podgrzewaczy gazowych jest znacznie niższa niż kotłów gazowych: ok. 70%. To znaczy, iż chcąc uzyskać 3650kWh ciepła rocznie z gazu dzięki podgrzewacza o sprawności 70% musimy zapłacić za 5200kWh gazu, co choćby w zamrożonej cenie daje 1500zł/rok.

W gratisie do takich sprzętów (przeważnie karmiących się powietrzem z pomieszczenia, w którym wiszą) jest duża szansa zaczadzenia w łazience jeżeli podgrzewacz nie ma zapewnionego dopływu powietrza (a zwykle nie ma, bo kto lubi jak mu wieje po łydkach przy kąpieli) i nie widział serwisanta od montażu.

Kocioł gazowy osiągnie sprawności ponad 90% (może i ciut więcej, choć warunki do kondensacji przy grzaniu CWU nie realizowane są zbyt długo) – ale też będzie kosztował więcej: co najmniej 4-5 tys. zł. Tutaj przez cały czas trzeba będzie zapłacić min. 1200zł/rok za 3650kWh wytworzonego ciepła, przy najbardziej optymistycznych cenach gazu.

Pompa ciepła do CWU

Istnieją pompy ciepła dedykowane wyłącznie do podgrzewania CWU. Takie urządzenie ma największy sens w sytuacji, gdy zimą CWU podgrzewa kocioł, który grzeje dom, natomiast latem chcemy sobie zaoszczędzić doglądania kotła / zmniejszyć koszty.

Pompy ciepła do podgrzewania CWU występują w dwóch wariantach:

• jako samodzielne urządzenie podpinane do istniejącego zbiornika CWU – kosztują ok. 5-6 tys. zł
• jako zestaw ze zbiornikiem ~200l – ok. 9-10 tys. zł

W obu przypadkach sam moduł pompy ciepła wygląda podobnie i został pomyślany do montażu na zbiorniku CWU. Do niego trzeba doprowadzić z zewnątrz dwie rury o średnicy zwykle 160mm – do czerpania i wyrzutu zużytego powietrza zewnętrznego.

W odróżnieniu od kolektorów słonecznych pompa ciepła do CWU korzysta z powietrza zewnętrznego a ono jest dość ciepłe choćby w pochmurne dni lata oraz nocą. Lepiej niż kolektory sprawdzi się tam, gdzie zużycie CWU jest duże – w razie wyczerpania zasobnika prawie zawsze będzie możliwość ekonomicznego dogrzania większej ilości wody, choćby o północy.

Pompy ciepła do CWU nie pracują jedynie w temperaturach koło zera (jedne modele poddają się już przy +5, niektóre dają radę jeszcze w lekki mróz – nie bardzo mają się jak odszraniać), dlatego najlepiej nadają się do domów, gdzie w zimie ciepłą wodę podgrzewa inne źródło ciepła.

Efektywność pomp ciepła do CWU nie jest istotnie gorsza niż pomp przeznaczonych do grzania budynku, choć takie można mieć wrażenie gdy się pierwszy raz widzi, iż producent chwali się COP rzędu 3,5. To całkiem dobry wynik zważywszy, iż CWU zgodnie z Polską Normą nagrzewa się do +55st.C a to dla pompy ciepła jest dużo. COP takich pomp nie spada poniżej 3,0 dla temperatury powietrza powyżej ok. +10-12st.C.

Czy pompa ciepła do CWU ma szanse się opłacać? Przy dużym zużyciu wody, gdy nie ma gazu – jak najbardziej. Będzie wtedy najtańszym bezobsługowym źródłem ciepła dla CWU działającym nieomal niezależnie od pogody.

Rozpatrując ten sam co wcześniej przykład porównawczy 200l CWU na dobę – gdzie pompa ciepła grzeje CWU tylko przez cieplejsze 6 miesięcy:

• Pompa ciepła do CWU pracując przez 6 miesięcy przy średnim COP = 3,0, zasilana prądem w cenie 1zł/kWh wygeneruje rachunek na kwotę ~600zł.
• W porównaniu do grzałki elektrycznej – przy prądzie za 1zł/kWh koszt grzania CWU grzałką za pół roku wyniósłby 1825zł, natomiast pompa ciepła zaoszczędzi ~1200zł.
• W porównaniu do gazu w zamrożonej cenie – półroczna oszczędność wyniesie do 150zł.
• W porównaniu do palenia węglem ekogroszkiem/pelletem – pompa ciepła wygrywa o min. 100zł.

Pompa ciepła do CWU + kolektory słoneczne? Raczej nie

Jak się ma pompa ciepła do CWU względem kolektorów? Niby mogą współpracować, ale według mnie to nie ma sensu ekonomicznego. Łącząc jedno z drugim ponosimy podwójny koszt inwestycji – a zysk nie staje się przez to podwójny.

Pompa ciepła będzie działać tylko w dość nieliczne dni gdy kolektory słoneczne nie wyprodukują dość ciepła. Takich dni w ciepłym półroczu jest na tyle niewiele, iż w roli drugiego źródła ciepła lepiej opłaci się choćby grzałka.

Być może połączenie solarów z pompą ciepła do CWU miałoby sens ekonomiczny przy naprawdę znacznym zużyciu CWU – gdyby to, co nabiły kolektory, rozchodziło się w ciągu dnia, a ponadto regularnie trzeba by dogrzewać wodę wieczorem.

Pompa ciepła do CWU + fotowoltaika? Raczej tak

Połączenie pompy ciepła do CWU z fotowoltaiką ma ogromny sens. Chociaż marketing fotowoltaiki rzucał na wszystkie strony sloganem "darmowy prąd" – to mając fotowoltaikę na pewno już wiesz, iż ten prąd też ma swoją wartość i nie ma czegoś takiego jak "nadmiar prądu". gwałtownie pojawiają się nowe potrzeby i instalacja PV pierwotnie zaprojektowana z nadmiarem mocy może się zaraz okazać niewystarczająca.

Oszczędzanie własnego "darmowego prądu" ma sens. Pompa ciepła do CWU właśnie to robi: oszczędza ~2/3 prądu w porównaniu z grzaniem grzałką. W niektórych sytuacjach dołożenie pompy ciepła do CWU może być bardziej opłacalną metodą zwiększenia dostępnej ilości prądu na inne potrzeby niż rozbudowa instalacji fotowoltaicznej o dodatkowe moce.

Podsumowanie na koniec

Latem, gdy nadmiar energii odnawialnej leje się z nieba, wykorzystanie jej do zmniejszenia kosztów podgrzewania CWU jest łatwe i wysoce opłacalne. Rosnące ceny wszelkich paliw dodatkowo do tego motywują.

• W przypadku podgrzewania ciepłej wody latem da się wykorzystać energię odnawialną niskim kosztem, poczynając od własnoręcznie wykonanych kolektorów słonecznych.
• Również fabryczne kolektory albo pompa ciepła do CWU są opłacalną inwestycją gdy masz więcej na koncie a mniej czasu i możliwości warsztatowych.
• Koszt inwestycji w okolicach 5 tys. do max. 10 tys. zł jest w zasięgu większości gospodarstw domowych a przedsięwzięcie nie wymaga wielkich prac remontowych.
• Ulepszyć standard podgrzewania ciepłej wody na przyjazny sobie, własnej kieszeni i otoczeniu jest nieporównanie łatwiej niż zmodernizować ogrzewanie budynku, gdzie pięcio-sześciocyfrowe kwoty potrzebne na pełną modernizację są dla wielu nie do przejścia.

Zestawienie orientacyjnych kosztów grzania CWU latem różnymi sposobami według stanu na lipiec 2023:

Źródło ciepła Koszt instalacji Koszt grzania 200L CWU w ciepłym półroczu

Węgiel	n/d	~700zł
Pellet	n/d	~1050zł
Kolektory sloneczne	1000-5000zł	~0zł (potrzebne dodatkowe źródło ciepła na nieliczne dni bez słońca)
Fotowoltaika	>5000zł	~0zł (potrzebne dodatkowe źródło ciepła na nieliczne dni bez słońca)
Gaz ziemny	1000-5000zł	~600-750zł
Grzałka na prąd 1zł/kWh	~200zł	~1825zł
Pompa ciepła do CWU z prądem 1zł/kWh i SCOP = 3,0	5000-6000zł	~600zł