7.3.2
CV-ketel
Alhoewel vanaf 1 juli 2018 nieuwe woningen niet meer voorzien worden van een aardgasaansluiting, gaan we hier nog wel in op de toepassing van CV-ketels in woningen omdat deze toestellen de komende jaren nog aanwezig zullen zijn in bestaande woningen.
Verwarmingsketels voor centrale verwarming zijn als volgt in te delen:
Open of gesloten;
Wel of geen combinatie met tapwaterverwarming: 'combiketels';
Het rendement van de ketel;
Type regeling;
Ketel-warmtepomp combinaties;
Combinatie met elektriciteitsopwekking 'HRe ketel'
Open en gesloten ketels
Bij een gesloten ketel wordt de benodigde verbrandingslucht via een luchttoevoerkanaal met behulp van een ventilator van buiten aangevoerd. De kanalen voor de aanvoer van verbrandingslucht en de afvoer van rookgassen kunnen gecombineerd zijn uitgevoerd. De lengte is aan een maximum gebonden in verband met de capaciteit van de ventilator;
Bij een open ketel wordt de verbrandingslucht uit de opstellingsruimte van de ketel gehaald. De ketel heeft alleen een afvoerkanaal voor de rookgassen. Voor de luchttoevoer moeten niet-afsluitbare ventilatievoorzieningen gemaakt worden. In nieuwbouw worden open toestellen niet meer toegepast.
Opmerkingen
De opstelplaats moet met zorg worden gekozen in verband met de geluidseisen (paragraaf 4.4);
CV-ketels gebruiken niet alleen elektriciteit voor de ventilator (bij gesloten toestellen, circa 30 à 70 kWh per jaar), maar ook voor de regelelektronica. Het gaat om 20 tot 80 kWh per jaar. De pomp gebruikt, uitgaande van een pompregeling, zo'n 75 à 150 kWh per jaar afhankelijk van de weerstand in de rest van de installatie en het type pomp. Bij een weersafhankelijke regeling kan het verbruik van de pomp oplopen tot circa 300 kWh. Totaal komt dat in de praktijk uit op een jaarverbruik van 100 tot 500 kWh. Ketels worden hierop getest. Kies dus een ketel met een laag verbruik.
In de gestapelde bouw worden individuele toestellen meestal aangesloten op een gecombineerd luchttoe- en rookgasafvoersysteem, een zogenaamd CLV-systeem (afbeelding 7.17). Hierop dienen wel toestellen met een ventilator met de juiste opvoerhoogte te worden aangesloten (zie toestelvoorschrift van de fabrikant). Dit kanaal kan uitgevoerd zijn als concentrisch dan wel als parallel afvoer/toevoer kanaal.Onder voorwaarden wordt de lucht vanaf de gevel gehaald en wordt alleen de afvoer op een collectief rookgasafvoerkanaal aangesloten.
Afb. 7.17
(
Een voorbeeld van een CLV-systeem
)
Combiketels
Een combiketel zorgt zowel voor ruimte- als voor tapwaterverwarming. Het is van belang om de combiketel zodanig te situeren dat de leidingen voor het warmtapwater zo kort mogelijk zijn, vooral naar de keuken (paragraaf 4.4 en paragraaf 9.2.1). Bij gelijktijdige warmtevraag voor ruimteverwarming en warmtapwater krijgt de levering van tapwater voorrang. Het toestel heeft een aparte regeling voor de watertemperatuur van het tapwaterdeel en voor de ruimteverwarming.Belangrijke voordelen ten opzichte van gescheiden opwekking voor ruimteverwarming en tapwaterbereiding:
Goedkoop;
Minder hulpenergie voor regeling etc.;
Minder ruimtebeslag.
Nadelen:
Soms nog een matig rendement op tapwaterverwarming door o.a. het op temperatuur houden van het toestel;
Soms een lange wachttijd van het toestel voordat het warmwater kan leveren; bij de nieuwste ketels speelt dit nadeel vaak niet meer;
Soms een te beperkt modulatiebereik om als naverwarmer voor een zonneboiler of zonne-verwarming te werken. Daarvoor moet het minimum vermogen circa 2 kW (of lager) bedragen.
Rendement
Het rendement van een ketel geeft aan hoeveel van de energie die er als brandstof in wordt gestopt ook daadwerkelijk als warmte uitkomt. In recente woningbouw (voor 2018) werden alleen nog HR-ketels toegepast, VR-ketels (verbeterd rendement) niet meer.
HR-ketels (hoog rendement)
In een HR-ketel worden met een grote of extra warmtewisselaar de verbrandingsgassen zover afgekoeld dat er condensatie optreedt. De daarbij vrijkomende warmte wordt eveneens gebruikt. Bij LT-verwarmingssystemen komt dit effect van condenseren maximaal tot zijn recht. HR-ketels zijn van het Gaskeur HR-label 100, 104 of 107 voorzien (afbeelding 7.18).
Kenmerken van de HR-ketel:
Gemiddeld gebruiksrendement bedraagt 90% à 97,5% op bovenwaarde volgens NTA 8800 [30]. In deze norm is dit verder opgesplitst: Er wordt onderscheid gemaakt tussen toepassing van de HR-ketel bij hoge of lage temperatuursystemen en bij water-CV of (direct gestookte) luchtverwarming;
Veel voorzieningen zijn standaard zoals een elektronische ontsteking en een pompregeling;
Altijd met gesloten verbrandingsruimte;
Altijd met Gaskeur SV (Schone Verbranding);
Een corrosievrije condensafvoer op het riool is noodzakelijk;
Een HR-ketel kan niet worden aangesloten op een gemetselde schoorsteen. Met een mantel kan de schoorsteen geschikt gemaakt worden.
Het rendement [nuttig gebruikte energie/totaal toegevoerde energie in de brandstof] x 100% kan op verschillende manieren worden uitgedrukt en onder diverse omstandigheden worden bepaald. Met name de begrippen 'rendement op onderwaarde' en 'rendement op bovenwaarde' scheppen vaak verwarring. Sinds eind 1997 wordt in ons land, volgens Europese norm, in de GASKEUR-criteria uitgegaan van de onderwaarde. Omdat het gebruik van de bovenwaarde begrijpelijker is (geen waarden boven 100%), zullen in deze paragraaf rendementen volgens beide methoden worden gehanteerd.Gebruikelijk is om het rendement van een gasketel op de volgende wijze te meten en weer te geven:
Waterzijdig: Er wordt gekeken naar de daadwerkelijk op het CV-water overgedragen warmte;
Bij vollast: De ketel brandt continu met volledige gastoevoer tijdens het meten, waarbij een gemiddelde watertemperatuur wordt aangehouden van 70 °C (aanvoer 80 °C, retour 60 °C);
Bij deellast: Bij een HR-ketel wordt het rendement (voor het bepalen van het HR-Gaskeur) gemeten bij een retourwatertemperatuur van 30 °C met een gastoevoer van 30%. Onder deze omstandigheden wordt optimaal gebruik gemaakt van de condensatiewarmte;
Ten opzichte van de calorische onderwaarde van de brandstof: Alleen de warmte die direct bij de verbranding vrijkomt, wordt meegeteld;
Bij het rendement op bovenwaarde wordt de warmte die vrijkomt bij de condensatie van de waterdamp in rookgas wel meegeteld, i.t.t. bij het rendement op onderwaarde. HR-ketels maken juist gebruik van deze condensatiewarmte. Het gevolg is dat HR-ketels, uitgaande van de onderwaarde, rendementen van boven de 100% hebben. Het rendement op bovenwaarde komt overeen met 0,898 x het rendement op onderwaarde;
Bij berekeningen voor het energieverbruik is het gebruiksrendement over een jaar van belang. Bij dit jaargebruiksrendement worden bijvoorbeeld ook de stilstandsverliezen meegerekend. Bij combiketels wordt bij het jaargebruiksrendement de warmte die zich na een tapping nog in het toestel bevindt 's winters toegerekend aan de CV-functie (de warmte wordt nuttig gebruikt) waardoor dit rendement voor tapwater toeneemt. NTA 8800 [30] gebruikt voor het 'jaargebruiksrendement' het begrip opwekkingsrendement.
Afb. 7.18
(
Overzicht indeling klassen label 'Gaskeur HR'. Het rendement wordt gemeten onder gestandaardiseerde omstandigheden. Let op: De rendementen gelden alleen voor ruimteverwarming en niet voor tapwaterverwarming. In combinatie met het gaskeur CW zegt het HR-label wel iets: Het jaargebruiksrendement moet dan minstens 67% (op onderwaarde) bedragen. Voor tapwater is een apart keurmerk: Gaskeur HRww; daarbij moet het jaargebruiksrendement tenminste 75% (op onderwaarde) zijn (bron: Handboek Gemeenten EPG, 2012). Vanaf september 2015 moeten alle nieuwe verwarmings- en warmwatertoestellen voorzien zijn van een Europees energielabel 2012 (zie www.VFK.nl), de Gaskeurlabels blijven gehandhaafd. Er komen twee soorten labels: een 'productlabel' voor een toestel of ander apparaat en een 'pakketlabel' (afbeelding 7.19) voor een samenhangend pakket toestellen en/of apparaten (bijv. combiketel met een zonneboilersysteem en bijpassende klokthermostaat)
)
Rendement op onderwaarde in % volgens Gaskeur HR
Rendement op bovenwaarde in % (afgeronde cijfers)
HR 100
|
≥ 100 en < 104
|
≥ 90 en < 94
|
HR 104
|
≥ 104 en < 107
|
≥ 94 en < 97
|
HR 107
|
≥ 107
|
≥ 97
|
Afb. 7.19
(
Voorbeeld van pakketlabel volgens de Europese ERP-richtlijn (Energy Related Products) voor een combiketel met aanvullingen; hetgeen van toepassing is wordt aangevinkt
)
Opmerkingen
Alle CV-ketels moeten een (vollast) rendement hebben van minimaal 82% op onderwaarde (CE norm);
Door de aanvoer van verbrandingslucht en de afvoer van verbrandingsgassen via een concentrisch kanaal te laten plaatsvinden, neemt het rendement van het verwarmingstoestel iets toe ten opzichte van de situatie zonder concentrisch kanaal.
Gastoestellen kunnen worden voorzien van diverse Gaskeur-labels (www.milieucentraal.nl). CV-ketels met het Gaskeur Basislabel moeten een (vollast) rendement hebben van minimaal 88,5% op onderwaarde (ruim 79,5% op bovenwaarde. Naast de Gaskeur Basislabel bestaan er aanvullende labels die elk betrekking hebben op een specifiek aspect van een gastoestel. Toestellen kunnen tegelijkertijd voorzien zijn van meerdere labels. Te onderscheiden zijn:
Gaskeur HR (Hoog Rendement): Het toestel levert warmte met een hoog rendement;
Gaskeur HRe: Het toestel (CV-ketel) levert zowel warmte als elektriciteit;
Gaskeur HRww: Het toestel levert warmwater met een relatief hoog rendement;
Gaskeur SV (Schonere Verbranding): Het toestel stoot minder dan 40 ppm (parts per million) aan stikstofoxyden (NOx) (voor toestellen met een vermogen kleiner dan 31,5 kW) en minder dan 160 ppm aan koolmonoxyden (CO) uit;
Gaskeur NZ (Naverwarming Zonneboilers): Het toestel is veilig om gecombineerd te worden met een zonneboilersysteem. Het keur zegt echter tot op heden niets over het rendement bij de combinatie met een zonneboiler;
Gaskeur CW (Comfort Warm Water): Gastoestellen met het CW-label voldoen aan bepaalde eisen met betrekking tot tapdrempel, wachttijd, gelijkmatigheid van temperatuur en rendement [zie verder in paragraaf 9.3].
OpmerkingVanaf september 2015 moeten alle verwarmings- en warmwatertoestellen voorzien zijn van een Europees energielabel (zie www.VFK.nl); een pakket apparaten moet voorzien zijn van een 'pakketlabel' (afbeelding 7.19).
Type regeling
Een ketel kan voorzien zijn van een aan/uit regeling of van een modulerende regeling.
Aan/uit regeling
Bij een ketel met een aan/uit regeling komt de brander bij warmtevraag volledig in bedrijf. Vervolgens schakelt de brander weer volledig uit. De meeste niet-modulerende ketels hebben een instelbare capaciteit voor ruimteverwarming van minimaal zo'n 8 kW. Dit is voor ruimteverwarming in een goed geïsoleerde woning meestal te veel. Dat is de reden dat deze ketels vrijwel niet meer worden gebruikt. Bij combiketels varieert de tapvraag zo sterk dat moduleren daarvoor toch al nodig is.
Modulerende regeling
Een modulerende ketel stemt zijn vermogen traploos af op de werkelijke warmtevraag op elk moment. Wordt er veel warmte gevraagd, dan brandt de ketel op maximaal vermogen. Is de warmtevraag minder, dan brandt de ketel op een kleiner vermogen en geeft de ketel dus minder warmte af. Moderne CV-ketels zijn meestal traploos modulerend vanaf een bepaald minimum vermogen. Voordelen van een modulerende regeling zijn:
Meer comfort door een gelijkmatiger temperatuur;
Energiebesparend, er is namelijk minder kans op overbodige warmteproductie;
Langere levensduur van de brander.
Bij -10°C is in een nieuwbouwwoning meestal maar 5 of 6 kW vermogen nodig, bij echt zuinige woningen nog veel minder. Bij hogere buitentemperaturen volstaat vaak één kW. Kies daarom voor een ketel met een zo groot mogelijk modulatiebereik, zowel voor ruimteverwarming als tapwaterverwarming. In elk geval moet het minimale vermogen kleiner zijn dan de maximale vraag bij -10 °C.Gebruik bij een modulerende ketel altijd een bijpassende modulerende klok- of kamerthermostaat. Dat zal meestal of een thermostaat van de ketelfabrikant zijn of een 'Open therm' thermostaat. Men maakt dan optimaal gebruik van de voordelen van zo'n ketel. 'Open therm' staat voor een universele taal voor de communicatie tussen CV-ketels en thermostaten.
Capaciteit ketel en thermische massa van het systeem
Als de minimum capaciteit van de ketel groot is en de massa (waterinhoud of de thermische massa van een vloer of wand) erg klein, is er een risico dat de ketel gaat pendelen: met korte tussentijd aan en uit gaan. Dit verhoogt het energieverbruik en verkort de levensduur. In de meeste ketels is een voorziening opgenomen om dit effect te temperen. De massa in een vloer- of wandverwarming zal het pendelen in elk geval voorkomen.
Ketel-warmtepomp combinaties
Het gaat hierbij om CV-ketels die bestaan uit een gasketel gecombineerd met een, in het toestel geïntegreerde, warmtepomp. Hierbij levert de warmtepomp de basis warmtevraag en wordt het verbrandingsgedeelte ingeschakeld voor de piekvraag. Het gaat om warmtepompen met buitenlucht of ventilatielucht als bron (paragraaf 7.3.3).
HRe-ketel
Een HRe-ketel is een CV-ketel die naast warmte ook elektriciteit opwekt (micro-warmtekracht). Het voordeel van zo'n ketel is dat het totaal rendement (95% bovenwaarde) veel hoger is dan van gescheiden productie van warmte (95% bw) en stroom (39% bw) of van een traditionele WKK (85% bw). Ook zijn de distributieverliezen voor stroom en warmte te verwaarlozen. HRe-ketels leveren (afhankelijk van het type) circa 2,5 tot 40kW warmte en 1 tot 20 kW elektriciteit. Deze toestellen moeten veel draaiuren maken om de extra investering enigszins terug te verdienen. Denk aan een gasverbruik boven de 1300 m³/jr. Bij zuinige nieuwbouw is dat meestal niet het geval. Let op het gewicht en de (relatief hoge) geluidproductie van deze toestellen.