Warmteoverdracht: geleiding, stroming en straling
Leerdoel van deze les
Je herkent geleiding, stroming en straling in een cv-installatie en weet welke invloed elk heeft op comfort en rendement.
Drie manieren waarop warmte zich verplaatst
Warmte gaat altijd van warm naar koud. Dat gebeurt op drie manieren, en in een cv-installatie zie je ze alle drie, achter elkaar.
| Vorm | Wat gebeurt er | Waar in de installatie |
|---|---|---|
| Geleiding | Warmte gaat door een vaste stof, van deeltje naar deeltje | Door de wand van de warmtewisselaar, de leiding en de radiator |
| Stroming (convectie) | Een stromende vloeistof of gas neemt de warmte mee | Rookgas langs de wisselaar, cv-water door de leidingen, kamerlucht langs de radiator |
| Straling | Warmte gaat als straling door de ruimte, zonder stof ertussen | Van radiator en vloer naar wanden en mensen |
In een HR-ketel loopt de keten zo: het rookgas stroomt langs de wisselaar, de warmte gaat door het metaal (geleiding), het water voert die warmte af naar de radiatoren en daar komt ze in de kamer via langsstromende lucht en straling.
Elke schakel in de keten telt mee
De warmte moet een hele keten door: vlam, rookgas, metaal, water, radiator, kamerlucht. Elke schakel is een weerstand. Een laagje kalk of magnetiet in de wisselaar, te weinig doorstroming of een radiator die te klein is voor de gevraagde temperatuur maakt de keten slechter, en dat merk je terug in comfort en rendement.
Geleiding: door het metaal
Metalen geleiden warmte goed, en daarom is een warmtewisselaar van metaal. Fabrikanten kiezen verschillende materialen: aluminium (Remeha Calenta Ace), roestvast staal (ATAG) en bij de Intergas Kombi Kompakt HRE een aluminium wisselaar met twee gescheiden koperen circuits voor cv en tapwater. Afzettingen geleiden warmte slechter dan het metaal en werken als een extra weerstand. Bij kalk in de tapwaterwisselaar spelen onder meer de waterhardheid en de ingestelde tapwatertemperatuur een rol (Remeha, Vaillant). In het cv-water speelt magnetiet: Vaillant en ATAG adviseren spoelen en een filter of magnetietafscheider.
Stroming: het cv-water en de pomp
In de installatie zorgt de pomp voor gedwongen stroming. Debiet en ΔT hangen samen (les 2.1): bij gelijk vermogen betekent minder debiet een groter ΔT. Te weinig doorstroming laat radiatoren niet goed warm worden, te veel geeft stromingsgeluid. Remeha laat daarom bij stromingsgeluid de maximale pompsnelheid verlagen en bij onvoldoende doorstroming de minimale pompsnelheid verhogen (installateursparameters van de Calenta). Het debiet opvoeren kost bovendien veel: verdubbel je het debiet in een gelijkblijvend leidingnet, dan wordt de drukval ongeveer viermaal zo groot (bij turbulente stroming).
Straling en de afgifte in de kamer
Een radiator geeft warmte af aan de lucht die erlangs stroomt en door straling aan wanden en mensen. Hoeveel, hangt sterk af van het temperatuurverschil tussen radiator en kamer. De fabrikant geeft het vermogen bij een genormaliseerd temperatuurverschil van 50 K, en je rekent het om met
Q = Q50 × (ΔT / 50)^n
Hierin is n een exponent die de fabrikant opgeeft en die gemiddeld ongeveer 1,3 is (per radiator verschillend). Meestal is ΔT hier het verschil tussen de gemiddelde watertemperatuur en de kamertemperatuur. Controleer welke definitie de fabrikant gebruikt.
Rekenvoorbeeld: een radiator op lage temperatuur
Een radiator geeft 1000 W bij ΔT = 50 K (een getal voor het voorbeeld). De gemiddelde watertemperatuur is 50 °C en de kamer 20 °C, dus ΔT = 30 K. Met n = 1,3 is Q = 1000 × (30 / 50)^1,3 = 1000 × 0,515 = ongeveer 515 W. Dat is ongeveer de helft, niet de 600 W van een evenredige berekening. Wil je dezelfde warmte met een lagere temperatuur, dan heb je meer of grotere radiatoren nodig, of een woning die minder warmte verliest (les 2.4).
Vloerverwarming laat hetzelfde principe zien. De vloer mag in de verblijfszone volgens EN 1264 maximaal 29 °C worden (35 °C in de randzone), dus het temperatuurverschil met de kamer is klein. Dat wordt gecompenseerd door het oppervlak: de hele vloer geeft warmte af, en daarom kan vloerverwarming met een lage watertemperatuur werken.
Warmteoverdracht en rendement
Hoe lager de retourtemperatuur, hoe meer warmte je uit het rookgas haalt. Onder het dauwpunt van het rookgas, dat bij gangbare instelling rond 54 tot 56 °C ligt, condenseert waterdamp en komt er extra warmte vrij. Voorbeeld uit de handleiding van de Remeha Calenta 25s: bij 25,0 kW belasting (Hi) is het nuttige vermogen 24,8 kW bij 80/60 °C en 25,5 kW bij 50/30 °C. Dat is ongeveer 99% en 102% op onderwaarde: hoe dat boven 100% kan, leer je in les 2.5.
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. In een HR-ketel stroomt heet rookgas langs de warmtewisselaar en stroomt water aan de andere kant van het metaal. Welk mechanisme brengt de warmte door de metalen wand zelf?
2. De fabrikant geeft een radiator 1200 W bij ΔT = 50 K en een exponent n = 1,3. Wat is het vermogen bij ΔT = 30 K?
3. Vloerverwarming werkt met een vloeroppervlak van maximaal 29 °C in de verblijfszone, en levert toch voldoende warmte. Waarom?
4. Een Remeha Calenta 25s heeft bij een belasting van 25,0 kW (Hi) een nuttig vermogen van 24,8 kW bij 80/60 en 25,5 kW bij 50/30. Wat verklaart de 0,7 kW extra bij 50/30?
5. Een collega wil een radiator beter laten afgeven en verhoogt het debiet van 300 naar 600 l/h. Wat gebeurt er ongeveer met de drukval van het leidingnet (turbulente stroming)?
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.