Jak ogrzewać by się ogrzać

Wyda­wa­łoby się, że cała filo­zo­fia w ogrze­wa­niu to kupić odpo­wied­nio dużo opału, a potem szu­flo­wać go do kotła, by mieć stale cie­pło. Jedyny spo­sób na oszczęd­ność to wdziać kale­sony i swe­try po czym obni­żyć tem­pe­ra­turę w domu. Czy to na pewno jest jedyna i słuszna droga?

Naprawdę eko­no­miczne ogrze­wa­nie wygląda nieco ina­czej niż się powszech­nie uważa. Mar­z­nię­cie przez więk­szość dnia czy zaty­ka­nie kra­tek wen­ty­la­cyj­nych by nie ucie­kało cie­pło to pozor­nie logiczne, ale per saldo szko­dliwe dzia­ła­nia. Dużo lep­sze efekty daje zro­zu­mie­nie jak budy­nek nagrzewa się i traci cie­pło, i jak można się do tego dosto­so­wać, by te zja­wi­ska pra­co­wały na naszą korzyść.

Cią­gnie po nogach

Z bie­giem czasu czło­wiek wysta­wiony na cią­głe waha­nia tem­pe­ra­tur: od zim­nego poranka po zbyt cie­płe popo­łu­dnie musi zadać sobie pyta­nie: czy nie mogłoby być zawsze cie­pło? Naj­le­piej nie­zbyt cie­pło? I zaraz doda: a przy tym żeby nie było dro­żej! Goni­twa myśli i wnio­sek: NIE DA SIĘ! To nie­moż­liwe! Prze­cież jeśli będę grzał dzień i noc, to tym bar­dziej zro­bię z domu saunę. Co gor­sza, nim to nastąpi, zban­kru­tuję na opale. Muszę oszczę­dzać, a oszczęd­ność musi boleć, więc ubiorę podwójne kale­sony i jakoś prze­trzy­mam trudny okres.

fot. uufs.net

To nie jest wła­ściwa droga do oszczęd­no­ści na ogrze­wa­niu. Fot. uufs.net

Coś mi tu cią­gnie zim­nem po nogach. Wezmę gazetę i zatkam kratki wentylacyjne…

Fizyka na ratunek

Ogrze­wa­jąc budy­nek dążymy do tego, aby w środku było stale cie­pło. Wyda­wać by się mogło, że o kom­for­cie ciepl­nym decy­duje głów­nie tem­pe­ra­tura powie­trza, ale tak nie jest. Duży wpływ ma tem­pe­ra­tura ota­cza­ją­cych przed­mio­tów, a ponie­waż naj­więk­szym z nich jest sama kon­struk­cja budynku, dla­tego decy­du­jąca o odczu­ciu cie­pła jest tem­pe­ra­tura ścian.

Wykres komfortu cieplnego

Wykres kom­fortu cieplnego

Powyż­szy wykres poka­zuje, że odczu­cie kom­fortu ciepl­nego w domu zależy i od tem­pe­ra­tury powie­trza, i od tem­pe­ra­tury ścian, a gdy ściany są wychło­dzone, trzeba to nad­ro­bić wyż­szą tem­pe­ra­turą powie­trza. Łatwo to zaob­ser­wo­wać gdy prze­bywa się w budynku, który przez parę zimo­wych dni pozba­wiony był ogrze­wa­nia. Gdy zacznie się go ostro grzać, ter­mo­metr poko­jowy szybko sko­czy do góry. Ale jesz­cze przez dłu­gie godziny czuć chłód. To przez wyzię­bione mury.

Dla­czego grza­nie murów długo trwa? Każdy w szkole sły­szał o czymś takim jak cie­pło wła­ściwe. Poję­cie to mówi tyle, że aby pod­nieść tem­pe­ra­turę róż­nych sub­stan­cji o jeden sto­pień potrzebne są bar­dzo różne ilo­ści ener­gii. Różne nie­raz o kilka rzę­dów wiel­ko­ści. Duża róż­nica pod tym wzglę­dem jest mię­dzy powie­trzem a mate­ria­łami budow­la­nymi, zwłasz­cza cera­miką (cegłami, pusta­kami, kamie­niem), z któ­rej zwy­kle buduje się u nas domy. W odnie­sie­niu do takiej samej obję­to­ści 1 litra cie­pło wła­ściwe wynosi:

  • dla powie­trza — 1,3J/K
  • dla cegły — 2000J/K

Róż­nica to trzy rzędy wiel­ko­ści! Ilość cie­pła potrzebną do pod­grza­nia całego powie­trza w pokoju można zmie­ścić w rap­tem kilku cegłach.

Ozna­cza to, że ściany budynku mają ogromną pojem­ność cieplną. Jest to pro­blem i zaleta jed­no­cze­śnie — zależy czy umie się to wyko­rzy­stać, czy pró­buje z tym wal­czyć. Pro­blem, bo nagrze­wa­nie murów trwa okrop­nie długo i pochła­nia mnó­stwo ener­gii. Zaleta, bo jak już się nagrzeją, to oddają cie­pło przez bar­dzo długi czas i zapew­niają sta­bilne warunki mimo cią­głej wymiany powie­trza w budynku.

Eko­no­miczne ogrze­wa­nie polega na moż­li­wie sta­łym ogrze­wa­niu domu — nie­do­pusz­cze­niu by wystygł za bar­dzo. Trzeba naj­le­piej na bie­żąco i cią­gle uzu­peł­niać straty cie­pła, bo wystu­dzo­nego domu nie da się szybko i sku­tecz­nie odgrzać.

Chcąc zro­zu­mieć wła­ściwy spo­sób ogrze­wa­nia domu, weź przy­kład z lodówki. Utrzy­muje ona stałą, niską tem­pe­ra­turę w swym wnę­trzu. Przy czym agre­gat nie pra­cuje non stop, a jedy­nie włą­cza się okre­sowo i pomału schła­dza wnę­trze w odpo­wie­dzi na powolne ogrze­wa­nie się zawar­to­ści lodówki od cie­plej­szego oto­cze­nia. Zawar­tość lodówki utrzy­muje stałą temperaturę.

Gdyby lodówka dzia­łała zgod­nie z filo­zo­fią, według któ­rej oszczędni w swoim mnie­ma­niu pala­cze mar­zną w nie­do­grza­nych domach, to musia­łaby mieć moc beto­niarki i pra­co­wa­łaby przez godzinę, zamra­ża­jąc swoją zawar­tość do tem­pe­ra­tury –40 st.C, po czym przez resztę doby sta­łaby wyłą­czona, a jedze­nie powoli taja­łoby, aby w poło­wie dnia roz­mar­z­nąć do tem­pe­ra­tury pokojowej.

Poni­żej kilka fał­szy­wych prze­ko­nań doty­czą­cych ogrze­wa­nia, któ­rymi kie­ru­jemy się myśląc, że oszczę­dzamy na ogrze­wa­niu, a tym­cza­sem fun­du­jemy sobie “zimny chów” i wciąż wyso­kie rachunki za ogrzewanie.

Im kró­cej palę tym wię­cej oszczędzam

Pozor­nie racjo­nalne stwier­dze­nie. Im mniej cia­stek zjem, tym wię­cej cia­stek mam. Nie­stety węgiel nale­ża­łoby tu porów­nać nie do cia­stek, a do powie­trza. Im mniej oddy­cham, tym lepiej się czuję?

Zaraz, zaraz… ale w czym pro­blem? Na pewno każdy ogrze­wa­jący w swo­jej karie­rze jakie­kol­wiek pomiesz­cze­nie dowol­nym pali­wem wpadł na pomysł, by zakrę­cić kurek, nie palić przez pół dnia, a potem nad­ro­bić to inten­syw­nym grza­niem przez 5–6 godzin na dobę. Kró­cej grzeję, oszczę­dzi­łem. Nie­prawda. Dla­czego? Bo przy takim podej­ściu nie ma mowy o kom­for­cie ciepl­nym. Nawet jeśli wydaje ci się, że nie ma cię w domu przez więk­szość doby i wtedy możesz obni­żyć tem­pe­ra­turę do 16 st.C, a gdy przyj­dziesz, pod­grze­jesz w godzinę do 21 st.C — jesteś w błędzie.

To nie­moż­liwe. Krót­kim haj­co­wa­niem ogrze­jesz tylko powie­trze, a to da jedy­nie krót­ko­trwałe złu­dze­nie cie­pła. Gdy tylko prze­sta­niesz grzać — powie­trze momen­tal­nie osty­gnie, a ściany nadal będą zimne i wła­śnie tę niską tem­pe­ra­turę ścian będziesz odczu­wał. To dla­tego przez więk­szość dnia nie wytrzy­masz w domu bez kale­so­nów i kufajki.

Jeśli powie­trze w pokoju ma 25 st.C, to jest ciepło

25 st.C w warun­kach domo­wych wyda­wa­łoby się nie­mal tro­pi­kalną tem­pe­ra­turą. Ale to nic nie mówi o tym, jak cie­pło jest w domu! Chwi­lowe pod­grza­nie powie­trza do wyso­kiej tem­pe­ra­tury może dać złudne poczu­cie cie­pła. Nie zna­czy to wcale, że dom jest wygrzany.

Nasze odczu­cie cie­pła w skali jed­nego dnia może nie być mia­ro­dajne z uwagi choćby na różny stan zdro­wia. Ale jeśli dniami i tygo­dniami wydaje ci się, że w domu jest zimno, to masz rację - jest zimno, dom jest stale nie­do­grzany.

Po czym poznać, że dom jest wygrzany? Po tym, że kiedy koń­czy się grza­nie (wyga­sło w kotle), to tem­pe­ra­tura z początku leci na łeb na szyję (sty­gnie powie­trze), ale potem zatrzy­muje się i przez kilka-kilkanaście godzin (zależy od tem­pe­ra­tur na zewnątrz) utrzy­muje się na nie­mal sta­łym pozio­mie. Wtedy wska­za­nie na ter­mo­me­trze odpo­wiada tem­pe­ra­tu­rze ścian. To ściany ogrze­wają powie­trze. Gdy ta tem­pe­ra­tura odpo­wiada gustom domow­ni­ków, wtedy można mówić o pra­wi­dłowo ogrze­wa­nym domu, w któ­rym panuje kom­fort cieplny.

Całą zimę nie otwie­ram okna ani na chwilę — oszczędzam!

Kolej­nym błę­dem w ogrze­wa­niu jest par­ty­zanc­kie “zatrzy­my­wa­nie cie­pła w domu” czyli np. brak wie­trze­nia pomiesz­czeń czy co gor­sza zaty­ka­nie kra­tek wen­ty­la­cyj­nych. Dzia­ła­nie takie nie dość, że nie­bez­pieczne, jest i bezcelowe.

Aby powie­trze w domu nada­wało się do oddy­cha­nia, musi nastę­po­wać jego wymiana. Ucie­ka­jące z domu ogrzane powie­trze to oczy­wi­ście strata, ale nie można jej unik­nąć (chyba, że przez wen­ty­la­cję mecha­niczną z odzy­skiem ciepła).

Jed­nak załóżmy na chwilę, że pró­bu­jemy pod­jąć walkę z każ­dym prze­ja­wem wdzie­ra­ją­cego się do domu zim­nego powie­trza i zobaczmy jaki będzie tego skutek.

  • Nie­szczelne okna i drzwi uszczel­niamy lub wymie­niamy na nowe, nie­mal her­me­tyczne, bez nawiew­ni­ków, bo prze­cież nie po to pła­cimy za nowe okna, żeby od nich wiało jak od tych sta­rych. Od nowych okien już nie czuć podmu­chu zimna.
  • W kotłowni jest nawiew pro­sto z zewnątrz — wsa­dzamy weń szmatę i zro­biło się tam jakby cieplej
  • W łazience poja­wił się tajem­ni­czy zimny wiatr. To dmu­cha z kratki wen­ty­la­cyj­nej. Bie­rzemy gazetę i zaty­kamy kratkę. Od razu lepiej.

Udało się. Zni­kąd już nie czuć zim­nego wia­tru. Tylko żona ze swoim nad­wraż­li­wym zmy­słem zapa­chu zaczęła narze­kać, że w domu zaduch i żeby okno otwo­rzyć, prze­wie­trzyć. Ale nie! Prze­cież nie po to był ten wysi­łek zaty­ka­nia wszel­kich dziur, by teraz wpusz­czać zimno otwar­tym oknem! Cie­kawe, skąd się wzięła ta rosa na szy­bach? Niby nic, ale jest jej tyle, że spływa po ścianach…

W tak “uszczel­nio­nym” domu dziemy spać. W nocy ustaje wiatr, słab­nie ciąg w komi­nie. Kocioł, który do tej pory jakimś cudem dawał radę zasy­sać powie­trze z naszego her­me­tycz­nego domu, przy słab­szym ciągu sobie nie radzi i spa­liny cofają się do pomiesz­czeń miesz­kal­nych. Nikt tego nie wyczuje, bo wszy­scy śpią.

Następ­nego dnia listo­nosz zastaje zimne zwłoki wszyst­kich domow­ni­ków. W gaze­cie znów napi­szą: rodzina zatruła się cza­dem. Winna nie­sprawna insta­la­cja grzew­cza (sic!).

Jak widać ogra­ni­cza­nie dopływu powie­trza do domu w zimie ma swoje gra­nice, za któ­rymi czai się zagro­że­nie życia. Szkoda, że każ­dej zimy tak wielu ludzi spraw­dza to na wła­snej skó­rze. Szkoda też, że media zwy­kle takie przy­padki nazy­wają nie­sprawną insta­la­cją grzew­czą, pod­czas gdy naprawdę nie­sprawna była zna­jo­mość praw fizyki u nieboszczyków.

Jak ogrze­wać eko­no­micz­nie i wygodnie

Stała tem­pe­ra­tura w domu

Klu­czem do osią­gnię­cia kom­fortu ciepl­nego w domu jest utrzy­my­wa­nie sta­łej tem­pe­ra­tury. Aby tak było, należy ogrze­wać cią­gle, ale z mniej­szą inten­syw­no­ścią. Nie da się tego osią­gnąć przy filo­zo­fii krót­kiego, inten­syw­nego przepalania.

Budy­nek im star­szy tym ma więk­szą gru­bość ścian i mate­riały lepiej aku­mu­lu­jące cie­pło. Jeśli grze­jemy stale, ale umiar­ko­wa­nie, ta bez­wład­ność cieplna działa na naszą korzyść — ogra­ni­cza waha­nia tem­pe­ra­tury i spra­wia, że nie tylko powie­trze, ale cały budy­nek jest nagrzany do kom­for­to­wego poziomu. Jeśli zaś palimy krótko a inten­syw­nie — nie nagrze­jemy budynku, gdyż ogrzewa się on od powie­trza wewnątrz dość powoli. Wsku­tek tego przez więk­szość dnia żyjemy w chłodni.

Spo­strze­że­nie to znaj­duje zasto­so­wa­nie nie­za­leż­nie od rodzaju spa­la­nego paliwa. Okre­sowe prze­pa­la­nie bywa bar­dziej bole­sne przy ogrze­wa­niu gazem. Ileż to ludzi naj­pierw stu­dzi dom przez więk­szość dnia, po czym gdy już uru­chomi kocioł gazowy, wyrywa sobie włosy z głowy patrząc na krę­cący się w zawrot­nym tem­pie licz­nik gazu. Gdyby palili cią­gle, spa­la­jąc tę samą ilość gazu uzy­ska­liby przy­naj­mniej mini­malny kom­fort cieplny.

“Cią­głe” grza­nie czyli moż­li­wie stała śred­nia temperatura

Ktoś, komu wydaje się, że paląc kró­cej oszczę­dza, na wieść o pale­niu cią­głym powie, że to pro­sta droga do ban­kruc­twa. Jed­nakże pale­nie cią­głe jest koniecz­nym warun­kiem utrzy­my­wa­nia sta­łej tem­pe­ra­tury w domu.

Popa­trzmy na poniż­szy wykres, aby zoba­czyć jak wygląda zależ­ność tem­pe­ra­tury powie­trza od tem­pe­ra­tury wody grzew­czej w domu ogrze­wa­nym przez prze­pa­la­nie metodą tra­dy­cyjną — brudną — od dołu.

Temperatura powietrza przy okresowym przepalaniu
Roz­pa­le­nie nastę­puje o godzi­nie 14.00. Zakła­da­jąc, że dla domow­ni­ków opty­malną tem­pe­ra­turą jest 21 st.C, widzimy że taka tem­pe­ra­tura osią­gana jest tylko przez 6 godzin na dobę. W ramach tych sze­ściu godzin, przez trzy godziny tem­pe­ra­tura sięga 22–24 st.C, co już może być ode­brane jako zbyt­nie cie­pło.
Lecz co gor­sza, przez więk­szość doby tem­pe­ra­tura nie prze­kra­cza nawet 19 st.C. Tu wypada nad­mie­nić, że ten spa­dek tem­pe­ra­tury w każ­dym domu przy róż­nej pogo­dzie może być mniej­szy lub więk­szy. Jed­nak obo­jęt­nie czy będzie to 14, 16 czy 19 stopni, prze­by­wa­nie w takim domu to żadna przyjemność.

Temperatura powietrza przy paleniu ciągłym od góry

W obu przy­pad­kach kocioł roz­pa­lono raz o godzi­nie 14.00 przy uży­ciu takiej samej ilo­ści węgla w prze­li­cze­niu na dobę. Przy cią­głym pale­niu od góry widzimy jed­nak róż­nice: tem­pe­ra­tura w domu jest prak­tycz­nie stała — 21 st.C, zaś tem­pe­ra­tura wody w insta­la­cji CO waha się w nie­wiel­kim zakre­sie i jest też zna­cząco niż­sza, niż przy okre­so­wym prze­pa­la­niu.
Oczy­wi­ście przed­sta­wione tu dane mają cha­rak­ter tylko obra­zu­jący ideę. W rze­czy­wi­sto­ści jed­nak fak­tem jest, że paląc np. dwa razy dłu­żej nie spa­limy dwa razy wię­cej paliwa, lecz mniej. O ile oczy­wi­ście mamy nad kotłem jaką­kol­wiek kon­trolę, choćby przez ręczne przy­mknię­cie klapki gdy powie­trze w domu osią­gnie pożą­daną temperaturę.

Jeśli usta­limy doce­lową tem­pe­ra­turę w domu np. na 21 st.C i będziemy ją utrzy­my­wać możl­wie bli­sko tego poziomu przez ste­ro­wa­nie mocą kotła, wtedy może się oka­zać, że spa­limy w skali doby tyle samo paliwa lub nie­wiele wię­cej, jak przy okre­so­wym prze­pa­la­niu, ale kom­fort prze­by­wa­nia w domu będzie nie­po­rów­na­nie wyższy!

Nie­moż­liwe? Spójrzmy dla­czego tak jest:

  • paląc cią­gle nie odgrze­wamy budynku, ale raczej nie dopro­wa­dzamy do jego wystu­dze­nia, wyrów­nu­jąc tylko straty cie­pła, więc chwi­lowe zapo­trze­bo­wa­nie na cie­pło jest nie­wiel­kie, nie pro­du­ku­jemy go w nad­mia­rze i nie marnujemy
  • kocioł pra­cuje na umiar­ko­wa­nej mocy, czyli maleje strata komi­nowa, zwięk­sza­jąca się wraz z pro­du­ko­waną mocą
  • dawka cie­pła, jaką nor­mal­nie uzy­ska­li­by­śmy z okre­so­wego prze­pału, jest uwal­niana stop­niowo przez cały dzień
  • roz­pa­la­jąc od góry zysku­jemy dodat­kową ener­gię ze spa­le­nia czę­ści lot­nych węgla, które nor­mal­nie ule­cia­łyby komi­nem w postaci dymu

Dla jasno­ści trzeba zauwa­żyć, że pale­nie cią­głe nie musi ozna­czać pale­nia bez prze­rwy. Nie cho­dzi też o utrzy­my­wa­nie sta­łej tem­pe­ra­tury wody w kotle. Stała powinna być tylko tem­pe­ra­tura w domu. Aby to osią­gnąć, ste­ruje się tem­pe­ra­turą wody w kotle — czy to przez mecha­niczny miar­kow­nik ciągu, czy ste­row­nik elek­tro­niczny.
Nie­stety miar­kow­nik mecha­niczny oraz więk­szość pro­stych ste­row­ni­ków kotłów oparte są na filo­zo­fii utrzy­my­wa­nia sta­łej tem­pe­ra­tury wody w kotle, stąd w okre­sach wyż­szych tem­pe­ra­tur jedyną opcją staje się cza­sowe wyga­sza­nie kotła lub uży­cie ste­row­nika elek­tro­nicz­nego, który bie­rze pod uwagę tem­pe­ra­turę w domu.

Roz­sądne wietrzenie

Samo prze­by­wa­nie ludzi w domu przy poza­my­ka­nych drzwiach i oknach powo­duje wzrost zawil­go­ce­nia powie­trza. Nad­miar wil­goci w powie­trzu można poznać po rosie na wewnętrz­nej stro­nie okien. Wil­goć wnika w ściany i meble. W skraj­nych przy­pad­kach zda­rza się rosa a w kon­se­kwen­cji grzyb w naroż­ni­kach pokoi, gdzie mur jest chłodny a ruch powie­trza jest nie­wielki. Stałe prze­by­wa­nie w zawil­go­co­nym, albo co gor­sza zagrzy­bio­nym pomiesz­cze­niu to przy­czyna nie­usta­ją­cych zimo­wych chorób.

Nad­miar wil­goci w domu jest wro­giem zdro­wia ale także daje po kie­szeni zwięk­sza­jąc koszty ogrze­wa­nia. Im mury i powie­trze są such­sze, tym mniej ener­gii potrzeba, by je ogrzać. W usu­wa­niu nad­miaru wil­goci główną rolę odgrywa wen­ty­la­cja, jed­nak pomiesz­cze­nia, gdzie ludzie prze­by­wają przez dłuż­szy czas, warto dodat­kowo roz­sąd­nie wie­trzyć.

Znajdą się tacy, któ­rym na słowo o wie­trze­niu domu zimą włosy staną dęba ze stra­chu o koszty i dys­kom­fort zwią­zany z wychło­dze­niem miesz­ka­nia. Spo­koj­nie, nie o wychła­dza­nie cho­dzi. Celem pra­wi­dło­wego wie­trze­nia jest szybka wymiana powie­trza w pomiesz­cze­niu. Wystar­czy więc 1–2 razy dzien­nie otwo­rzyć okno na 5-10min (nie dłu­żej), naj­le­piej robiąc przy tym prze­ciąg. Oczy­wi­ście w tym cza­sie lepiej nie prze­by­wać w wie­trzo­nych pomiesz­cze­niach i wyłą­czyć grzejniki.

Po czym poznać, że czas zamknąć okno? Zaraz po otwar­ciu okna na jego zewnętrz­nej zim­nej szy­bie pojawi się rosa (od kon­taktu z cie­płym i wil­got­nym powie­trzem w pokoju). Gdy znik­nie, zna­czy to, że całe cie­płe powie­trze zostało usu­nięte z pokoju i można zamknąć okna. Po takim kil­ku­mi­nu­to­wym prze­ciągu mamy w pokoju świeże, a co naj­waż­niej­sze suche powie­trze, które szybko zosta­nie nagrzane i wycią­gnie wil­goć ze ścian i mebli.

Nie należy jed­nak prze­sa­dzać w drugą stronę i wie­trzyć zbyt czę­sto. W wyniku róż­nic tem­pe­ra­tur na zewnątrz i w miesz­ka­niu, przy pra­wi­dło­wej wen­ty­la­cji powie­trze w domu jest już dość suche, a to rów­nież nie wpływa korzyst­nie na zdro­wie miesz­kań­ców — wysu­sza drogi odde­chowe i skórę, powo­du­jąc dys­kom­fort a nawet dole­gli­wo­ści zdro­wotne. Pol­ska Norma za opty­malną uznaje wil­got­ność w zakre­sie 40–60%. Jeśli więc wil­got­ność zimą spada znacz­nie poni­żej tego zakresu (30% i mniej — zda­rza się w duże mrozy), dobrze jest zadbać o nawil­ża­nie powie­trza spe­cjal­nymi urzą­dze­niami lub choćby naj­pro­ściej — przez poło­że­nie paru mokrych ręcz­ni­ków na kaloryferach.