Alternatywne źródła ciepła. Przegląd rozwiązań
Sposób pozyskiwania energii wykorzystywanej do ogrzewania budynków mieszkalnych i użytkowych ma coraz większe znaczenie zarówno ze względu na rosnące koszty tradycyjnych nośników energii, jak i na wymogi związane z ochroną środowiska. Zanieczyszczenie powietrza objawiające się smogiem utrzymującym się już nie tylko w szczycie sezonu grzewczego, ale także poza nim, sprawia, że coraz większa liczba samorządów lokalnych podejmuje decyzje o zakazie palenia węglem. Liczne programy rządowe, jak „Czyste powietrze” lub inicjowane przez samorządy na poziomie gminnym, powiatowym i wojewódzkim tworzą zachęty do przejścia na bardziej przyjazne dla klimatu źródła energii. Dopłaty oraz chęć przyczynienia się do poprawy jakości powietrza i zatrzymania zmian klimatycznych sprawiają, że systematyczne wzrasta zainteresowanie czystszymi sposobami produkcji energii cieplnej. Dostępne alternatywne źródła ciepła w postaci pomp ciepła, wykorzystywania biomasy czy korzystania z gazu ziemnego lub płynnego są nie tylko bardziej ekologiczne, ale również atrakcyjne pod względem łatwości eksploatacji, umiarkowanych kosztów zakupu czy niskich opłat za otrzymywaną energię. Przyjrzyjmy się bliżej, jakimi źródłami ciepła można zastąpić tradycyjne ogrzewanie węglowe, i sprawdźmy ich największe zalety.
Ogrzewanie za pomocą nowoczesnych kotłów pelletowych
Odejście od spalania węgla, powodującego wysoką emisję pyłów zawieszonych PM10 i PM2,5 oraz rakotwórczego benzo(alfa)piranu, wydaje się już coraz bliższą perspektywą. Istnieje wiele technologii i paliw, które mogą go zastąpić, nie powodując tak znacznych strat środowiskowych. Jednym z tańszych, a zarazem prostszych sposobów jest spalanie biomasy. Materiały opałowe zaliczane do tej kategorii są uznawane za surowce odnawialne, ponieważ pozyskuje się je albo ze specjalnie prowadzonych upraw, albo z części roślin, które nie są efektywnie wykorzystywane w inny sposób. Wśród nich znajdują się zarówno odpady powstające przy produkcji roślinnej i przetwarzaniu pozyskiwanych produktów, jak w przypadku pestek i łupin, a także słoma, jak i specjalnie uprawiane rośliny – zboża energetyczne oraz drewno.
To właśnie drewno jest jednym z najpopularniejszych surowców energetycznych wykorzystywanych w nowoczesnych kotłach centralnego ogrzewania. Jest ono przetwarzane do postaci pelletu drewnianego, czyli niewielkich granulek o kształcie wałeczków, które powstają wskutek ściśnięcia rozdrobnionego drewna pod bardzo dużym ciśnieniem. Pellet może powstawać z materiału drzewnego pozyskiwanego z różnych źródeł. Część stanowią specjalnie uprawiane gatunki drzew – wierzba i topola energetyczna, wykorzystuje się nieużyte podczas obróbki tartacznej fragmenty drewna, jak również znaczną ilość wiórów oraz ścinków powstających przy produkcji mebli oraz w stolarniach przygotowujących rozmaite elementy drewniane. Pellet jest również wytwarzany z drewna uzyskiwanego ze specjalnie prowadzonych plantacji.
Pellet drzewny jest spalany w specjalnie do tego przystosowanych kotłach, które spełniają wyśrubowane wymagania przepisów dotyczących poziomu emisji oraz efektywności energetycznej posiadając znak EcoDesign. Wielką zaletą korzystania z kotłów pelletowych jest stosunkowo korzystna cena opału oraz jego wydajność. Pellet może osiągać kaloryczność około 19 MJ/kg, co pozwala na produkcję dość dużej dawki energii z każdej jednostki masy. Istotna jest też wygoda obsługi kotła pelletowego. Urządzenia tego rodzaju są wyposażone w pojemne zasobniki, które zapewniają opał na kilka lub nawet kilkanaście dni bez konieczności jego uzupełniania. Praca kotłów używających pelletu jest niemal całkowicie zautomatyzowana. Nad dostarczaniem pelletu z zasobnika bezpośrednio do palnika czuwa komputer sterujący pracą podajnika oraz dobierający optymalną dawkę opału i powietrza dla uzyskania określonej przez użytkownika temperatury.
Ekologiczne ogrzewanie gazowe
Jeszcze wyższy poziom komfortu wiąże się z korzystaniem z ogrzewania gazowego. Kotły spalające gaz ziemny nie wymagają od użytkownika żadnych ingerencji poza ustawieniem odpowiedniej temperatury czy ewentualnym zaprogramowaniem harmonogramu ich pracy. Obowiązki użytkownika ograniczają się do zadbania o terminowe wykonywanie przeglądów, gdy kocioł jest na gwarancji, czyszczenie palnika przed sezonem grzewczym oraz pamiętanie o koniecznych kontrolach kominiarskich, podobnie jak przy innych urządzeniach spalających
opał. Zaletą kotłów gazowych korzystających z gazu ziemnego są także ich niewielkie rozmiary – urządzenie tego typu może być z powodzeniem zainstalowane w większej łazience czy innym pomieszczeniu użytkowym. Plusem korzystania z kotłów spalających gaz jest także bardzo cicha praca.
Nieco bardziej wymagające pod względem montażu są kotły zużywające gaz płynny LPG. W tym przypadku urządzenie musi być zainstalowane w odpowiednio przystosowanej kotłowni z właściwą wentylacją i dodatkowymi zabezpieczeniami, m.in. w postaci czujnika gazu czy szczelnymi drzwiami. Prawidłowe przygotowanie pomieszczenia pociąga ze sobą pewne koszty dodatkowe, jednak nie są one zbyt wielkie. Takie rozwiązanie pozwala natomiast na cieszenie się bezobsługowym ogrzewaniem również na terenie niezgazyfikowanym, a instalacja zewnętrznego zbiornika stojącego na wolnym powietrzu lub zakopanego pod ziemią nie jest zbyt skomplikowana. Warto pamiętać, że podłączony zgodnie z wymogami kocioł gazowy jest jednym z najbezpieczniejszych rozwiązań, a uciążliwości związane z zamawianiem dostaw paliwa ze względu na małą częstotliwość nie mają większego znaczenia.
Gaz jest paliwem niezwykle czystym. Przy jego spalaniu nie powstają ani pyły, ani szkodliwy benzo(alfa)piren, a poziom emisji zanieczyszczeń w postaci tlenków siarki czy tlenków azotu jest bardzo niski. Gaz odznacza się przy tym wysoką kalorycznością, sięgającą dla mieszanki propanu i butanu w proporcjach 50/50 około 46 MJ/kg. Co istotne, wybierając kocioł gazowy, można zdecydować się na nowoczesny model kondensacyjny, który osiąga sprawność wynoszącą nawet 109%. Jest to możliwe ze względu na wykorzystywanie energii odzyskiwanej dzięki zjawisku skraplania się powstającej podczas spalania pary wodnej, co uwalnia dodatkową ilość ciepła stosowanego do ogrzania wody krążącej w instalacji centralnego ogrzewania.
Energia bez używania opału – ogrzewanie pompami ciepła
Bardzo ciekawym wyborem jest ogrzewanie domu przy zastosowaniu najbardziej proekologicznej technologii, czyli pompy ciepła. Urządzenia tego typu pozwalają na korzystanie z energii zgromadzonej w gruncie, powietrzu lub wodzie przy użyciu niewielkiej ilości prądu niezbędnego do działania pomp obiegowych oraz sprężarki i automatyki sterującej. Zasada działania pomp ciepła jest bardzo prosta. Dzięki czynnikowi krążącemu w instalacji odbierają one energię cieplną z otoczenia. Czynnik przejmuje ją, parując, a następnie jest wtłaczany do sprężarki, gdzie podwyższa się jego ciśnienie. Następnie sprężony czynnik trafia do skraplacza, w którym ulega rozprężeniu, zmieniając stan skupienia. Przemiana fazowa uwalnia zgromadzone ciepło, a czynnik trafia z powrotem do parownika, gdzie po raz kolejny odbiera energię od otoczenia.
Pompy ciepła są bardzo efektywne, ponieważ wykorzystując możliwość sprężania i rozprężania czynnika są w stanie działać nawet mimo niewielkich różnic temperatur. Urządzenia tego typu są najczęściej montowane w wersji, gdzie źródłem ciepła jest wymiennik gruntowy (pompy solanka-woda) które funkcjonują, wykorzystując fakt, że na większej głębokości gleba nawet w czasie mroźnych zim ma od kilku do kilkunastu stopni ciepła oraz pompy gdzie źródłem ciepła jest powietrze (pompy powietrze-woda). Pompy powietrzne korzystają z tego, że powietrze ma zwykle temperaturę przekraczającą kilka stopni – poza okresami silnych mrozów, mogą więc być efektywne przez większość czasu, jedynie przez krótki okres wymagając dodatkowego źródła ciepła, np. kotła gazowego lub grzałki elektrycznej. Warto podkreślać, że pompy ciepła pracują do -20 st C. Zaletą gruntowych pomp ciepła jest to, że mogą być używane jako jedyne źródło ciepła, a w połączeniu z instalacją fotowoltaiczną tworzą system całkowicie niezależny od dostaw energii z zewnątrz. Wymagają jednak pewnej ilości miejsca na poziomy gruntowy wymiennik ciepła lub nieco większych nakładów związanych z montażem pionowego wymiennika ciepła, co łączy się z wykonywaniem odwiertów. Plusem pomp powietrznych jest natomiast bardzo prosty montaż – urządzenia tego rodzaju mogą być po prostu ustawione obok budynku.