Rendement en verliezen
Leerdoel van deze les
Je kunt uitleggen hoe het rendement van een ketel is opgebouwd en waarom Hs en Hi twee verschillende referenties zijn.
Rendement: wat je eruit haalt, gedeeld door wat je erin stopt
Het rendement η van een ketel is de nuttig afgegeven warmte gedeeld door de energie in het gas dat je erin stopt. Zonder context zegt het weinig: je moet weten op welke calorische waarde het is gebaseerd (Hs of Hi), bij welk vermogen (vol- of deellast) en bij welke watertemperaturen.
Bovenwaarde en onderwaarde
Bij verbranding van aardgas ontstaat waterdamp. Als die damp condenseert, komt er warmte vrij. Of je die condensatiewarmte meetelt in de energie-inhoud van het gas, bepaalt of je Hs of Hi gebruikt.
- De bovenwaarde (Hs) gaat ervan uit dat het verbrandingswater volledig condenseert: de condensatiewarmte telt mee.
- De onderwaarde (Hi) gaat ervan uit dat het water damp blijft: de condensatiewarmte telt niet mee.
Voor Nederlands aardgas is Hs = 35,17 MJ/m³(n) = 9,769 kWh/m³(n) en Hi = 31,65 MJ/m³(n) = 8,792 kWh/m³(n). Kiwa noemt voor aardgas (G25) een verhouding Hi/Hs van 0,902. Met de gemiddelden hierboven kom je op 31,65 / 35,17 = 0,900. Het verschil is klein: voor omrekeningen tussen Hs en Hi rekenen we in de cursus met de normwaarde 0,902. De condensatiewarmte is dus (35,17 - 31,65) / 35,17 = 10,0% van Hs, oftewel 11,1% van Hi.
Zelfde ketel, twee rendementen
Het rendement op Hi is ongeveer 11% hoger dan dat op Hs (delen door 0,902). Op bovenwaarde kan een ketel niet boven 100% komen, op onderwaarde wel, tot 1 / 0,902 = 110,9%. Een rendement boven 100% op Hi is geen perpetuum mobile: de condensatiewarmte wordt wel benut, maar staat niet in de noemer.
HR107: 107% waarvan?
Hier gaat het vaak mis. HR107 betekent 107% rendement op de onderwaarde (Hi), niet op de bovenwaarde. Op bovenwaarde is dat 96,5% (96,5 / 0,902 = 107,0). Dat is de deellasteis van het huidige Gaskeur HR-label: bij 30% van de grootste nominale belasting minstens 96,5% Hs. De naam HR107 kennen we uit secundaire bronnen als oude labelnaam, de 96,5% Hs staat in de BRL Gaskeur HR zelf. In Europa en in Gaskeur is het Hs-rendement de standaard, het Hi-rendement is de oude Nederlandse uitdrukking. Zie je "107%" in een folder, lees dan "Hi".
Rekenvoorbeeld: wat de retourtemperatuur doet
Rendementen uit de handleiding van de Remeha Avanta 24c (een voorbeeld, per model verschilt het):
| Bedrijfspunt | Rendement Hs | Rendement Hi |
|---|---|---|
| Vollast, 80/60 °C | 89,3% | 99,1% |
| Vollast, 50/30 °C | 94,0% | 104,4% |
| Laaglast, retour 60 °C | 84,9% | 94,3% |
| Deellast (Gaskeur HR-methode), retour 30 °C | 97,9% | 108,7% |
In elke rij is het rendement op Hs ongeveer 0,90 keer dat op Hi. Van 30 naar 60 °C retour daalt het Hs-rendement met 13 procentpunt. Wat dat voor het gasverbruik betekent, zie je bij 1000 kWh nuttige warmte:
- Bij 80/60 (89,3% Hs): 1000 / 0,893 = 1120 kWh Hs, dus 1120 / 9,769 = 114,6 m³(n).
- Bij 50/30 (94,0% Hs): 1000 / 0,940 = 1064 kWh Hs, dus 1064 / 9,769 = 108,9 m³(n).
Dat scheelt 5,7 m³(n), ongeveer 5%, alleen door lagere temperaturen.
Waar blijft de rest? De verliezen
Het rendement is nooit 100% op Hs. Het verlies zit in drie posten:
- Niet benutte condensatiewarmte. Bij een hoge retourtemperatuur blijft de waterdamp damp en verdwijnt de condensatiewarmte met het rookgas: tot ongeveer 10% van Hs. Condensatie begint pas onder het dauwpunt, bij gangbare luchtovermaat (lambda 1,2 tot 1,3) rond 54 tot 56 °C.
- Voelbare rookgaswarmte. Het rookgas verlaat de ketel warmer dan de kamer. Hoe hoger de rookgastemperatuur en hoe meer luchtovermaat, hoe meer warmte er verloren gaat. Bij de Avanta 24c ligt de rookgastemperatuur tussen 30 en 80 °C. Een lage waarde kan alleen bij een koude retour, want het rookgas koelt niet af tot onder de temperatuur van het water.
- Stilstandsverlies van de behuizing. De ketel is warmer dan zijn omgeving en geeft warmte af: 48 W bij 30 K en 79 W bij 50 K temperatuurverschil met de omgeving (Avanta). Dat is ongeveer 1,6 W per K: hetzelfde principe als het transmissieverlies uit les 2.4.
Hoe groot het voelbare rookgasverlies precies is, is hier niet doorgerekend. Onvolledige verbranding is een vierde verlies: CO is onverbrand brandstof en er komt minder warmte vrij.
Rendement is nooit een reden om buiten de afstelwaarden te gaan
Minder lucht geeft minder rookgasverlies, maar bij te weinig lucht of een gekoelde vlam ontstaat koolmonoxide (CO), en dat is levensgevaarlijk. Stel een ketel alleen af binnen de waarden van de fabrikant voor dat model en meet de CO. Meer over verbranding en CO volgt in module 4.
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 folder noemt een ketel "HR107". Hoe lees je dat?
2. Volgens de handleiding haalt een ketel bij deellast en 30 °C retour 108,7% rendement op Hi. Hoeveel is dat ongeveer op Hs?
3. Een ketel (voorbeeld Remeha Avanta 24c, per model verschillend) haalt bij vollast en 50/30 °C 94,0% op Hs. Hoeveel gas heeft hij nodig voor 1000 kWh nuttige warmte?
4. Welke uitspraak over de rookgastemperatuur van een HR-ketel klopt?
5. Een collega stelt een ketel met minder lucht af, omdat het rookgasverlies dan kleiner wordt. Wat is het grote bezwaar?
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.