Koszty podgrzewania wody użytkowej – porównanie 2016
Określanie zużycia ciepła dla podgrzewania wody użytkowej
Koszty podgrzewania wody użytkowej dla różnych źródeł ciepła
Sezon grzewczy i poza grzewczy, a koszty podgrzewania wody
Wydanie 1/2016
30.05.2016
www.eko-blog.pl www.vaillant.pl
2
Udział kosztów ogrzewania domu i podgrzewu
wody użytkowej w budżecie domowym
Wydatki na użytkowanie domu i zakup nośników energii
stanowią średnio 20,3% rocznych całkowitych wydatków
gospodarstwa domowego (GUS 2015) i należą po wydatkach
na żywność do największych obciążeń budżetu domowego.
Koszty zakupu energii elektrycznej oraz paliw (gaz ziemny)
stanowią około 60% wymienionych wyżej wydatków.
Koszty zimnej wody, kanalizacji oraz wydatki na czynsz
itp. stanowią pozostałą część – około 40%
40 %
Źródło: „Zużycie energii w gospodarstwach domowych w 2012 r.”, Główny Urząd Statystyczny 2014
60 %
20,3 %
3
1
Jak obliczyć koszty podgrzewania
ciepłej wody w domu? … w 4 krokach
Zużycie ciepłej wody użytkowej
2 Zapotrzebowanie ciepła dla podgrzewania wody
3 Zużycie paliwa lub energii
do podgrzewania wody 4 Koszty zakupu paliwa
lub energii
4
-
1
Krok 1. Zużycie ciepłej wody użytkowej
(wg normy PN-92/B-01706)
Zużycie ciepłej
wody użytkowej
Dobowe zużycie ciepłej wody użytkowej jest zależne
od preferencji mieszkańców domu: z jakich urządzeń
korzystają i przez jak długi czas.
Jeżeli dla ciepłej wody wyodrębnione są oddzielne
liczniki zużycia wody, to można bezpośrednio
dokonać odczytu np. dla jednego dnia, czy też
miesiąca. Jeżeli licznik rejestruje ogólne zużycie
wody, to można szacunkowo przyjąć, że na ciepłą
wodę przypada średnio 1/3 ogólnego zużycia wody.
Przyjmuje się, że zużycie wody w zależności
od rodzaju poboru wynosi wg normy PN-92/B-01706
od 110 do 130 dm3/os. na dzień (w zależności o tego
czy w budynku są natryski czy wanny). Jak się jednak
podkreśla, są to wartości znacznie zawyżone i realne
zużycie wody w budynkach mieszkalnych jest zwykle
wyraźnie niższe. Często korzysta się z wartości
zawartych w niemieckiej normie DIN 4708 lub
z własnych obliczeń projektowych.
litrów na osobę dziennie (wg PN-92/B-01706)
5
1 Zużycie ciepłej
wody użytkowej
Zużycie wody bliższe rzeczywistym wartościom
określa tabela, wg której dla przeciętnych potrzeb
mieszkańców wystarcza ilość 50 litrów wody na
1 osobę (przy temperaturze wody 45 oC).
Krok 1. Zużycie ciepłej wody użytkowej
(wg normy DIN 4708)
Charakter potrzeb
ciepłej wody użytkowej
Zużycie wody
dm3/os.dzień
Niskie potrzeby 30
Przeciętne potrzeby 50
Wysokie potrzeby 70
litrów na osobę dziennie (wg DIN 4708)
6
2
Krok 2. Zapotrzebowanie ciepła
dla podgrzewania wody
Zapotrzebowanie ciepła
dla podgrzewania wody
Zapotrzebowanie ciepła dla podgrzewania ciepłej
wody użytkowej można określić za pomocą wzoru:
gdzie:
VCWU – dzienne zużycie ciepłej wody [dm3/d];
dla uproszczenia bez uwzględnienia gęstości wody
cw – ciepło właściwe wody (4,19 kJ/kgK); określa ile ciepła
(kJ) przyjmuje/oddaje 1 kg wody przy zmianie
temperatury o 1 stopień oC (zmiana jak Kelvin, K)
T – różnica temperatury wody zimnej i podgrzanej
wyrażana w stopniach Kelvina, (np. przy podgrzaniu
od 10 do 45 oC, T = 35 K)
Przykład: ilość ciepła konieczna do doprowadzenia dla podgrzania
300 litrów wody od 10 do 50 oC (T = 40 K)
Ilość ciepła w przeliczeniu na kWh wynosi:
7
3
Krok 3. Zużycie paliwa lub energii
do podgrzewania wody
Zużycie paliwa lub energii
do podgrzewania wody
Obliczone w KROKU 2 zapotrzebowanie ciepła
określa ilość ciepła która musi być doprowadzona do
podgrzania wody, jednak nie uwzględnia ona szeregu
strat ciepła wynikających z:
o 1- strat ciepła podgrzewacza (zbiornika) wody
o 2- strat ciepła w orurowaniu (doprowadzenie wody
do tzw. punktów czerpalnych i jej cyrkulacja)
o 3- sprawności źródła ciepła (np. kotła grzewczego)
Dla określenia rzeczywistego zużycia paliwa lub
energii elektrycznej służącej do podgrzewania ciepłej
wody użytkowej, należy uwzględnić wymienione wyżej
straty – w sposób przybliżony lub za pomocą
szczegółowych obliczeń projektowych.
Dla budynków jednorodzinnych, gdzie instalacja
wody użytkowej ma małe rozmiary, można skorzystać
z przybliżonych metod określania strat ciepła
w układzie przygotowania wody.
8
3
Krok 3. Zużycie paliwa lub energii
do podgrzewania wody
Zużycie paliwa lub energii
do podgrzewania wody
1- straty ciepła podgrzewacza wody QPDG są
zależne od konstrukcji podgrzewacza oraz temperatur
– wody oraz otoczenia wewnątrz pomieszczenia.
Karta katalogowa podgrzewacza powinna zawierać
informację o zużyciu (stratach) energii w stanie
gotowości (kWh/dzień) oraz klasie efektywności
energetycznej (najwyższa klasa „A”).
Przykładowe dane techniczne
podgrzewacza VIH R 200/6 M
(prod. Vaillant) o pojemności
184 litry, stosowanego do
współpracy np. z kotłami
wiszącymi 1-funkcyjnymi
9
3
Krok 3. Zużycie paliwa lub energii
do podgrzewania wody
Zużycie paliwa lub energii
do podgrzewania wody
2- straty ciepła w orurowaniu QR (doprowadzenie
wody do tzw. punktów czerpalnych i jej cyrkulacja)
są zależne od temperatury wody, od izolacji cieplnej
i temperatury otoczenia wokół rur
Straty ciepła dla orurowania wody użytkowej qR
można w przybliżeniu przyjmować jako:
- bardzo dobra izolacja cieplna rur: 8÷10 W/mb
- przeciętna izolacja cieplna rur: 1215 W/mb
- zła izolacja cieplna rur lub jej brak: 20÷30 W/mb
W obliczeniu strat QR należy uwzględnić długość
rur LR oraz czas pracy pompy cyrkulacyjnej t:
Straty ciepła z orurowania ciepłej wody w budynku
1-rodzinnym mogą wynosić 25 kWh na dzień.
Przykład:
Przeciętna izolacja 12 W/mb
Długość rur 20 mb
Czas pracy cyrkulacji 8 h/d
10
3
Krok 3. Zużycie paliwa lub energii
do podgrzewania wody
Zużycie paliwa lub energii
do podgrzewania wody
3- sprawność źródła ciepła Z w trybie podgrzewu
ciepłej wody użytkowej jest zależna od konstrukcji
samego źródła ciepła oraz temperatury zasilania
i powrotu wody grzewczej z wymiennika ciepła
(zwykle wężownicy w podgrzewaczu).
Istotny jest także wpływ warunków pracy źródła
ciepła, tzn. inna będzie sprawność jego pracy
w sezonie grzewczym, a inna poza tym sezonem.
W sezonie grzewczym źródło ciepła przełącza
się płynnie w razie potrzeby na podgrzewanie wody
użytkowej bez strat ciepła i energii związanych
z rozruchem i postojem.
Poza sezonem grzewczym, źródło ciepła zostaje włączane do pracy startując zwykle
ze stanu zimnego ( straty rozruchowe). Po zakończeniu pracy ciepło zawarte w wodzie
grzewczej w źródle ciepła nie jest wykorzystane (instalacja grzewcza nie pracuje), co wiąże
się ze stratami ciepła ( straty postojowe). Sprawność pracy źródła ciepła poza sezonem
grzewczym jest zwykle o kilkanaście procent niższa niż w sezonie grzewczym.
11
3
Krok 3. Zużycie paliwa lub energii
do podgrzewania wody
Zużycie paliwa lub energii
do podgrzewania wody
3- sprawność źródła ciepła Z w trybie podgrzewu
ciepłej wody użytkowej uśredniona dla całego roku
pracy jest wg różnych źródeł (np. BDH, bdh-koeln.de),
niższa o około 510% od sprawności średniorocznej
określonej dla łącznego trybu pracy (ogrzewanie CO
oraz podgrzewanie wody użytkowej CWU).
Większa różnica występuje dla kotłów stojących
i kotłów na paliwa stałe – z uwagi na ich zwiększone
straty rozruchowe i postojowe.
Wyjątek stanowią coraz bardziej popularne pompy
ciepła powietrze/woda. W ich przypadku sprawność
(efektywność) pracy w trybie podgrzewania wody
użytkowej jest zwykle nieco wyższa niż w trybie
ogrzewania budynku. Wynika to z korzystnych
dla pompy ciepła warunków pracy poza sezonem
grzewczym (wysokie temperatury powietrza
zewnętrznego wzrost efektywności pracy)
12
3
Krok 3. Zużycie paliwa lub energii
do podgrzewania wody
Zużycie paliwa lub energii
do podgrzewania wody
3- sprawność źródła ciepła Z w trybie całorocznego
podgrzewu wody użytkowej można szacować na:
Rodzaj źródła ciepła Średnioroczna sprawność
w trybie CWU (w trybie CO)
Kocioł gazowy
niskotemperaturowy 80% (85%)
Kocioł gazowy
kondensacyjny 94% (99%)
Kocioł olejowy
niskotemperaturowy 78% (85%)
Kocioł na drewno
(pellety) 72% (80%)
Kocioł węglowy
z podajnikiem 65% (75%)
Pompa ciepła
powietrze/woda SCOP 3,90 (3,90)
Bojler elektryczny 99%
UWAGI:
- sprawności kotłów dla trybu pracy CO wg
bdh-koeln.de, konsument.at
- efektywność SCOP dla pomp ciepła wg kalkulatora
PORT PC dla aroTHERM VWL 155/2A, nowy dom,
II strefa, ogrzewanie podłogowe 35/28 oC
- pozostałe źródła ciepła: szacunki własne na
podstawie ogólnych informacji z literatury
- sprawności kotłów odniesione zostały do ciepła
spalania (Hs)
13
3
Krok 3. Zużycie paliwa lub energii
do podgrzewania wody
Zużycie paliwa lub energii
do podgrzewania wody
Dzienne zużycie paliwa dla podgrzewania wody:
QCWU – zapotrzebowanie ciepła dla podgrzewania
ciepłej wody użytkowej
QPDG – straty ciepła podgrzewacza
QR – straty ciepła orurowania wody użytkowej
z – sprawność źródła ciepła (jeśli np. 94% dla
kotła, to do podstawienia wartość 0,94)
HS – ciepło spalania paliwa (w przypadku energii elektrycznej podstawia się wartość 1)
Gaz ziemny GZ50 11,1 kWh/m3 (39,8 MJ/m3)
Olej opałowy lekki EL 10,6 kWh/dm3 (38,2 MJ/m3)
Pellety (granulat drewna) 5,4 kWh/kg (19,5 MJ/kg)
Węgiel kamienny (orzech II) 8,3 kWh/kg (30,0 MJ/kg)
14
3
Krok 3. Zużycie paliwa lub energii
do podgrzewania wody
Zużycie paliwa lub energii
do podgrzewania wody
Przykład 1:
- dzienne zużycie gazu GZ50 dla podgrzewu wody:
- roczne zużycie gazu GZ50 dla podgrzewu wody:
= 340 dni 1,61 = 547 m3/rok
Przykład 2:
- dzienne zużycie en. elektrycznej – pompa ciepła:
- roczne zużycie en. elektrycznej – pompa ciepła:
= 340 dni 4,3 = 1462 kWh/rok
UWAGI:
- zapotrzebowanie ciepła dla wody 300 l/dzień
QCWU = 14 kWh/d
- straty ciepła podgrzewacza wody
QPDG = 0,83 kWh/d
- straty ciepła z orurowania
QR = 1,92 kWh/d
15
4
Krok 4. Koszty zakupu paliwa lub energii
elektrycznej
Koszty zakupu paliwa
lub energii
Na podstawie znajomości zużycia paliwa lub energii
elektrycznej dla podgrzewania wody CWU, można
wprost określić dzienne lub roczne koszty jego zakupu
Rodzaj
paliwa/energii Koszty jednostkowe
Gaz ziemny
GZ50
Koszty obliczane na podstawie taryfy zakupowej.
Dla domów ogrzewanych gazem ziemnym zwykle
taryfa W-3 (rzadziej W-2).
Orientacyjny koszt : 2,15 PLN/m3
Olej opalowy
lekki
Koszt zmienny w zależności od warunków
rynkowych (wykaz np. na olej-opalowy.pl)
Orientacyjny koszt: 2,80 PLN/dm3
Węgiel
kamienny
Koszt zmienny w zależności od warunków
rynkowych (ceny np. na stronach aukcyjnych)
Orientacyjny koszt: 850 PLN/t (orzech II)
Pellety
(drewno)
Koszt zmienny w zależności od warunków
rynkowych (ceny np. na stronach aukcyjnych)
Orientacyjny koszt: 900 PLN/t
Energia
elektryczna
Koszty obliczane na podstawie taryfy zakupowej.
Dla typowej taryfy jednostrefowej G11:
Orientacyjny koszt : 0,58 PLN/kWh
16
Porównanie kosztów podgrzewania ciepłej
wody użytkowej
Porównanie kosztów podgrzewania dla 340 dni w roku, przy dziennym zużyciu ciepłej
wody użytkowej 300 litrów dziennie (16,75 kWh ciepła wraz ze stratami ciepła)
Założenia dla sprawności źródeł ciepła i cen paliw oraz energii zgodnie
z wcześniejszymi informacjami i przykładami obliczeń
PLN/rok brutto
Chłodzenie
Ogrzewanie
Energia odnawialna
Kotły gazowe
Kotły olejowe
Pompy ciepła
Kolektory słoneczne
Systemy wentylacji
www.eko-blog.pl www.vaillant.pl