Koszty chłodzenia budynku – co wychodzi najtaniej i jak wyglądają koszty inwestycyjne?

• Które systemy chłodzenia zapewniają najniższe koszty eksploatacji. Porównujemy różne technologie i pokazujemy, jak duże są różnice – sięgające nawet kilkudziesięciu tysięcy złotych rocznie.
• Jak wyglądają koszty inwestycyjne poszczególnych rozwiązań. Wyjaśniamy, dlaczego czasem wyższy wydatek początkowy może oznaczać znacznie niższe koszty w kolejnych latach.
• Które systemy oferują największą trwałość i przewidywalność działania. Pokazujemy, jak wpływa to na opłacalność całej inwestycji w długiej perspektywie.

Leszek Wiśniewski z firmy Engeco, podczas Forum Branżowego redakcji GLOBENERGIA, zwrócił uwagę, że w kontekście ogrzewania zbyt rzadko mówi się o chłodzeniu. Dlatego przygotował porównanie kosztów eksploatacji różnych metod chłodzenia. Ekspert przedstawił zestawienie obejmujące cztery rozwiązania: system VRF, klimatyzację typu split, układ chiller + dry cooler oraz free cooling z wykorzystaniem gruntowego wymiennika ciepła. 

Zanim przejdziemy do kosztów chłodzenia to przybliżmy, jakie technologie zostały wybrane do analizy. Najpierw warto omówić systemy VRF – rozbudowane układy chłodnicze, wykorzystujące chłodzenie aktywne na bazie czynnika chłodniczego (freonu). Bardzo podobnym rozwiązaniem są systemy typu split – znane klientom indywidualnym z biur czy mieszkań, choć dostępne są również w większych wersjach. Oba te rozwiązania to nic innego jak pompy ciepła typu powietrze-powietrze.

Free cooling okrojonym wydaniu

Kolejnym rozwiązaniem w zestawieniu jest chiller współpracujący z dry coolerem. Taki układ charakteryzuje się nieco niższymi kosztami eksploatacji, głównie dlatego, że urządzenia te mogą pracować w trybie tzw. free coolingu w okresach przejściowych – wiosną i jesienią. Oznacza to, że w sprzyjających warunkach mogą one wykorzystać chłód z otoczenia i wprowadzić go bezpośrednio do instalacji, ograniczając pracę sprężarek i zużycie energii elektrycznej.

Dla osób mniej zaznajomionych z tematyką – free cooling to metoda chłodzenia wykorzystująca naturalnie niską temperaturę powietrza lub gruntu, co pozwala znacząco obniżyć koszty w porównaniu z tradycyjnym, w pełni mechanicznym chłodzeniem.

W praktyce wygląda to tak, że przez dry cooler przepływa powietrze atmosferyczne, które – przykładowo – ma temperaturę około 10°C. Pomieszczenia nagrzewają się od słońca, więc to chłodne powietrze może zostać wykorzystane do schłodzenia wody lodowej. Następnie schłodzona woda trafia do klimakonwektorów, zapewniając chłodzenie w sposób pasywny. 

Jeżeli jednak temperatura powietrza zewnętrznego nie jest już wystarczająco niska, wówczas automatycznie uruchamia się sprężarka w chillerze, która produkuje wodę lodową w trybie mechanicznym. Dzięki temu system działa w sposób hybrydowy – maksymalnie wykorzystuje naturalne źródła chłodu, a w razie potrzeby przechodzi na tryb aktywny.

Koszty chłodzenia – gruntowy wymiennik ciepła wychodzi najtaniej

Na poniższym wykresie widoczny jest także najniższy słupek – oznacza on sytuację, w której do chłodzenia wykorzystujemy gruntowy wymiennik ciepła, np. pionowy. Takie rozwiązanie może współpracować z pompą ciepła, ale nie jest to konieczne. Dzięki stabilnej, niskiej temperaturze gruntu w ciągu roku możliwe jest bardzo efektywne i tanie chłodzenie pomieszczeń.

“Ten koszt, który tu widzimy to jest koszt funkcjonującej pompy obiegowej” – wyjaśnia Leszek Wiśniewski w firmy Engeco.

Ile jednak kosztuje takie rozwiązanie? Ekspert założył instalację o mocy 100 kW, pracującą przez 900 godzin rocznie – czyli około 8 godzin chłodzenia dziennie przez 112 dni w roku (sezon letni oraz część wiosny i jesieni). Różnice w kosztach eksploatacji są ogromne – przy standardowych rozwiązaniach mówimy o kosztach rzędu 21 000 zł rocznie, podczas gdy w przypadku gruntowego wymiennika ciepła to zaledwie około 3 200 zł.

Koszty inwestycyjne – gruntowy wymiennik to grzanie i chłodzenie w jednym

Trzeba jednak pamiętać, że oprócz kosztów eksploatacji istnieją również koszty inwestycyjne. I tutaj sytuacja jest odwrotna – w przypadku systemów opartych na gruncie musimy liczyć się z wyższymi nakładami początkowymi. To naturalne, bo wymagają one wykonania odwiertów i bardziej zaawansowanych prac instalacyjnych.

Leszek Wiśniewski z firmy Engeco podkreśla, że systemy VRF oraz chillery to przede wszystkim systemy chłodnicze – warto o tym pamiętać. Obok nich, po prawej stronie zestawienia, znajduje się pompa ciepła współpracująca z gruntowym wymiennikiem ciepła. Takie rozwiązanie pozwala zarówno ogrzewać, jak i chłodzić budynek, i to w sposób charakteryzujący się najwyższą sprawnością.

Ekspert dodał, że przyjmując 100% zapotrzebowania budynku na ogrzewanie i chłodzenie, dolne źródło pompy ciepła zazwyczaj pokrywa około 70–80% potrzeb cieplnych. Aby zapewnić pełne pokrycie zarówno dla ogrzewania, jak i chłodzenia pasywnego, konieczne jest powiększenie dolnego źródła o 20–30%. W praktyce wiąże się to z dodatkowym kosztem na poziomie około 100 tys. zł w porównaniu z instalacją przeznaczoną wyłącznie do ogrzewania.

Gruntowy wymiennik ciepła to inwestycja na długie lata

Oto dwie kluczowe zalety tych rozwiązań – pomimo wyższej ceny. Z jednej strony widoczna jest duża różnica w kosztach eksploatacji, które w przypadku gruntowego wymiennika ciepła są zdecydowanie niższe. Z drugiej strony warto podkreślić, że technologia gruntowa zwykle charakteryzuje się dłuższą żywotnością całego układu, co dodatkowo przemawia za jej opłacalnością w dłuższej perspektywie.

“To co wykonujemy w gruncie mamy na to gwarancję 50 lat, a w zasadzie powinno działać dłużej. Więc to jest inwestycja wieczna, tak możemy to nazwać. Eksploatujemy to co jest na powierzchni, a w kontekście chłodzenia, to dysponujemy pompą obiegową. Tutaj akurat mieliśmy pompę obiegową, która ma 3,5 kW, co wydaje się być i tak zależną wartością. Natomiast kładziemy sobie drugą na półkę, ona będzie chodzić 10, 15, 20 lat i potem ją wymieniamy” – wyjaśnia założenia analizy Leszek Wiśniewski z Engeco.

A Ty – jak chłodzisz swoje pomieszczenia? Czy stawiasz na tradycyjną klimatyzację, pompy ciepła, a może rozważasz rozwiązania gruntowe? Podziel się swoimi doświadczeniami i opiniami w komentarzach – chętnie poznamy, jakie systemy sprawdzają się u Ciebie najlepiej.

Opracowanie własne na podstawie Forum Branżowego redakcji GLOBENERGIA