Het meest toegepaste systeem om tapwater te verwarmen is met een C.V. ketel met gas. Maar er zijn verschillende manieren om duurzaam warmtapwater op te wekken zonder gebruik te maken van gas:
Warmtepomp
Een warmtepomp is een populaire optie. Deze onttrekt warmte uit de buitenlucht, bodem of ventilatielucht en gebruikt die warmte om water in een boiler te verwarmen. Warmtepompen zijn zeer energiezuinig en kunnen worden gecombineerd met zonnepanelen voor een volledig duurzame oplossing.
Zonneboiler
Een zonneboiler maakt gebruik van zonnecollectoren op het dak om water in een boiler te verwarmen met zonnewarmte. Dit is een volledig duurzame oplossing, maar heeft wel een groot dakoppervlak nodig.
Warmtenet
Bij een warmtenet wordt warmte uit bijvoorbeeld een elektriciteitsfabriek of datacenter gebruikt om water te verwarmen dat via een buizennetwerk naar woningen wordt getransporteerd. De duurzaamheid hangt af van de warmtebron, maar het bespaart wel veel energie vergeleken met individuele cv-ketels.
Quooker
Een Quooker verwarmd het tapwater elektrisch en slaat dit op in zijn eigen voorraadvat.
Elektrische doorstroomboiler
Een elektrische doorstroomboiler verwarmt water direct op het moment dat je het nodig hebt, zonder gebruik van een boiler. Dit is een eenvoudige maar minder energiezuinige oplossing. De meest energiezuinige en duurzame opties zijn een warmtepomp of zonneboiler, eventueel in combinatie met een warmtenet of zonnepanelen.
Er zijn daarbij 3 systemen om het tapwater in een gebouw te verwarmen:
1. Individuele tapwatersystemen
Het water wordt in het systeem voor een woning verwarmd en direct afgenomen bij de tappunten.
2. (13.3.1) Gemeenschappelijk / Collectieve tapwatersystemen (centrale CV-ruimte flatgebouw)
Het water wordt in de technische ruimte verwarmd en via een circulatie leiding continue rond gepompt. Iedere woning in b.v. een appartementencomplex heeft een aftapleiding om gebruik te maken van de warmte voor het warmtapwater en de ruimteverwarming.
Wanneer spreek je van een gemeenschappelijk of collectief tapwatersysteem?
Wanneer de installatie warmtapwater levert aan:
Let op!
Wat is een collectief systeem niet?
Wanneer meerdere toestellen afzonderlijk warmwater opwekken, zoals een keukenboiler, Quooker of boosterwarmtepomp.
Voorbeeld van geen collectief systeem:
Een woongebouw van 2.000 m² met in iedere woning een combi-ketel wordt niet beschouwd als een collectief systeem. Wel wordt het beschouwd als één tapwatersysteem. Bijvoorbeeld centrale CV-ruimte in een flatgebouw.
3. Externe warmtelevering derden via een afleverset
Warm water wordt continue binnen een bepaald gebied rondgepompt, met daaraan meerdere aangesloten woningen. Via een afleverset in de woningen kan gebruik gemaakt worden van warmtapwater en water voor de ruimteverwarming.
Wat moet je bepalen?
13.3.1 Type opwekkers (Opwekinstallaties)
Er bestaan 3 soorten Installaties voor het maken van warmtapwater (opwekkers). Wanneer opgeslagen water in voorraadvaten verwarmd wordt, is het een boiler.
Je moet onderscheid kunnen maken tussen direct en indirect verwarmde voorraadvaten en dat leg ik je hieronder uit
1. 13.3.1.1 Direct verwarmd vat
Het vat wordt direct via gas of elektra verwarmd.
Er zitten maar 2 aansluitingen op:
1. Ingaand koud water
2. Uitgaand warmtapwater
2. 13.3.1.2 Compleet toestel
De warmtebron en het voorraadvat zitten in één behuizing en kan eventueel met een geïntegreerde bij- en of naverwarmer geïnstalleerd zijn. Het kan mono- of bivalent zijn.
Monovalente toestellen:
Het toestel zorgt helemaal alleen voor de verwarming.
Bivalente toestellen (hybride):
De warmte in het toestel wordt geleverd, maar als er te weinig energie in de lucht zit (te koud) dan red hij het niet meer en neemt een ander verwarmingssysteem de taak over. Bijvoorbeeld een hybride warmtepomp en een CV-combi-ketel
Compleet toestel met voorraadvat:
Er bestaan verschillende soorten Complete toestellen:
3. 13.3.1.3 Indirect verwarmd voorraadvat
De warmtebron zit niet direct in of bij het vat. Het wordt vaak gebruikt bij een Combi-ketel of een warmtepomp. In het vat zit een spiraal waardoor het hete water stroomt en via warmtewisseling het water in het vat indirect wordt verwarmd.
Er zitten minimaal 4 aansluitingen op.:
1. Ingaand koud water
2. Uitgaand warmtapwater
3. Ingaand heet C.V. water
4. Uitgaand minder heet C.V. water
Deze vaten kunnen verwarmd worden door:
13.3.2 Opwektoestellen
Opwektoestellen verwarmen het warmtapwater en de volgende typen kunnen worden onderscheiden:
Wat moet je bepalen?
Je moet de verschillende soorten opwekkers en voorraadvaten van warmtapwater kunnen herkennen
Opmerking:
Als een opwektoestel onvoldoende capaciteit heeft volgens de NTA 8800 om de warmtapwatervraag van het gebouw te kunnen voorzien, wordt automatisch een aanvullend elektrisch doorstroomtoestel in rekening gebracht.
13.3.2.1 Gasgestookte boilers (direct op gas verwarmd voorraadvat).
Gasboilers worden direct verwarmd en aan de bovenkant zit een lange rechte pijp (rookafvoer) en een gasaansluiting beneden welke geel is.
Gasboiler:
Wat moet je Bepalen?
Indien er geen kwaliteitsverklaring is, dan moet je opnemen of het vermogen < 150 kW of >150 kW is.
Bij vermogens > 150 kW, hoef je verder niets te bepalen.
Bij minder dan 150 kW vermogen ook bepalen:
– Volume en fabricagejaar voorraadvat
– Binnen of Buiten TZ
Tabel 13.5 Gegevens direct verwarmde gasgestookte boiler
Wanneer je niet het volume weet, reken je dat uit met onderstaande formule
Volume van een rond vat berekenen:
V = π · ((dv2/4)· hv m³
Waarin:
dv = de diameter van het voorraadvat [m]
hv = de hoogte van het vat (of de lengte indien horizontaal geplaatst) [m]
13.3.2.2. Gasgestookte toestellen
Dit is meestal gewoon een C.V.-Combi ketel, ze hebben een gaskeursticker voor de CW klasse (vaak onderop) en indien die er niet op zit kijk je naar de technische info van de producent.
Voor warmtapwater zijn er een aantal toestellen gedefinieerd volgens Tabel 13.9.
Voorwaarden om hierbij te horen zijn:
Maximaal vermogen 70kW
Maximale opslag 300 Ltr.
Tabel 13.6 Typen gasgestookte toestellen
Opmerking:
Keukengeiser: Maximale branderbelasting bovenwaarde maximaal 13 kW
> 13kW: Gasgestookt warmwatertoestel zonder voorraadvat
Geiser
Deze komen tegenwoordig niet vaak meer voor en het is een doorstroomverwarmer zonder voorraadvat. Het water wordt verwarmd op het moment dat het pas nodig is. Een gasgeiser voer je ook in als je niet weet wat met wat voor een gasgestookt toestel je te maken hebt. De bovenwaarde mag maximaal 13kW zijn, is deze groter voer dan een badgeiser in.
Keukengeiser
Micro-WKK
Microwarmte-krachtkoppeling (micro-WKK), ook wel HRe genoemd. Kan tegelijktijdig warmte en kracht (elektriciteit via een generator) opwekken., is de term voor opwekking van elektriciteit door middel van warmte-krachtkoppeling (WKK) in huishoudens, meestal met een stirlingmotor of brandstofcel tot een capaciteit van 20 kilowatt. De WKK-installatie vervangt daarbij de cv-ketel en de boiler of geiser. Deze zie je niet vaak.
Een combitoestel is een CV-toestel met in- of aangebouwde voorziening voor warm tapwaterbereiding. ls er een micro-WKK voor de opwekking van ruimteverwarming aanwezig, kan het zijn dat dit toestel ook warm water kan opwekken. Dit gebeurt dan echter niet altijd door de ingebouwde micro-WKK. In dit type opwekkers voor ruimteverwarming zit vaak een gasketel ingebouwd als back-up voor verwarming. Deze gasketel doet in dat geval ook 100% van warm tapwaterbereiding. Op basis van gegevens van de producent van de microWKK kan vastgesteld worden hoe warm tapwater geproduceerd wordt. De CW-klassen staan vaak vermeld op de Gaskeur-sticker. Als dat niet het geval is, is ook de CW-waarde te gebruiken uit de technische informatie van de producent. De volgende gasgestookte toestellen (< 70 kW en < 300 liter opslag) voor de opwekking warm tapwater worden in onderstaande tabel omschreven installaties onderscheiden.
Neem bij een WKK het elektrisch vermogen en het bouwjaar op en of het aan de eisen van HRe voldoet.
Je moet het volgende bepalen:
Type toestel: Badgeiser, combitoestel, (combi-) micro-WKK, keukengeiser
13.3.2.3 Toestellen met vaste biobrandstof (pellet- of houtkachel)
Een op hout of andere vaste biobrandstof gestookt opwektoestel met een voorraadvat. Het energieverbruik wordt bepaald op basis van de isolatie van het voorraadvat en de leidingen naar het vat. Die moet je dus bepalen en invoeren.
Wat moet je bepalen?
13.3.2.4 Boosterwarmtepompen
Deze is aangesloten op het warmtenet (stadsverwarming) of een collectief systeem) met als bron het warme water en is ontworpen om met deze lage watertemperatuur van meer dan 12°C warmtapwater water tot hoge temperaturen (tot zo’n 65 graden) te verwarmen. Een booster warmtepomp is speciaal ontwikkeld om tapwater te verwarmen.
De toepassing is bij gebouwen met een collectief koel- en verwarmingssysteem. Indien de BWP gekoppeld is aan het verwarmingssysteem dan dient er onderscheid gemaakt te worden in de CW-waarde.
Als de warmte wordt onttrokken aan de woning of het woongebouw dan wordt deze onttrokken aan het afgiftesysteem voor ruimtekoeling.
Het rendement van de BWP wordt mede bepaald door de CW-waarde van de opwekker (Combi-ketel).
Warmtebron voor BWP:
Een boosterwarmtepomp is een compacte warmtepomp die warmtapwater produceert voor woningen of appartementen die zijn aangesloten op een laagtemperatuur (LT) warmtenet of vloerverwarming. Het gebruikt het lage temperatuurverwarmingswater (5-50°C) uit het warmtenet als bron en verhoogt (“boosted”) de temperatuur naar 60-70°C voor warm tapwater. Hierdoor wordt een zeer energie-efficiënte en duurzame warmtapwatervoorziening gerealiseerd. Het is een compacte unit en kan eenvoudig worden aangesloten op het watercircuit van het verwarmingssysteem, zonder extra kanalen of luchtleidingen. Het heeft een geïntegreerde boiler van 180-190 liter voor een comfortabele hoeveelheid warm tapwater. Sommige modellen hebben ook een voorverwarmer om de efficiëntie verder te verhogen.
Je hoeft alleen de warmtebron van de BWP te bepalen
Boosterwarmtepomp: De basiswarmte komt uit het warmtenet
13.3.2.5 Elektrische warmtepompen
13.3.4.5 Elektrische warmtepompen (Boiler)
Het is belangrijk om de juiste bron op te nemen.
We kunnen vuile afvoerende ventilatieretourlucht goed gebruiken om tapwater mee te verwarmen door er een ventilatie-warmtepompboiler op aan te sluiten. Wanneer daar een ventilatiebox zat (systeem C) kan deze komen te vervallen, want de warmtepompboiler heeft zelf een ventilator. Een warmtepompboiler kan ook gebruik maken van lucht in het huis zelf en niet is daarbij niet aangesloten op ventilatieretourlucht.
13.3.6 Warmtelevering via een afleverset
Herkennen:
Bepalen:
Er zijn verschillende typen elektrische warmtepompen voor de opwekking van warmtapwater. Daarbij is vooral de bron en het nominale vermogen van belang.
Elektrische warmtepomp:
Een elektrische warmtepomp is eigenlijk een soort omgekeerde koelkast. Hij voert alleen geen warmte af, maar haalt de warmte juist van buiten naar binnen. Dat kan warmte zijn uit de buitenlucht, maar ook warmte uit de bodem. De warmte van buiten wordt met een speciaal koelmiddel overgedragen aan de woning.
Warmtepompen kunnen gevoed worden door verschillende bronnen. Deze moet je kunnen bepalen.
Er zijn warmtepompen waarbij er buiten een unit staat en binnen een andere unit, ze zijn er ook waarbij de binnen- en buitenunit zijn geïntegreerd. Het voordeel is dat er bij installatie niet met vloeistoffen gewerkt hoeft te worden, water en elektriciteit aansluiten en klaar. Nadeel is dat er een grote unit buiten hangt en dat er meer hulpenergie nodig is om hem warm te houden in de winter.
De Combi-warmtepomp zorgt voor verwarming en warmtapwater.
Elektrische tapwarmtepompen (Warmtepompboiler)
Dit is een compleet toestel met een elektrische warmtepomp en een voorraadvat geïntegreerd. Het is alleen voor de bereiding van warmtapwater. Er is door de boiler gedurende een bepaalde tijd een warme voorraad aanwezig. Het vermogen is beperkt, dus zuinig, daarentegen duurt het wel lang om te verwarmen als de boiler leeg is.
Je hebt twee soorten:
1. Boiler met Geïntegreerde warmtepomp
2. Warmtepomp los van boiler
Hergebruik van ventilatorretourlucht
We kunnen vuile afvoerende ventilatieretourlucht goed gebruiken om tapwater mee te verwarmen door er een ventilatie-warmtepompboiler op aan te sluiten. Wanneer daar een ventilatiebox zat (systeem C) kan deze komen te vervallen, want de warmtepompboiler heeft zelf een ventilator. Een warmtepompboiler kan ook gebruik maken van lucht in het huis zelf en niet is daarbij niet aangesloten op ventilatieretourlucht.
Overventilatie:
Wanneer de ventilator van de warmtepomp sterker is dan de op maat gemaakte ventilatiebox, wordt er te veel geventileerd in het huis en is er overventilatie
Tabel 13.8 Type bron bij elektrische warmtepompen
Wat moet je bepalen?
Hoe vul je een elektrische warmtepomp in de software in?
Bepaal of de bron ventilatorretourlucht is en of dit met of zonder overventilatie is.
Opmerkingen
13.3.2.6 Overige elektrische toestellen
Nu hebben we de elektrische toestellen nog over en dit kunnen de volgende toestellen zijn:
Hoe kan je ze herkennen?
Bepaal of je te maken hebt met:
13.3.3 Samengestelde installaties bepalen
Installaties kunnen ook samengesteld zijn uit meerdere installaties en dit zijn minimaal 2 installaties die in cascade aan elkaar geschakeld zijn en zo meer warmtapwater kunnen produceren.
Voorbeelden van samengestelde opwekinstallatie zijn:
Opmerking:
13.3.3.1 Getrapte temperatuurverhoging
Meerdere toestellen in serie, kan alleen ingevoerd worden onder bepaalde voorwaarden. Het eerste toestel moet gebruikt worden voor de verwarming en de tweede kan alleen gebruikt worden indien er een KV is. Bij meerdere elektrische warmtepompen ga je uit van één grote elektrische. Voor de bron ga je dan uit van de laatste.
Overige situaties:
Er bestaat hiervoor geen bepalingswijze, vraag KEGO om advies.
13.3.3.2 Hot fill
2 toestellen in serie, welke allebei warmtapwater kunnen geven.
13.3.4 Warmtelevering via een afleverset
Een warmtewisselaar in de afleverset zorgt voor het warmtapwater in de woning. Je moet bepalen of de warmte levering extern (warmtenet) of intern (collectief) is.
Herkennen:
Bepalen:
Rendement berekenen met Kwaliteitsverklaringen
Wanneer er een gecontroleerde kwaliteitsverklaring verklaring op www.bcrg.nl is gevonden moet deze natuurlijk gebruikt worden en dienen de gegevens te worden overgenomen.
Het berekende rendement van het tapwatersysteem is afhankelijk van de warmtebehoefte van de woning. Je moet dus het energieverbruik van de woning weten om het rendement te kunnen bepalen. Voor de juiste invoer moeten de technische specificaties van het systeem bekend zijn (eventueel opgevraagd worden). In de praktijk doet de software dit, maar in het examen kan je hier een vraag over krijgen. Aan de hand van een voorbeeld leg ik je uit hoe.
In de kwaliteitsverklaring voor tapwater staan de volgende gegevens:
Voorbeeld:
Volgende warmtepomp. Deze kan warm tapwater voor verwarming en tapwater leveren.
De software heeft de volgende energiebehoefte per dag berkent, (op je examen wordt dit gewoon gegeven):
26,75 MJ
Vraag:
bereken het rendement?
Uitwerking:
Op de kwaliteitsverklaring staat de dagelijkse hoeveelheid energie weergegeven in kWh. Als eerste moet dus de door de software berekende energie in J omgerekend worden kWh.
1 kWh = 3,6 MJ (onthoud dit).
Energiebehoefte per dag (Qw) = 44,26 / 3,6 = 12,29 KwH
Om het rendement te bepalen, ga je met 12,29 *interpoleren tussen de volgende waarden.
Antwoord:
ηH;gen) = 1,61
Uitwerking:
Algemene formule voor lineaire interpolatie:
Hierbij is:
Y=1,311+(12,29-5,815) X (1,931-1,311) / (19,123-5,815)=1,311 + 6,47 X 0,62 / 13,308 = 1,61
Dezelfde berekening geldt voor de warmtebehoefte van de woning. In de kwaliteitsverklaring staat het volgende
Energiebehoefte ruimteverwarming (vloerverwarming): 62878 MJ (berekent door software Uniec/Vabi)
62878 / 3,6 = 17466 kWh
Vloerverwarming is standaard 45 graden. Kies de juiste temperatuur en Interpoleer.
* Lineaire interpolatie, is de mogelijkheid om een waarde tussen twee waarden, expliciet vermeld in een tabel of grafiek, af te leiden. Het is het uitrekenen van een waarde die tussen twee beschikbare waarden liggen.
De algemene formule voor een lineaire interpolatie tussen twee beschikbare gegevens is:
Hierbij is: