Tym razem pokażę wam, jak wygląda na wykresach, pierwsze uruchomienie ogrzewania podłogowego w sezonie grzewczym. Ile energii kosztuje ten „zimny start”, jak długo podłoga się rozgrzewa, ile ciepła potrafi zakumulować i jakie są temperatury na zasilaniu, na podłodze i w domu. Odpowiem też na pytanie, dlaczego raz uruchomione ogrzewanie podłogowe powinno pracować cały czas.
# Ogrzewanie podłogowe zasilane z elektrycznego pieca C.O. firmy Kospel
To już trzeci sezon, kiedy nasz dom ogrzewamy za pomocą urządzeń zasilanych energią elektryczną. Jest to elektryczny piec C.O firmy Kospel o mocy maksymalnej 8 kW, model EKCO.M3. Piec zasila obiegi ogrzewania podłogowego, ułożonego w całym domu. Powierzchnia ogrzewana to około 90 m2. Dodatkowo w kilku pokojach mamy maty grzewcze pod płytkami ceramicznymi. Od roku 2022 korzystamy też z klimatyzacji, która z powodzeniem ogrzewa nasz dom.
W roku 2021 piec zasilający podłogówkę uruchomiłem 6 października. W roku 2022 start pieca miał miejsce 19 listopada, w pierwszy mroźny weekend tego sezonu grzewczego. Klimatyzacja i maty grzewcze spokojnie sobie radziły, ale chciałem wykorzystać ostatnie w miarę słoneczne dni ma pierwszy rozruch ogrzewania podłogowego.
Piec elektryczny ma moc maksymalną 8 kW, ale obecnie jest ona ograniczona do 6 kW. Więcej nie jest potrzebne.
W poprzednich dwóch sezonach grzewczych piec pracował w taki sposób, że grzał aż w domu nie została osiągnięta zadana temperatura. Kiedy tak się stało, automatyka pieca wyłączała grzałki i podłoga powoli wychładzała się, a w domu bardzo wolno spadała temperatura. Kiedy obniżyła się o 0,5 stopnia Celsjusza, piec znów zaczynał grzać i ładować ciepło w podłogę. Niestety, ale w domu temperatura zaczęła się podnosić znacznie później niż bym chciał, bo podłogówka ma dużą bezwładność. Znalazłem w ustawieniach pieca funkcję, która nie wyłączała grzania nawet kiedy w domu było odpowiednio ciepło, tylko zmniejszała się temperatura zasilająca obiegi grzewcze, ale bałem się ją włączyć w obawie przed kosmicznie dużym zużyciem energii przez urządzenie. W tym roku postanowiłem zaryzykować i sprawdzić, jak to będzie działać. Wyłączyłem warunek, że piec przestaje grzać, kiedy w domu zrobi się ciepło. Automatyka kotła działa tak, że pracuje według krzywej grzewczej i dopasowuje temperaturę zasilania podłogówki do krzywej wynikającej z temperatury w domu i temperatury zewnętrznej. Kiedy za oknem robi się zimniej, to temperatura wody zasilającej podłogówkę się podnosi, a kiedy robi się cieplej, to spada. Jeśli temperatura zadana będzie niższa od aktualnej temperatury zasilania obiegów grzewczych, automatyka kotła wyłącza grzanie i czeka, aż temperatura wody wypływającej z pieca spadnie poniżej zadanej, o 2 stopnie Celsjusza. Dopiero wtedy uruchamiają się grzałki i woda jest podgrzewana.
Przykład.
Nad ranem na zewnątrz mamy -5 stopni Celsjusza. Temperatura wody zasilającej podłogówkę to 30 stopni Celsjusza. Około 9 robi się cieplej, temperatura wzrasta do 2 stopni Celsjusza. Według krzywej grzewczej, temperatura zasilana ogrzewania to 27 stopni Celsjusza. Piec przestaje grzać, ale pompa obiegowa nie przestaje pracować i woda cały czas krąży w obiegach podłogówki, stygnąc powoli, razem z podłogą. Kiedy po południu temperatura za oknem zaczyna spadać a woda w ogrzewaniu już trochę wystygła, piec uruchamia grzałki, żeby podnieść temperaturę wody w podłodze.
# Pierwsze uruchomienie elektrycznego pieca C.O. w tym sezonie grzewczym
Zanim odpaliłem centralne ogrzewanie w domu, zakupiłem termometr z kilkoma czujnikami temperatury. Jest to urządzenie oparte na oprogramowaniu Supla, które pozwala na zdalną kontrolę temperatury i rejestrację pomiarów w czasie. Dzięki temu mogłem sprawdzić, jak szybko po włączeniu pieca podniesie się temperatura podłogi, kaloryfera i temperatura w domu. Temperaturę w domu rejestrowałem w sypialni, czyli pokoju, który w ciągu dnia jest zamknięty i nie ogrzewany np. ciepłem wyprodukowanym przez klimatyzator. Pozwoliło mi to na w miarę wiarygodne sprawdzenie, jak duża jest bezwładność ogrzewania podłogowego i jak szybko po jego uruchomieniu w domu zrobi się ciepło.
Pomiary rejestrowałem przez kilka dni, żeby zobaczyć, jak zmieniają się temperatury na początku grzania oraz po wygrzaniu i ustabilizowaniu się temperatur podłogi i w domu.
Oś X to czas w minutach i godzinach, od rozpoczęcia pomiarów. Oś Y to temperatura w stopniach Celsjusza.
Mierzyłem temperaturę zasilania obiegów grzewczych, temperaturę wody powracającej z pętli ogrzewania podłogowego, temperaturę na kaloryferze w łazience oraz temperaturę podłogi w tej samej łazience. Podłoga i kaloryfer są w jednej pętli grzewczej. Jako ostatnia była mierzona wartość temperatury w sypialni.
Przed włączeniem elektrycznego pieca C.O. temperatura w sypialni wynosiła 17 stopni Celsjusza, temperatura za oknem to – 4 stopnie Celsjusza. Temperatura podłogi wynosiła 19 stopni Celsjusza, kaloryfera 19,5 stopnia Celsjusza. Woda wpływająca i wypływająca z pieca miała 17 stopni Celsjusza.
Jak widać, zaraz po uruchomieniu kotła temperatura zasilana obiegów grzewczych podniosła się do 25,5 stopnia Celsjusza(ciemny, niebieski kolor na wykresie). Równie szybko podniosła się temperatura kaloryfera (zielony kolor na wykresie). Kaloryfer miał o 1,5 stopnia mniej niż temperatura wody wypływającej z kotła, no ale przecież cały układ dopiero się rozgrzewał.
Temperatura podłogi zaczęła się nieśmiało zmieniać dopiero po 30 minutach od uruchomienia ogrzewania. Zmiana była niewielka, bo wynosiła 0,25 stopnia Celsjusza. Temperatura w sypialni nie zmieniła się.
Temperatura zadana na wyjściu z kotła, 26 stopni Celsjusza została osiągnięta dopiero po 60 minutach od startu. Potem nieco spadła, ale piec znów zwiększył moc i znów wzrosła. Po 6 godzinach i 30 minutach temperatura za oknem spadła i piec zwiększył temperaturę zasilania ogrzewania do 28 stopni Celsjusza.
Temperatura podłogi dopiero po 1,5 godzinie wzrosła o 1 stopnień Celsjusza. Temperatura w sypialni dopiero po 3,5 godzinie podniosła się o 1 stopień Celsjusza, do 18 stopni.
Jak widać na wykresie, temperatura zasilania podłogówki, temperatura kaloryfera oraz wody powracającej z obiegów grzewczych zmieniały się dość dynamicznie na początku ładowania bufora ciepła jakim jest betonowa podłoga.
Znacznie wolniej, systematycznie rosły natomiast temperatury podłogi oraz temperatura powietrza w sypialni. Podłoga osiągnęła temperaturę 23 stopni Celsjusza dopiero po 13 godzinach od włączenia pieca C.O. W sypialni 19,5 stopnia mieliśmy po 24 godzinach od startu kotła.
Fakt jest taki, że nie ustawiłem pieca tak, żeby w podłogę pompować od razu wodę o temperaturze 40 stopni Celsjusza, co mogłoby co nieco przyspieszyć ten proces. Wolałem rozgrzewać beton wolno ale bezpieczniej, żeby nie spowodować np. jego spękania.
Jak widać na wykresie, pierwsze 32 godziny pracy ogrzewania to spore zmiany temperatury zasilania i powrotu z obiegów grzewczych oraz wolne nagrzewanie się podłogi i powietrza w domu.
# Praca elektrycznego pieca C.O. i ogrzewania podłogowego po rozgrzaniu podłogi.
Po mniej więcej 3 dniach, kiedy podłoga się już rozgrzała i układ zaczął pracować stabilnie, zmiany temperatur są mniej dynamiczne.
Temperatura wody zasilającej obiegi grzewcze zmienia się co prawda, kiedy piec zaczyna grzać, ale szybko osiąga zadaną wartość i utrzymuje ją bez zmian.
Jak widać na wykresie, temperatura podłogi (fioletowy wykres) jest niemalże stała. Zmienia się co najwyżej o 1 stopnień Celsjusza. Podobnie z temperaturą wody powracającej z obiegów grzewczych. Mimo cyklicznej pracy pieca, powrót ma stałą temperaturę i wzrasta nieznacznie tylko kiedy piec uruchamia grzałki podgrzewające wodę.
Stała temperatura powierzchni podłogi to również stała temperatura w domu. Nie ma skoków temperatury powietrza w domu o 2-3 stopnie Celsjusza. Jeśli się zmienia, to nieznacznie. Dzięki temu mamy komfort cieplny i nie musimy się na przemian cieplej ubierać i rozbierać.
# Jakie są temperatury wody w podłogówce, podłogi i w domu?
To już trzeci sezon, kiedy używam elektrycznego pieca C.O. ale nie miałem jeszcze okazji wykonać pomiarów temperatur w ogrzewaniu. Dopiero jak zakupiłem termometr z Suplą, to udało mi się zarejestrować temperatury w dłuższym okresie czasu i po ustabilizowaniu się układu C.O.
- Ogrzewanie podłogowe jest niskotemperaturowe. Wystarczy zasilanie o temperaturze nawet 26-27 stopni Celsjusza, żeby w domu było ciepło.
- Wylewka w naszym domu to około 7 cm betonu. Na wylewce mamy płytki ceramiczne, co daje dodatkowy 1 cm. Warstwa akumulacyjna to około 8 cm ciężkiego materiału dobrze akumulującego ciepło.
- Różnica między temperaturą wody, która płynie w obiegach grzewczych a temperaturą na powierzchni podłogi to około 3 stopni Celsjusza. Jeśli woda w ogrzewaniu ma 26 stopni Celsjusza, to powierzchnia podłogi ma 23 stopnie Celsjusza.
- Różnica w temperaturze podłogi i temperaturze powietrza w domu to około 3 stopni Celsjusza, kiedy za oknem jest poniżej zera oraz 2 stopnie Celsjusza, kiedy temperatura na zewnątrz jest dodatnia. Kiedy podłoga ma 23 stopnie, to w domu jest 20-21 stopni Celsjusza. Jeśli naszym jedynym źródłem ciepła w domu byłby elektryczny piec C.O. to żeby w domu mieć 22 stopnie Celsjusza, podłoga musiałaby mieć 25 stopni Celsjusza. Zasilanie podłogówki musiałby mieć co najmniej 28 stopni Celsjusza.
Oczywiście powyższe wnioski dotyczą naszego domu, dość dobrze docieplonego, z wentylacją mechaniczną. W innym domu rozkład temperatur może być nieco inny.
# Ile kosztowało pierwsze uruchomienie ogrzewania i rozgrzanie podłogi?
Beton do jeden z najlepiej magazynujących ciepło materiałów budowlanych. Długo się rozgrzewa, ale też powoli stygnie, kiedy przestaniemy go ogrzewać.
Żeby podnieść temperaturę 1 m3 betonu o 1 stopień Celsjusza, trzeba zużyć 3,3 kW energii.
W naszym domu musieliśmy podnieść temperaturę podłogi o 4 stopnie Celsjusza, z 19 do 23 stopni. Czyli na każdy 1 m3 betonu w wylewce poszło 13,2 kW energii. A że powierzchnia podłogówki to około 90 m2, to na rozgrzanie tego betonowego bufora poszło około 95 kW energii. Pierwsze kilka dni rozgrzewania się układu C.O. kosztowało około 100 kWh energii elektrycznej. Obliczenia teoretyczne pokrywają się z praktyką. Zwiększony pobór energii po uruchomieniu elektrycznego pieca C.O. widać w dniach 19-23 listopada na wykresie z eLicznika Tauronu. Ten wysoki pik to ładowanie bufora, którym u nas jest podłoga.
# Dlaczego podłogówka powinna pracować cały czas i nie należy pozwolić jej się wychłodzić?
Jeśli przeczytałeś mój wpis od początku, to znasz już odpowiedź.
Betonowa podłoga to olbrzymi bufor, który, żeby się rozgrzał, potrzebuje dużo czasu i energii. Jeśli będziemy doprowadzać do sytuacji, kiedy podłoga się mocniej nagrzewa a później bardziej wychładza, to będziemy tracili dużo energii na ponowne rozgrzanie betonowego bufora. Co więcej, takie cykle grzania i chłodzenia podłogi spowodują, że w domu będziemy mieli raz za ciepło, a raz nieco chłodniej i komfort cieplny będzie na niskim poziomie.
Jak spojrzysz na drugi wykres, który przedstawia temperatury między 79 a 102 godziną pracy ogrzewania to zauważysz, że temperatura podłogi, a tym samym temperatura w domu obniżyły się o 0,5 stopnia Celsjusza, czyli bardzo mało. Żeby uzupełnić tą stratę, piec zużył nie 100 kWh tylko około 33 kWh energii elektrycznej. To niewiele, w porównaniu z pierwszym uruchomieniem.
Po wykonanych pomiarach i obserwacjach mogę napisać, że ogrzewanie podłogowe powinno pracować cały czas w sezonie grzewczym. Obiegi powinny być cały czas zasilane wodą o temperaturze dopasowanej do temperatury zewnętrznej i/lub temperatury w domu. Tylko wtedy koszt grzania będzie niski a komfort cieplny w domu będzie wysoki bo niewielkie będą zmiany temperatur powietrza.
# Ile energii kosztuje ciągła praca ogrzewania podłogowego zasilanego z elektrycznego pieca C.O firmy Kospel?
Jak już pisałem, w poprzednich dwóch sezonach grzewczych nie miałem odwagi włączyć pieca w tryb ciągłego grzania, bo obawiałem się o koszty prądu. W tym roku postanowiłem zaryzykować i spróbować grzać ciągle, nie dopuszczając do wychładzania podłogi.
Piec pracuje już tak od momentu włączenia i nie zamierzam tego zmieniać.
Średnie zużycie energii elektrycznej przez piec elektryczny Kospel to 1,3 kW na godzinę. Tyle pobiera podgrzewając cały czas wodę w podłogówce i utrzymując temperaturę podłogi na stałym poziomie. Sprawdziłem to na podliczniku energii elektrycznej, który mam podłączony do pieca C.O. Niestety nie mam bardziej zaawansowanego licznika, który pozwalałby na pomiary zużywanej przez piec energii elektrycznej np. co 30 minut. Mogę codziennie rano odczytywać wskazania podlicznika, który mam i na tej podstawie obliczać średnie zużycie energii elektrycznej.
To niewiele. Niejedna powietrzna pompa ciepła potrafi skonsumować więcej w takie dni, jakie były końcem listopada 2022 roku, kiedy średnia temperatura za oknem wynosiła 0 stopni Celsjusza a niebo zasłaniały szare chmury.
1,3 kW na godzinę, to około 30 kWh na dobę, 900 kWh miesięcznie, na ogrzewanie. Piec pracuje głównie w taryfie pozaszczytowej, gdzie 1 kWh kosztuje 40 groszy, więc koszty ogrzewania nie są wygórowane.
Kiedy za oknem robi się cieplej i woda w podłogówce może być nieco chłodniejsza, to piec potrafi ograniczyć moc nawet do 0,4 kW. Nie wiedziałem, że ten piec może tak pracować i jestem pozytywnie zaskoczony tak dobrze działającą automatyką.
Piec działa tak, że przez większość czasu pobiera 1,3 kW na utrzymanie temperatury wody zasilającej ogrzewanie na zadanym poziomie. Kiedy robi się chłodniej, to woda w podłodze musi być cieplejsza, więc piec na chwilę zwiększa moc do 2 kW, czasem do 3,3 kW. Ale kiedy temperatura wody wypływającej z pieca i powracającej do pieca podniosą się, to moc maleje do wspomnianych 1,3 kW.
Rano, kiedy robi się nieco cieplej, temperatura wody zasilającej, wyliczona na podstawie krzywej grzewczej obniża się. Wtedy piec albo ogranicza moc grzania do 0,9 lub 0,4 kW lub całkiem wyłącza grzałki. Pompa obiegowa pracuje cały czas mieszając wodę w układzie C.O. A że podłoga i woda w niej płynąca stygną powoli, to przez kilka godzin w ciągu dnia piec nie uruchamia grzałek. Dopiero wieczorem znów zaczyna grzać, kiedy potrzebna jest cieplejsza woda w podłodze.
Na dowód, że elektryczny piec C.O może pobierać tak mało energii wrzucam screeny z aplikacji do zarządzania ustawieniami pieca. Widać na nich pobór energii przez piec.
A tak wygląda podgląd parametrów na sterowniku elektrycznego pieca C.O. Jak widzisz, kocioł pobiera tylko 1,3 kW energii elektrycznej.
Na screnach widać też dość wysoką temperaturę pokojową. Niestety czujnik temperatury z pieca mam w korytarzu, gdzie dopływa ciepłe powietrze z klimatyzacji, więc tak ciepło w domu to nie tylko zasługa pieca. Jak już wspominałem, gdybym nie miał grzejącego klimatyzatora, to żeby w domu mieć 23 stopnie Celsjusza, woda wypływająca z kotła musiałaby mieć około 29 stopni Celsjusza.
Jedynym pomieszczeniem, do którego nie trafia ciepłe powietrze z klimatyzatora jest sypialnia i przy takich nastawach pieca mamy w niej średnio 20 stopni Celsjusza, co w zupełności wystarcza.
W kolejnym wpisie postaram się pokazać, jakie mam ustawienia mojego Kospela, że działa on cały czas, zużywa stosunkowo niewiele energii i ogrzewa cały dom.
# Podsumowanie i wnioski
Na koniec kilka zdań podsumowania do tego obszernego ale myślę, wartościowego wpisu.
- Ogrzewanie podłogowe długo się rozgrzewa i na początku pobiera sporo energii, żeby naładować/ogrzać bufor jakim jest betonowa wylewka.
- Rozgrzana podłoga bardzo powoli stygnie oddając ciepło do pomieszczeń w domu
- Żeby ogrzewanie podłogowe działało wydajnie a koszty jego pracy nie były zbyt wysokie, musi pracować cały czas, uzupełniając braki ciepła w podłodze
- Żeby zachować wysoki komfort termiczny w domu i uniknąć dużych wahań temperatur powietrza w domu, ogrzewanie podłogowe musi pracować cały czas.
- Żeby podłogówka działała ekonomicznie i dopasowywała temperaturę zasilania do zmian temperatury za oknem, powinna mieć sterowanie pogodowo-pokojowe.
- Różnica między temperaturą wody zasilającej obiegi podłogówki a powierzchnią podłogi to około 3 stopnie Celsjusza. Podobna różnica jest między temperaturą ogrzewanej podłogi w temperaturą powietrza w domu,
- Ogrzewanie podłogowe to niskotemperaturowe źródło ciepła w domu. Grzejemy cały czas ale z niższą temperaturą, co jest tańsze i zdrowsze.
- Bezwładność ogrzewania podłogowego jest duża. Zwiększenie temperatury wody zasilającej obiegi grzewcze nie spowoduje od razu wzrostu temperatury powietrza w domu. Na taką zmianę musimy poczekać nawet kilka godzin.
Ogrzewanie podłogowe według mnie jest bardzo dobrym i wydajnym sposobem ogrzewania domu. Jeśli znamy jego wady i zalety to będziemy mogli cieszyć się jego właściwościami i niskimi kosztami eksploatacji. Warto także mieć dodatkowe źródło ciepła, które szybko podniesie temperaturę powietrza w domu, kiedy będziemy tego potrzebowali. Może to być np. klimatyzator z funkcją ogrzewania. Te dwie instalacje grzewcze stanowią kompletny, wydajny i tani w eksploatacji system grzewczy.
Jeśli jesteś ciekaw, ile kosztuje ogrzewanie naszego domu urządzeniami zasilanymi wyłącznie energią elektryczną to zajrzyj do wpisu: Dom ogrzewany energią elektryczną, sezon 2022/2023 – klimatyzacja, piec elektryczny i podłogówka, maty grzewcze, fotowoltaika
Jeśli uważasz, że ten wpis jest ciekawy i wartościowy, to doceń moją pracę i postaw mi kawę. Kwota symboliczna, a dla mnie będzie to motywacja do dalszej pracy nad wartościowymi wpisami. No i musisz wiedzieć, że bardzo lubię dużą, czarną, gorąca kawę.
Inne ciekawe wpisy, które warto przeczytać
