Lage temperatuur en het rendement van de ketel
Leerdoel van deze les
Je kunt uitleggen waarom een lagere aanvoer- en retourtemperatuur het rendement van een HR-ketel verhoogt en wat dat vraagt van de afgifte.
Waarom een lagere retourtemperatuur meer rendement geeft
Een HR-ketel haalt zijn extra rendement uit condensatie: als de rookgassen onder het condensatiepunt komen, condenseert de waterdamp in de rookgassen en komt de vrijkomende warmte (de latente warmte) bij het cv-water terecht. Remeha noemt voor de Calenta een condensatiepunt van ongeveer 55 graden. Hoe lager de retourtemperatuur van het cv-water, hoe meer rookgas onder dat punt komt en hoe meer er condenseert.
Niet de aanvoer, maar de retourtemperatuur bepaalt het rendement
Het is de temperatuur van het water dat terugkomt van de radiatoren of vloerverwarming naar de ketel die de condensatie bepaalt, niet de temperatuur die de ketel erin stuurt. Een installatie die met een hoge aanvoer maar een lage retour werkt (een groot delta T) condenseert dus ook al goed. Een lagere aanvoer helpt vooral omdat de retour dan vaak ook lager wordt.
Rekenvoorbeeld: rendement bij twee regimes
Remeha noemt voor de Calenta 25s bij een nominale belasting van 25,0 kW (op onderwaarde, Hi) een geleverd vermogen van 24,8 kW bij regime 80/60 en 25,5 kW bij regime 50/30.
| Regime | Geleverd vermogen | Rendement op onderwaarde |
|---|---|---|
| 80/60 | 24,8 kW | 24,8 / 25,0 = 99,2 % |
| 50/30 | 25,5 kW | 25,5 / 25,0 = 102,0 % |
Het verschil van bijna 3 procentpunt komt volledig door de retourtemperatuur: bij 30 graden retour ligt de rookgastemperatuur ver onder het condensatiepunt van ongeveer 55 graden, bij 60 graden retour condenseert er veel minder.
Wat nodig is om met 55/45 of 45/35 te stoken
Lager stoken levert dus rendement op, maar de afgifte moet dat kunnen bijbenen. Uit les 7.1 volgt dat een radiator bij een lager regime veel minder vermogen geeft: bij lage temperatuur (aanvoer onder 45 graden, volgens Buildwise) geeft een radiator bij gelijke afmeting ongeveer 3 keer minder vermogen dan bij hoge temperatuur. Om op 55/45 of 45/35 te stoken heb je dus of een groter afgiftesysteem (grotere of extra radiatoren, of vloerverwarming, zie les 7.3), of een radiator of convector die daarvoor is ontworpen (een LT-radiator of een ventilatorunit, les 7.1).
Milieu Centraal noemt ter vergelijking voor de opwarming van cv-water door een warmtepomp een maximale temperatuur van ongeveer 55 graden, tegenover ongeveer 75 graden bij een klassieke cv-ketel op hoge temperatuur. Vaillant noemt voor zijn hogetemperatuurwarmtepomp aroTHERM plus een aanvoertemperatuur tot 75 graden mogelijk, maar met de kanttekening dat het rendement (de COP) daalt naarmate de aanvoertemperatuur hoger is. Vaillant beschrijft ook een eenvoudige praktijktest: op een koude dag alle radiatorkranen volledig open zetten, de aanvoertemperatuur via de stooklijn stapsgewijs verlagen, en controleren of de woning warm blijft bij een aanvoertemperatuur van 55 graden of lager. Is dat het geval, dan werken de bestaande radiatoren economisch efficiënt met een warmtepomp op die temperatuur.
Gevolgen voor het benodigde oppervlak
Hoe lager je wilt stoken, hoe groter het afgiftesysteem moet zijn om hetzelfde vermogen te leveren. Dat raakt ook de hydraulica uit module 3: bij een kleiner temperatuurverschil tussen aanvoer en retour is voor hetzelfde vermogen een groter debiet nodig (zie de debietformule in les 3.6). Een radiatorcircuit is bijvoorbeeld vaak ontworpen op een delta T van ongeveer 20 K; vloerverwarming werkt met een veel kleiner delta T (les 7.4) en dus met een ander debiet per vermogen.
Verdieping: waarom stijgt het rendement niet onbeperkt door?
Onder het condensatiepunt condenseert er steeds meer waterdamp naarmate de retourtemperatuur daalt, maar de winst wordt kleiner naarmate je al lager zit: het grootste deel van de winst komt bij de eerste stap onder het condensatiepunt. Reken daarom niet automatisch met "hoe lager, hoe evenredig meer rendement": het is een dalende meeropbrengst, geen rechte lijn.
Video's bij deze les
Beeldmateriaal van derden, als aanvulling. Oudere of buitenlandse video's kunnen andere data of regels noemen: de les volgt de actuele Nederlandse bronnen.
Test jezelf
Beantwoord de vragen om te merken of de stof zit. Na elk antwoord zie je de uitleg, ook als je het goed had.
1. Een HR-ketel condenseert meer waterdamp uit de rookgassen naarmate:
2. Een ketel met een nominale belasting van 30,0 kW (Hi) levert bij regime 45/30 een vermogen van 30,6 kW. Wat is het rendement op onderwaarde bij dit regime?
3. Waarom kun je de aanvoertemperatuur van een ketel niet zomaar verlagen zonder de afgifte te controleren?
4. Vaillant noemt een vierstappentest om te beoordelen of bestaande radiatoren geschikt zijn voor een warmtepomp. Bij welke aanvoertemperatuur is de woning volgens die test voldoende warm voor een economisch efficiënte werking?
5. Een installatie stookt op regime 45/35/20 in plaats van 75/65/20. Wat is het gevolg voor het benodigde debiet bij hetzelfde vermogen?
6. Waarom levert de eerste stap onder het condensatiepunt meestal de grootste rendementswinst op, en de volgende stappen steeds minder?
Voordat je verdergaat
Flashcards uit deze les
Deze les levert 7 kaarten op. Zodra je de les afrondt, komen ze terug in je herhaalschema: kaarten die je goed weet steeds later, kaarten die je mist al de volgende dag.