Hoogrendementsketel

Uit Wikipedia, de vrije encyclopedie
Ga naar: navigatie, zoeken
Condensatieketel op aardgas

Een hoogrendementsketel of HR-ketel is een verwarmingsketel op aardgas die ten opzichte van een conventionele gasketel een hoger rendement heeft. Dit wordt gerealiseerd door condensatie van de waterdamp in de rookgassen. Hoogrendementsketels zijn in 1981 door Nefit voor het eerst in Nederland geïntroduceerd.

Het Gaskeur HR-label verdeelt HR-ketels in drie categorieën:

  • HR 100, met een rendement van ten minste 100%
  • HR 104, met een rendement van ten minste 104%
  • HR 107, met een rendement van ten minste 107%.

De theoretische warmtewinst dankzij de condensatie van de waterdamp in de rookgassen bedraagt bij aardgas maximaal 11%.

Werking[bewerken]

Het hoge rendement wordt bereikt door het koude retourwater in een warmtewisselaar voor te verwarmen met de rookgassen zodanig dat een deel van de waterdamp condenseert en daarbij veel warmte overdraagt (2258 kJ/kg).

HR-ketels moeten vanwege de condensvorming zijn voorzien van een condensafvoer. De hoeveelheid condens is afhankelijk van de gebruikte brandstof: 1 m³ (0,7 kg) aardgas geeft ongeveer 1,5 liter condensaat tegen 1 liter condensaat per liter stookolie.

Beveiliging[bewerken]

Alle HR-toestellen zijn uitgevoerd met een vlambeveiliging waardoor geen gasgebrekbeveiliging meer nodig is. De waakvlam kan alleen aangestoken worden terwijl de vlambeveiliging overbrugd wordt door een knop ingedrukt te houden zolang de thermokoppel nog niet is opgewarmd. Gaat de waakvlam uit dan koelt de thermokoppel af en stopt de gastoevoer naar het toestel. Sinds 1988 zijn de moderne ketels uitgevoerd met een elektronische ontsteking of met een gloeiplug en de beveiliging tegen gas dat niet brandt gebeurt met een ionisatiepen in de vlam geplaatst. Er wordt een kleine spanning op gezet, vlammen geleiden een kleine stroom die door de elektronica wordt gezien en de brander mag blijven branden.

Rendement[bewerken]

Dat HR-ketels een "rendement" boven 100% kunnen halen is een kwestie van definitie. In Europese richtlijnen worden de verliezen door de afvoer van verbrandingsgassen niet in het rendement meegerekend. Men rekent dus met de zogenaamde onderste verbrandingswaarde. In Nederlands aardgas zit ongeveer 100% verbrandingsenergie en 11% condensatiewarmte. Zo is het mogelijk om tot 111% rendement te halen uit het gas op basis van onderwaarde.

Wanneer nu de condensatiewarmte uit de rookgassen wordt benut, zoals in HR-ketels gebeurt, zou men eigenlijk met de bovenste verbrandingswaarde moeten rekenen. Het rendement zou in dat geval onder de 100% blijven steken.

Rendement op bovenwaarde Rendement op onderwaarde Keurmerk
90% 100% HR100
94% 104% HR104
96% 107% HR107
97% 108% ---
98% 109% ---
99% 110% ---
100% 111% ---

Factoren die het rendement van de ketel ongunstig beïnvloeden, zijn verliezen:

  1. door convectie en uitstraling komt de warmte in de directe omgeving van de ketel terecht, in plaats van in de warmwatercirculatie;
  2. via de verbrandingsgassen verdwijnt een deel van de warmte in de buitenlucht.

Andere hoogrendementssystemen[bewerken]

Alhoewel een conventioneel berekend rendement van 100% het maximaal haalbare lijkt, is een aanzienlijk beter resultaat te boeken door inzet van een warmtepomp. Zo'n machine werkt de warmte uit een groot reservoir, bijvoorbeeld de buitenlucht of een ondergrondse waterhoudende laag, op tot warmte boven kamertemperatuur.

In een WKK-installatie ontbreekt een warmtepomp, maar wordt de restwarmte van de geëxpandeerde rookgassen direct benut voor ruimteverwarming, terwijl de mechanische energie van de turbine wordt omgezet in elektriciteit.

De HR-ketel tenslotte heeft geen warmtepomp of turbine, maar gebruikt de hete verbrandingsgassen direct voor het verwarmen van koud water. Dit is echter een thermodynamisch onomkeerbaar proces, waarbij bruikbare energie wordt verspild.

Weersafhankelijke regeling[bewerken]

De meeste condensatieketels zijn uitgerust met een weersafhankelijke regeling. Sommige fabrikanten bieden dit standaard aan, bij andere is dit een optie. Maar concreet betekent dit, dat op de ketel een buitenvoeler wordt aangesloten. Meestal zijn dit NTC voelers.

Een thermostatische regeling reageert op de binnentemperatuur. Een weersafhankelijke regeling doet dat niet, maar stuurt de ketel aan op basis van de buitentemperatuur. Als het echt koud is, dan laat deze de brander aangaan totdat een hoge watertemperatuur bereikt is, en bij zacht weer is een lage watertemperatuur voldoende. In beide gevallen stroomt dus continue water met een vaste temperatuur door de leidingen. De hoogte van de watertemperatuur is dus afhankelijk van de hoogte van de buitentemperatuur. Die relatie is lineair, en kan dus in een lijn uitgedrukt worden, de zogenaamde stooklijn. Is de stooklijn goed gekozen, dan zal het bij elke buitentemperatuur binnen even warm worden.

Een weersafhankelijke regeling is alleen zinvol in gebouwen waar geen representatieve referentieruimte voorhanden is. Zo'n regeling maakt daar namelijk geen gebruik van. Dus wanneer veel ruimtes overdag in gebruik zijn door verschillende mensen, met verschillende wensen is een weersafhankelijke regeling een oplossing. In utiliteitsgebouwen wordt er daarom vrijwel altijd gebruik van gemaakt. In de categorie woonhuizen zijn bijvoorbeeld studentenhuizen geschikt. In een normaal gezin waar pa en/of ma werkt, en de kinderen naar school gaan, is een weersafhankelijke regeling normaal gesproken zinloos. Ze zijn duurder, moeilijker te bedienen, en zijn duurder in gebruik, behalve als ze uitgerust zijn met een optimalisering.

Een combinatie is echter ook mogelijk: Weersafhankelijk regelen in combinatie met kamerthermostaat. In deze combinatie schakelt de kamerthermostaat het verwarmingstoestel in op basis van de gemeten ruimtetemperatuur. Het verwarmingstoestel gaat vervolgens de cv-watertemperatuur maken, berekend aan de hand van de stooklijn.

Vloerverwarming en overgedimensioneerde radiatoren[bewerken]

Vloerverwarming is een verwarmingssysteem dat werkt op lage temperatuur (verwarmingsregime 40/30).

Er kunnen ook plaatstalen radiatoren aangesloten worden. Als de radiatoren evenveel vermogen moeten afgeven als een klassiek systeem (verwarmingsregime 80/60) moeten de radiatoren overgedimensioneerd worden. Op deze manier kunnen ook radiatoren op lage temperatuur voldoende verwarmen (verwarmingsregime 50/30). De fabrikanten van radiatoren voorzien steeds een vaste factor waarmee de radiatoren overgedimensioneerd moeten worden.

Zie ook[bewerken]