Drie verschillende soorten warmtepompen

Warmtepompen worden tegenwoordig vaak genoemd als alternatief voor een cv-ketel. Er zijn verschillende warmtepompen. Die kunnen in drie grote groepen worden ingedeeld. Men maakt een onderverdeling tussen een volledige elektrische warmtepomp, een hybridewarmtepomp en een ventilatiewarmtepomp.

Volledige elektrische warmtepomp
Een volledige elektrische warmtepomp is de meest duurzame oplossing als je gebruik maakt van duurzame ‘groene’ elektrische stroom. Een volledige elektrische warmtepomp kan een woning compleet verwarmen maar kan in tegenstelling tot een cv-ketel vaak maar een lage verwarmingstemperatuur realiseren. Daarom moet een woning uitstekend geïsoleerd zijn als men een volledige elektrische warmtepomp wil gaan gebruiken. Wel is een volledige elektrische warmtepomp de oplossing als men volledig aardgasvrij wil gaan wonen. Dan zal men overigens ook aardgasvrij moeten gaan koken op een elektrische kookplaat of inductiekookplaat bijvoorbeeld. Een dergelijke oplossing wordt ook wel all-electric genoemd.

Hybride warmtepomp
Een hybride warmtepomp is een zogenaamde hybride-oplossing. Dat betekent dat deze warmtepomp wordt gecombineerd met een ander verwarmingssysteem. In dit geval werkt een hybridewarmtepomp samen met een cv-ketel (hr-ketel). In eerste instantie zal de warmtepomp de warmte produceren voor de woning. Pas als de warmtevraag heel hoog is zal ook de cv ketel worden ingeschakeld. Ook als er warm water in bijvoorbeeld de keuken of badkamer wordt afgetapt zal de cv-ketel worden ingeschakeld. Een hybride warmtepomp is een hybrideoplossing die voor veel organisaties als een tijdelijke oplossing wordt beschouwd in de overstap naar aardgasvrij wonen.

Ventilatiewarmtepomp
Een ventilatiewarmtepomp is een warmtepomp die de warmte uit de ventilatielucht haalt. Door hier warmte uit te halen kan de warmte als het ware opnieuw worden gebruikt.

Wandconvector of een convectorput

Een wandconvector is een verwarmingssysteem waarbij gebruik wordt gemaakt van het opstijgen van warme lucht. Een wandconvector is in tegenstelling tot een convectorput boven de vloer geplaatst. Een convectorput is een convector die in een put in de vloer is geplaatst. Beide verwarmingssysteem werken op basis van convectie. Dat is het opstijgen van warme lucht. Het grote verschil tussen de wandconvector en de convectorput zit voornamelijk in het uiterlijk van het verwarmingssysteem en de zichtbaarheid daarvan in een bepaalde ruimte.

Hoe werkt een convector?
De werking van een convector is gebaseerd op convectie oftewel het verwarmen van een luchtstroom. Het maakt daarbij niet uit of de convector een wandconvector is of een putconvector. Een convector bevat in de basis een koperen buis waar warm cv-leidingwater doorheen stroomt. Dit warme water wordt door de koperen buis aan de omgeving afgegeven. Voor de verspreiding van deze lucht worden een hele serie aan dunnen lamellen gebruikt die over het algemeen van aluminium zijn gemaakt. Deze lamellen bevinden zich rondom de koperen buis van de convector.

Door de lamellen wordt koude lucht aan de onderkant aangetrokken. Vervolgens wordt de lucht in de convector verwarmd door de lamellen en stijgt deze op. De warme lucht verlaat de convector aan de bovenkant. Omdat een convector de lucht verwarmd wordt de omkasting van de convector zelf niet of nauwelijks warm, dit in tegenstelling tot een radiator. Een convector verwarmt een ruimte sneller dan een radiator. De koperen leiding in de convector wordt sneller warm maar ook de lucht wordt sneller warm. Een andere eigenschap is dat een convector ook veel sneller afkoelt als men deze uitschakelt terwijl een radiator vaak nog wel eventjes warm blijft.

Convectorput of radiator?

Er zijn verschillen tussen radiatoren en convectorputten. Deze verschillen zitten zowel in de vorm als de werking van de verwarmingssystemen. Een convectorput is een verwarmingsmethode die bestaat uit een convector die is geplaats in een bak in de vloer. Deze bak wordt ook wel put genoemd en is meestal rechthoekig van vorm. De convectorput wordt meestal onder een raam of schuifpui geplaatst en is op een rooster na vrijwel geheel aan het zicht onttrokken. Een radiator is een warmingselement dat bestaat uit met water gevulde lamellen die geplaatst worden aan de muur. Radiatoren worden net als convectorputten ook meestal onder ramen geplaatst alleen zijn radiatoren veel meer in het zicht. Daarom worden radiatoren doorgaans niets voor ramen geplaatst. Dat kan men echter wel doen met een convectorput omdat deze onder het vloeroppervlak verdwijnt.

Verschil in werking tussen een convectorput en een radiator
De werking van een convectorput en een radiator verschilt. Een radiator geeft stralingswarmte af via de met heet water gevulde lamellen. Een convector werkt op basis van de spreiding van hete lucht. Dit wordt ook wel convectie genoemd. Een convector is gemaakt van metalen die goed warmte geleiden. Aan de onderkant van de convector is een koperen buis waar een aantal aluminium lamellen omheen zijn geplaatst. Deze lamellen zijn flinterdun in tegenstelling tot de lamellen van radiatoren.

De dunne lamellen van de convector verspreiden de warmte die die afkomstig si van de koperen buis. De convector zuigt koude lucht aan die vervolgens wordt verwarmd. De warmte lucht wordt vervolgens weer uitgestoten. Een convector wordt sneller warm dan een radiator en koelt bovendien sneller af. Daardoor is er bij convectors nauwelijks sprake van ongebruikte restwarmte. In totaal is 90% van de warmte van de convector warme luchtstroom en is 10% stralingswarmte. Een convector gebruikt ook minder warm water dan een radiator en warmt sneller op. Om die reden worden convectorputten als energiezuiniger beschouwd als de standaard radiatoren.

Wat is het rendement van verwarmingsbronnen?

Als men kijkt naar de verwarming van woningen dan is het rendement belangrijk. Het rendement van verwarmingsbronnen is in feite de hoeveelheid warmte die geproduceerd kan worden door een verwarmingssysteem uit een bepaalde brandstof. Hoe hoger het rendement hoe rendabeler het verwarmingssysteem is. Een rendabel verwarmingssysteem is niet per definitie een duurzame verwarmingssysteem. Een hr-ketel verstookt bijvoorbeeld aardgas om cv-leidingwater te verwarmen. Aardgas is een fossiele brandstof en daardoor niet een duurzame energiebron. In tegenstelling tot een conventionele cv-ketel of een (verbeterd rendement) vr ketel haalt de hr-ketel wel meer warmte uit aardgas. Het rendement van de hr-ketel ligt dus hoger dan de andere ketelsoorten. Een hre-ketel heeft een nog hoger rendement en wekt zelfs elektriciteit op doormiddel van een warmtekrachtkoppeling.

De afgelopen jaren zijn er verschillende soorten verwarmingssystemen toegevoegd en is de keuze voor consumenten en bedrijven enorm geworden. De verwarmingsbronnen zijn zo divers dat men gespecialiseerde bedrijven moet gaan inschakelen als men een duidelijke indruk wil krijgen van de specifieke eigenschappen van elk verwarmingssysteem. Niet elk verwarmingssysteem is namelijk toepasbaar in elke woning. Er moet naar oppervlakte, isolatie, materialen en andere aspecten worden gekeken. Als men alleen naar het rendement van verwarmingssystemen zou kijken dan geeft de opsomming in de volgende alinea een duidelijk verschil weer tussen de verwarmingsbronnen.

Verwarmingsbronnen en hun rendement
Hieronder staan verschillende soorten verwarmingsbronnen en daarbij is het rendement genoemd. Hoe lager het rendement hoe meer warmte verloren gaat tijdens het proces. In onderstaande lijst zie je duidelijk dat het verstoken van hout in een open haard het minste rendement oplevert. De installatie van een warmtepomp levert het meeste rendement op. Dit is echter niet overal mogelijk. Ook de kosten moeten goed in de gaten worden gehouden bij een beslissing voor een bepaalde verwarmingsbron. Zo heeft een hr-ketel een aanschafprijs van ongeveer 2000 euro maar een hre-ketel kost maar liefst 12.000 euro. Het loont zeker de moeite om uit te zoeken of een dergelijk verschil in aanschafprijs zich gaat terugverdienen.

  • Open haard 20 procent
  • Elektrische kachel 40 procent
  • Gaskachel 65 procent
  • Houtkachel 75 procent
  • Speksteen/ Tegelkachel 90 procent
  • CV/ VR ketel 92 procent
  • Pelletkachel 94 procent
  • Hr-ketel 107 procent%
  • Hre ketel (Micro WKK) 130 procent
  • Warmtepomp 600 procent

Hybride warmtepompen: een warmtepomp en een cv-installatie gecombineerd

Hybride warmtepompen zijn een vorm van hybride verwarmingstechniek. Meestal denkt men bij hybride aan een gecombineerd systeem waarbij een duurzame technologie en een minder duurzame technologie worden samengevoegd. Dat is ook het geval met hybride warmtepompen. Een hybride warmtepomp wordt namelijk verbonden aan een centrale verwarmingsinstallatie met een cv-ketel. Dat betekent dat een hybride warmtepomp kan worden toegepast in woningen die op aardgas zijn aangesloten en met aardgas worden verwarmd. Het probleem met aardgas is echter dat aardgas een fossiele brandstof is die op kan raken en bovendien komt bij het verbranden van aardgas ook CO2 en andere uitstoot vrij.

Een warmtepomp heeft deze nadelen niet omdat een warmtepomp warmte uit de lucht haalt en eventueel ook uit de aardbodem. Uit de lucht en aardbodem kan echter niet heel veel warmte worden gewonnen. Daarvoor is de temperatuur in de lucht en de aardbodem te laag. Een warmtepomp wordt daarom gebruikt als lagetemperatuurverwarming. Een aardgasgestookte cv-installatie kan echter wel hoge temperaturen produceren. Een conventionele cv-ketel kan het cv-leidingwater wel opstoken tot 80 graden Celsius terwijl een warmtepomp gemiddeld een aanvoerwarmte van 30 tot 35 graden Celsius kan produceren, al zijn er warmtepompen die ook tien graden hoger kunnen produceren.

Een hybrideverwarming in de vorm van een hybride warmtepomp en een hybride ketel combineert te voordelen van de warmtepomp met de voordelen van een aardgasgestookte cv-installatie. In eerste instantie wordt de warmtepomp aangesproken om de basiswarmte te leveren. Bij een piekvraag wanneer het bijvoorbeeld erg koud is en de installatie hoger wordt gezet zal de cv-ketel aardgas gaan verstoken. Dat is ook het geval als men warm water aftapt. Omdat in de meeste gevallen niet hele hoge temperaturen zijn vereist is de warmtepomp als eerste verwarmingsinstallatie voldoende.

Doordat de warmtepomp als eerste wordt aangeslagen zal de CO2 emissie aanzienlijk verlaagd worden. Voor een optimaal rendement is het echter wel van belang dat de woning of het pand goed geïsoleerd is anders gaat er alsnog veel warmte verloren. Met name bij de lagetemperatuursverwarming is een goede isolatie van belang omdat anders alsnog extra moet worden bijgestookt de woning op de gewenste temperatuur te brengen.

Wat is een lucht/ water warmtepomp?

Een lucht/water warmtepomp is een verwarmingssysteem waarbij een elektrisch aangedreven warmtepomp water verwarmt en rondpompt door een leidingen, vloerverwarming en radiatoren. In de radiatoren zit dus water dat is opgewarmd door de warmtepomp. Deze warmtepompen worden gerekend tot de duurzame verwarmingssystemen omdat er geen aardgas wordt verstookt maar in plaats daarvan warmte uit de lucht wordt onttrokken. Daarbij komt 75 procent van de warmte / energie uit de buitenlucht en wordt 25 procent uit het elektriciteitsnet onttrokken. Dat is dus een verhouding waarbij voor elke 4 kW warmte die een lucht/water warmtepomp produceert er 1 kW elektriciteit nodig is.

Luchtwarmtepompen worden in de praktijk gebruikt als centrale verwarmingssystemen en aangesloten op radiatoren en vloerverwarming. Het probleem is echter dat luchtwarmtepompen niet een grote hitte kunnen produceren zoals een aardgasgestookte cv-ketel dat wel kan. Een luchtwarmtepomp levert bijvoorbeeld een warmte van ongeveer 30 tot 35 graden Celsius terwijl een cv-installatie die op aardgas draait een aanvoerwarmte heeft tot wel 80 graden Celsius. Dat betekent dat de componenten van een installatie die draait op een luchtwarmtepomp ook moeten worden aangepast. Men heeft het ook wel over lagetemperatuurverwarming. Daarvoor zijn dus ook lagetemperatuurconvectoren en lagetemperatuurradiatoren nodig. Voordat daadwerkelijk een luchtwarmtepomp worden geinstalleerd dient een goede berekening te worden gemaakt over de energiezuinigheid en isolatie van de woning. Een goed geïsoleerde woning kan met een luchtwarmtepomp worden verwarmd.

Lagetemperatuurconvectoren in plaats van conventionele cv-radiatoren

Lagetemperatuurverwarming is in opkomst in Nederland. Door het gebruik van warmtepompen ontstaan nieuwe toepassingen in de verwarmingstechniek. Veel woningen in Nederland zijn nog aardgasgestookt. Dat betekent dat deze woningen op het aardgasleidingnetwerk zijn aangesloten en dat de woningen aardgas verstoken in de centraleverwarmingsinstallaties oftewel de cv-installaties. Vanaf de cv-ketel gaat het opgewarmde water naar de radiatoren die de warmte afgeven aan de ruimtes waarin deze geplaatst zijn. Op zich een prima systeem alleen het is niet milieuvriendelijk want er wordt nogal wat aardgas verstookt tijdens koude periodes in Nederland.

Een andere oplossing die kan worden ingezet voor de verwarming van woningen is een warmtepomp. Dit kan een aardwarmtepomp zijn gebaseerd op geothermie of een luchtwarmtepomp. Deze beide systemen kunnen warmte winnen en zetten deze warmte doormiddel van een elektrisch aangedreven pomp door naar maximaal ongeveer 55 graden Celsius. Dat is meteen het belangrijkste nadeel van warmtepompen, ze kunnen namelijk niet hele hoge temperaturen bereiken. Bij een aardgasgestookte cv-installatie is dat wel mogelijk. De radiatoren van de conventionele cv-installaties zijn gebouwd om cv-leidingwater met een temperatuur tot ongeveer 80 graden Celsius te verwerken. Daardoor kunnen de conventionele radiatoren in korte tijd enorm veel warmte afgeven.

De conventionele radiatoren zijn echter niet geschikt om aangesloten te worden op een warmtepomp. Daarvoor geven de radiatoren te weinig warmte af. Om die reden moeten lagetemperatuurradiatoren of lagetemperatuurconvectoren gekoppeld aan het leidingsysteem dat naar de warmtepomp gaat. Deze radiatoren zijn speciaal ontwikkeld om leidingwater met een temperatuur van ongeveer 30 tot 35°Celsidus te ontvangen en verwerken. Er zijn echter ook warmtepompen en lagetemperatuurradiatoren die werken met een aanvoertemperatuur van 40 tot ongeveer 45 graden Celsius. Er wordt nog veel ontwikkelt op dit gebied. De conventionele radiator zal echter op den duur uit de woningen moeten. Daarvoor in de plaats kan vloerverwarming worden aangebracht maar op de bovenverdieping van woningen kiest men meestal voor radiatoren. Daarom zullen in de toekomst steeds vaker gecombineerde systemen worden geplaatst met vloerverwarming en lagetemperatuurradiatoren.

Wat is lagetemperatuurverwarming of LTV?

Lagetemperatuurverwarming is een verwarmingstechnologie waarbij de aanvoertemperatuur niet hoger is dan 55 graden Celsius. Daarmee verschilt lagetemperatuurverwarming van bijvoorbeeld een aardgasgestookte centrale verwarming. Cv-installaties die op aardgas draaien hebben een aanvoertemperatuur van 80 graden Celsius of zelfs hogere temperaturen. Het verkrijgen van een dergelijk hoge temperatuur vereist meer energie en dus meer verbranding dan het verkrijgen van een temperatuur van 55 graden Celsius. Daarom is lagetemperatuurverwarming energiezuiniger.

Vloerverwarming of radiatoren
Lagetemperatuurverwarming wordt meestal gekoppeld aan vloerverwarming omdat vloerverwarming in vrij lage temperatuur heeft. Toch is lagetemperatuurverwarming oftewel LTV ook gebruikt worden in combinatie met radiatoren. Dan is er sprake van wandverwarming eventueel in combinatie met vloerverwarming. Voor lagetemperatuurverwarming kan men een aardgasgestookte cv-installatie gebruiken maar een warmtepomp of een hybrideketel is een veel betere en vooral veel duurzamere oplossing. LTV zorgt voor een gelijkmatige verwarming van de woning.

Gelijkmatige verwarming
Dat betekent dat er minder pieken en dalen zijn in de verwarming. Om die reden moet de nachtverlaging worden geminimaliseerd. In plaats van het veel lager zetten van de LTV-installatie in de nacht laat men deze installatie voortdurend op een bepaald niveau aanstaan. Doordat er geen pieken en dalen in de warmtevraag zitten wordt er veel minder energie verbruikt. Daarnaast werkt de verwarmingstechniek veel effectiever omdat de temperatuur constanter is. Een nadeel van LTV is dat het over het algemeen langer duurt voordat de woning een hogere binnentemperatuur krijgt. Men kan niet eenvoudig de ‘kachel’ omhoog draaien om vervolgens binnen korte tijd de vertrekken aanzienlijk te verwarmen. Veel mensen met een aardgasgestookte cv-installatie zijn dat wel gewend. De cv-installatie gaat dan vervolgens ‘loeien’ en wordt veel aardgas verstookt en CO2 uitgestoten. Bij een LTV werkt dit principe niet maar wordt ook veel minder CO2 uitgestoten.

LTV en verwarmingssystemen
LTV kan men combineren met vrijwel alle verwarmingsinstallaties. Zo kan men LTV combineren met HR-ketels maar ook met een warmtepomp. De combinatie met de warmtepomp is in de praktijk het meest natuurvriendelijk. Er zijn verschillende warmtepompen. Zo zijn er warmtepompen die warmte onttrekken uit de aardbodem (aardwarmte) en uit de buitenlucht of ventilatielucht. Uit de aardbodem en de lucht kan wel warmte worden gewonnen maar deze warmte is niet voldoende om een woning echt te verwarmen. Daarom wordt de temperatuur verhoogd door de elektrische warmtepomp.

Elektrische warmtepomp

De elektrische warmtepomp zorgt er voor dat de temperatuur van het cv-leidingwater wordt verhoogd. Er is een duidelijk verband tussen het energieverbruik van de warmtepomp en de temperatuur van de aardbodem en lucht. Als deze aardbodem en lucht een hoge temperatuur hebben hoeft de warmtepomp minder elektriciteit te verbruiken om de gewenste warmte te krijgen. Andersom werkt natuurlijk ook, als men bijvoorbeeld de verwarming laag zet hoeft er ook minder warm water te worden geproduceerd door de warmtepomp. Dat is energiezuiniger. Bij een LTV is de warmtevraag, zoals eerder genoemd, lager waardoor er minder elektrische energie hoeft te worden verbruikt.

Wat is radiatorfolie?

Radiatorfolie is een folie die achter de radiator kan worden aangebracht en de stralingswarmte weer de ruimte in reflecteert. Radiatorfolie wordt aangebracht om zo weinig mogelijk warmte te verliezen aan de achterkant van de radiator. Radiatoren zijn namelijk over het algemeen onder ramen bevestigd aan een muur waarvan de andere kant contact heeft met de buitenlucht en buitentemperatuur. Door radiatorfolie te gebruiken wordt er zo weinig mogelijk warmte afgegeven aan de muur en juist meer afgegeven aan de ruimte die verwarmt wordt.

Door het toepassen van radiatorfolie kan de warmtestraling aan de achterkant van de radiator met 75 tot zelfs 95 procent verminderd worden. Dit percentage is afhankelijk van het soort radiatorfolie dat men gebruikt. Ook moet het radiatorfolie op de juiste manier worden aangebracht om een zo hoog mogelijk rendement te realiseren. Als men het idee achter radiatorfolie wil begrijpen is het belangrijk dat eerst wat algemene informatie wordt verstrekt over de warmteafgifte door radiatoren. Daarover gaat de volgende alinea.

Warmteafgifte door radiatoren
Radiatoren treft men aan in woningen met een centrale verwarming. Een radiator is een onderdeel van een centrale verwarming en bestaat meestal uit één of meerdere panelen die hol zijn en opgevuld worden met cv-leidingwater. Radiatoren stralen warmte uit doormiddel van confectie. Het centrale punt in de centrale verwarming is in feite de cv-ketel. Deze cv-ketel wordt meestal op aardgas gestookt maar er zijn ook woningen die al voorzien zijn van een waterstofketel. Of men nu een waterstofketel heeft of aardgasgestookte cv-ketel het principe van de radiator werkt het zelfde alleen is de brandstof die wordt gebruikt om het cv-water te verwarmen anders.

Vanuit een cv-ketel wordt warm water richting de radiatoren getransporteerd. Met de radiator wordt de warmte van het cv-leidingwater afgegeven aan de omgeving. Dat gebeurd aan twee kanten namelijk de kant van de ruimte en de andere kant die richting de muur is gericht. De zijde die naar de ruimte is gericht is volledig functioneel maar de kant die richting de muur is gericht verwarmt ook voor een deel de muur en de ramen die daar boven zijn geplaatst.

Het nut van radiatorfolie
Door de warmteafgifte op de muren en de ramen gaat veel warmte verloren. Daarom kan radiatorfolie worden aangebracht zodat de warmte van de radiator zo weinig mogelijk op de muur wordt overgedragen en zoveel mogelijk wordt gereflecteerd richting de radiator zelf zodat het in de lucht van de ruimte wordt gebracht. Door radiatorfolie te gebruiken wordt er minder warmte verspilt. Omdat de warmte beter benut wordt is de ruimte sneller warm en hoeft de cv-installatie minder aardgas of waterstof (indien gebruik wordt gemaakt van een waterstofketel) te verstoken. Naast energiezuinigheid wordt er dus ook geld bespaard en minder CO2 uitgestoten.

Standaard radiatorfolie en hr-radiatorfolie
Er zijn verschillende soorten radiatorfolie op de markt verkrijgbaar. Men zou onderscheid kunnen maken tussen standaard radiatorfolie en hr-radiatorfolie oftewel hoogrendement radiatorfolie. Standaard radiatorfolie vermindert de warmtestraling naar de buitenmuur tot 75 procent en speciaal hr-radiatorfolie vermindert de warmtestraling met ongeveer 95 procent. Er is ook onderscheid in de manier waarop men radiatorfolie aanbrengt. Een groot deel van de radiatorfolie wordt bijvoorbeeld direct met magneten aan de radiator vastgezet. Weer andere mensen plakken de radiatorfolie op de muur recht achter de radiator. Radiatorfolie die met magneetjes wordt vastgezet is het meest populair omdat dit het makkelijkste is en er voor zorgt het minste warmteverlies. Daarnaast is radiatorfolie met magneetjes ook vrijwel geheel uit het zicht waardoor het ook vanuit esthetisch oogpunt de beste keuze is.

Kan een aardgasgestookte cv-ketel omgebouwd worden tot waterstofketel?

Nederland zal de komende jaren afscheid gaan nemen van aardgas als verwarmingsbron. In plaats daarvan worden andere energiebronnen aangewend die duurzamer zijn. Dit wordt ook wel de energietransitie genoemd. Waterstof wordt binnen deze energietransitie steeds vaker genoemd als vervangende brandstof voor aardgas. Dat betekent dat men in de toekomst geen aardgasgestookte cv-ketels gaat gebruiken maar zogenaamde waterstofketels. Een aantal vragen kunnen dan ontstaan.

Allereerst de vraag of waterstof wel gebruikt kan worden in een cv-installatie. Het antwoord op deze vraag is ‘ja’. Waterstof kan worden gebruikt voor een cv-installatie alleen moet men dan wel een andere ketel gebruiken. De waterstofketel is speciaal ontworpen voor het verstoken van waterstof in een cv installatie. Dan is er natuurlijk nog de vraag of een aardgasgestookte cv-installatie kan worden omgebouwd tot waterstofketel. Deze vraag wordt in de volgende alinea behandeld.

Aardgasgestookte cv-ketels ombouwen tot waterstofketels

Aardgas is een fossiele brandstof en waterstof is een brandbaar gas dat men kan produceren. Beide brandstoffen kunnen worden gebruikt om cv-leidingwater te verwarmen. Toch is er wel een duidelijk verschil. Zo heeft waterstof een hogere verbrandingssnelheid dan aardgas. Dat is een aspect dat er voor zorgt dat men een aardgasgestookte cv-ketel niet kan gebruiken voor het verstoken van waterstof. Er zullen een aantal componenten moeten worden veranderd.

Componenten vervangen
Allereerst moeten de branders van de cv-ketel worden vervangen door branders die zijn ontworpen voor het verstoken van waterstof. De dichtheid van waterstof is ook anders evenals de vlamtemperatuur die hoger is. Om die reden moet de gebruikelijke aardgasgestookte cv-ketel verschillende aanpassingen ondergaan. Dat zorgt er voor dat het in de toekomst bijna ondoenlijk is om alle aardgasgestookte cv-ketels om te bouwen tot waterstofketels. Om die reden worden steeds vaker ketels in woningen gebouwd die voor aardgas en waterstof geschikt zijn. Deze ketels zijn alvast geplaatst voor het geval we in Nederland geen aardgas meer gaan gebruiken maar waterstof.

Is een waterstofketel de oplossing?
Toch is het nog maar de vraag of waterstof daadwerkelijk gebruikt gaat worden als vervangende brandstof voor aardgas om woningen te verwarmen. Om die reden wordt nog gewacht met de grote klus om alle woningen in Nederland te voorzien van een cv-ketel die ook als waterstofketel kan worden gebruikt. Het grote voordeel is wel dat er niet heel veel aanpassingen hoeven te worden gedaan aan het aardgasleidingnetwerk. In principe zou men ook door deze leidingen waterstof naar waterstofketels kunnen transporteren. Toch is waterstof niet de perfecte oplossing. Aardwarmte en warmtepompen zijn veel betere oplossingen omdat deze duurzamer zijn en woningen zelf in hun eigen energie kunnen laten voorzien zoals bij nulwoningen, balanswoningen en passiefhuizen het geval is.

Proef met waterstofketels

Verschillende installatiebedrijven doen in Nederland echter al mee aan projecten waarin woningen worden gebouwd die doormiddel van waterstof verwarmd worden. Deze projecten kunnen een voorproefje zijn van de toekomst. Door projecten te bouwen met waterstofketels raken mensen meer met het idee vertrouwt en kunnen ze in de toekomst hun ervaringen met waterstofketels delen in de social media. Dat kan er voor zorgen dat de acceptatie en populariteit van waterstofketels toeneemt.

Waaruit bestaat een geothermie installatie?

Geothermie is aardwarmte en kan worden aangewend als verwarmingsbron of indirect als energieleverancier worden gebruikt waarbij de aardwarmte bijvoorbeeld wordt omgezet in elektrische energie. Geothermie is een effectieve alternatieve energiebron omdat er bij deze installaties nauwelijks CO2 vrij komt in de atmosfeer. Dat maakt geothermie veel milieuvriendelijker dan bijvoorbeeld aardgas. Voordat met een geothermie-installatie gaat bouwen moet met een grondig onderzoek doen. Zo moet men een goed beeld hebben van de aardbodem en de aardlagen waarin warm grondwater aanwezig is. Als men dit in kaart heeft gebracht en de uitkomst interessant genoeg is, kan men gaan bouwen. Een geothermie-installatie bouwt men niet zomaar. Een dergelijke installatie kost miljoenen en moet daarom zorgvuldig worden gebouwd door professionele bedrijven. Een geothermie installatie bestaat uit een aantal onderdelen. Deze onderdelen zijn hieronder in een aantal alinea’s beschreven.

Putten
Allereerst zijn er twee schachten nodig die ook wel putten worden genoemd. Deze putten worden met een grote boorinstallatie geboord en zijn ongeveer 2 kilometer lang. Op 2 kilometer diepte is de aardwarmte ongeveer 60 tot 80 graden Celsius. De put wordt tot onder het grondwater geboord. Er moet dus rekening worden gehouden met de grondwaterstand voordat men gaat boren. Het warme water wordt uit de put omhoog gepompt.

Het is natuurlijk wel belangrijk dat de putten of schachten niet in elkaar storten tijdens het oppompen van het warme grondwater. De ondergrondse druk is hierbij een belangrijke factor. Deze druk kan er voor zorgen dat de schachten in elkaar gedrukt worden. Dat moet worden voorkomen en daarvoor worden buizen geplaatst in het boorgat van de put. Deze buizen worden vervolgens vastgezet met cement. Op die manier zijn de schachten verankert.

De uiteinden van schachten of putten zijn onder de grond ongeveer 1 tot 2 kilometer van elkaar verwijderd. Dat is noodzakelijk want via de ene put wordt warm water opgepompt en via de andere put wordt koud of afgekoeld water weer naar beneden gepompt. Dit koude water wordt vervolgens weer opgewarmd door de aarde en het overige grondwater zodat het weer opgewarmde water naar boven gehaald kan worden in de eerst schacht. Zo ontstaat er een circulair systeem waardoor het volume aan grondwater gelijk blijft en bodemdaling wordt voorkomen of geminimaliseerd.

Warmtewisselaar

Het opgepompte warme water stroomt door buizen in een warmtewisselaar. In deze warmtewisselaar komt het warme grondwater in contact met het water van het verwarmingssysteem. Dit water wordt door het grondwater verwarmt. Er vindt uitwisseling van warmte plaats vandaar de term warmtewisselaar. Het opgewarmde water stroom uit de warmtewisselaar naar de verwarmingssystemen van gebouwen, utiliteit en woningen. Een pomp zorgt er voor dat het afgekoelde grondwater weer naar beneden wordt gepompt via de juiste put. Daardoor komt het afgekoelde grondwater weer op dezelfde diepte waar het ook vandaan werd gepompt via de andere put.

Pompen
In de alinea’s hiervoor is een paar keer het woord ‘pomp’ gebruikt. Een geothermische installatie kan niet zonder een paar pompen waarmee het water wordt opgepompt uit de aardbodem en teruggepompt naar de oorspronkelijke diepte. Deze pompen worden net als de warmtewisselaar in een gebouw geplaatst van ongeveer twintig bij twintig meter. Hierin zijn vaak ook filters geplaatst voor het filteren van het grondwater.

Ontgassingsinstallatie
Samen met het grondwater kan ook aardgas naar boven komen. Dit brengt extra risico’s met zich mee in de vorm van brandgevaar en explosiegevaar. Om die reden wordt er meestal een ontgassingsinstallatie met een ontgassingstank. Dit is een veiligheidsvoorziening. Als er aardgas aanwezig is kan er ook een noodfakkel worden aangebracht die er voor zorgt dat het aardgas wordt afgefakkeld.

Technische ruimte
Tot slot is er nog een technische ruimte nodig voor het uitvoeren van revisie, reparatie en onderhoud. Een geothermie installatie heeft net als andere grote installaties onderhoud nodig. Vooral de aanwezigheid van aardgas kan voor extra risico’s zorgen waardoor het onderhoud en de reparaties door specialisten moet gebeuren met een werkvergunning en verschillende veiligheidscertificaten.

Geothermie en duurzaamheid

Geothermie is een ander woord voor aardwarmte en wordt steeds vaker genoemd als een goed alternatief voor aardgas. Dat is geen wonder want geothermie is altijd aanwezig en daardoor een onuitputtelijke duurzame energiebron. Veel woningen hebben nog een centrale verwarming waarin aardgas wordt verbrand om warm cv-leidingwater te realiseren. Het verstoken van aardgas staat echter ter discussie vanwege de CO2 uitstoot maar ook vanwege het feit dat aardgas een fossiele brandstof is die niet onuitputtelijk is.

Aardwarmte is onuitputtelijk duurzaam
Aardwarmte is de warmte die de aarde zelf afgeeft en is daardoor onuitputtelijk. Daarvoor moet men echter wel diep in de aardkorst boren. Hoe dieper men in de aardlagen boort hoe hoger de temperatuur wordt. Dat betekent dat men diep moet boren om voldoende warmte te winnen voor verwarmingsinstallaties van woningen en utiliteitscomplexen. Het boren van een schacht kost miljoenen euro’s. De geothermische dieptemaat is een belangrijke factor in de prijs van het boren naar aardwarmte of geothermie.

Geothermische dieptemaat
Aardwarmte wordt naar boven gehaald doormiddel van grondwater. Grondwater bevind zich in verschillende bodemlagen en heeft daardoor ook een verschillende temperatuur. Gemiddeld wordt de temperatuur van de aardbodem 35 °C tot 40 °C hoger naar mate men dieper boort. De diepte waarop men boort naar aardwarmte wordt ook wel de geothermische dieptemaat genoemd. De dieptemaat waarop men op een bepaalde aardwarmte stuit is echter niet in elk land hetzelfde en ook binnen een land verschilt de warmte die men aantreft in de aardlagen. Dat maakt het lastig om een vaste geothermische dieptemaat te bepalen waarop men een bepaald rendement aan geothermie kan aantreffen. Als men in een bepaalde regio gebruik wil maken van aardwarmte zal men daarom eerst een grondig bodemonderzoek moeten doen naar de aardlagen en de aanwezigheid van (warm) grondwater.

Warmteanomalieën
De geothermische dieptemaat oftewel de aardlaag waar een bepaalde aardwarmte wordt aangetroffen is verschillend zoals in de alinea hierboven beschreven is. Dat betekent dat er positieve en negatieve afwijkingen kunnen zijn in de aanwezige warmte. Deze afwijkingen van de standaard noemt men ook wel warmteanomalieën. Deze afwijkingen kunnen bijvoorbeeld ontstaan door lagen met vulkanische activiteit. Denk hierbij aan de geisers op IJsland waaruit kokend heet water naar boven spuit. Dit is een voorbeeld van geothermie waarbij enorm veel heet water vrij komt. Er zijn echter meerdere locaties waar vulkanische activiteit aanwezig is en het water op een redelijk kleine diepte al kokend heet is. Deze anomalieën zijn waardevol voor geothermie. In de geothermie worden deze beschouwd als hoogenthalpie vindplaatsen.

Direct en indirect gebruik van geothermie
Hoogenthalpie vindplaatsen zijn op verschillende locaties in de wereld aanwezig. Deze locaties worden wereldwijd gebruikt als energiebronnen voor het opwekken van elektrische stroom. Dit gebeurd in een geothermiecentrale. Daarbij maakt men bijvoorbeeld gebruik van een warmte-krachtkoppeling (WKK). Dit is echter een vorm van indirect gebruik van geothermie met een hoog rendement. Men kan echter ook direct gebruik maken van geothermie. Daarbij gaat men het warme grondwater direct door een verwarmingssysteem heen pompen.

Aardbodemdaling door geothermie?
Er zijn risico’s verbonden aan het gebruik van warm grondwater. Door grondwater uit de aardbodem te pompen bestaat er een kans dat de aardbodem gaat dalen als het grondwatervolume aanzienlijk afneemt. Daarom gebruikt men bij geothermie vaak installaties waarbij ook weer afgekoeld water teruggepompt wordt in de aardbodem zodat het volume aan grondwater ongeveer gelijk blijft.

Wat is geothermie?

Geothermie is een ander woord voor aardwarmte en is tevens een verzamelnaam voor technologie waarmee warmte uit verschillende aardlagen wordt gewonnen, getransporteerd en gebruikt om gebouwen en andere voorzieningen te verwarmen. Als men het in het kader van de energietransitie heeft over geothermie dan doelt men meestal op installaties waarmee warm grondwater uit diepere aardlagen naar boven wordt gepompt. Dit warme water wordt vervolgens via verwarmingssystemen overgedragen op de omgeving die daardoor wordt verwarmt. Het water wordt bij deze warmteafgifte afgekoeld. Het afgekoelde water wordt vervolgens weer in de aardbodem gepompt via een andere buis. Daar wordt het water weer door de diepere aardlagen verwarmd en mengt het zich met het overige grondwater. Dit wordt vervolgens opgepompt. Op die manier ontstaat in feite een circulair systeem waardoor bodemdaling wordt voorkomen en er ook geen tekort ontstaat aan water.

Wat betekent geothermie?
Het woord geothermie is een samenvoeging van de Griekse woorden geo (dat vertaald wordt met ‘aarde’) en thermos (dat vertaald kan worden met ‘warmte’). Deze vertaling zorgt er voor dat geothermie letterlijk vertaald kan worden met het woord ‘aardwarmte’. Aardwarmte is een energiebron die tot de duurzame energiebronnen wordt gerekend omdat aardwarmte altijd aanwezig is en dus niet opraakt. Aardwarmte is daardoor duurzamer dan fossiele brandstoffen die overigens uit de aardbodem worden gehaald. Echter worden de fossiele brandstoffen verbrand om warmte te realiseren. Bij het verbranden komt echter CO2 vrij en andere schadelijke stoffen zoals fijnstof. Door direct warmte te transporteren zonder brandstoffen te verbranden bespaard men energie en zorgt men er tevens voor dat er geen schadelijke stoffen in het milieu terecht komen. Toch kunnen er wel gassen vanuit de aardbodem naar boven komen tijdens het winnen van warm grondwater. Daar dient men bij de installatie van een geothermische warmtepomp wel rekening mee te houden.

Wat is een veiligheidsventiel of veiligheidsklep?

Een veiligheidsventiel of veiligheidsklep is een beveiligingssysteem dat wordt aangebracht in een toevoerleiding van een apparaat en automatisch opent of sluit wanneer er in het systeem een bepaalde maximumwaarde van temperatuur of druk wordt overschreden. Het veiligheidsventiel zorgt er voor dat het (leiding)systeem niet beschadigd wordt door de opgebouwde druk door de druk (voor een deel) te laten ontsnappen. Het veiligheidsventiel zal bij een te grote druk een deel van het gas of de vloeistof laten ontsnappen uit het systeem. Men heeft het dan over het laten ontsnappen van het ‘drukopbouwende medium’. Ook kan het veiligheidsventiel er voor zorgen dat de toevoer van het medium wordt beperkt waardoor de druk afneemt.
Er worden in systemen verschillende soorten veiligheidskleppen. Deze worden in twee hoofdgroepen ingedeeld namelijk de automatische en gestuurde veiligheidskleppen. Het verschil tussen deze veiligheidskleppen wordt kort toegelicht:

  • Gestuurde veiligheidsventielen worden doormiddel van een alarm in een elektronische besturing geschakeld.
  • Automatische ventielen kunnen zelf de grootheid van een medium meten. Wanneer er sprake is van een overschrijding van de ingestelde grenswaarde zal de klep zich automatisch gaan sluiten. Een voorbeeld van een automatisch ventiel is het overdrukventiel.

Overdrukventiel
Een overdrukventiel is een automatisch ventiel dat zich opent wanneer er een drukverschil tussen een ingang en uitgang wordt gemeten die boven de ingestelde waarde komt. Er is dan sprake van een ‘over’ druk oftewel een teveel aan druk. Een overdrukventiel wordt vaak aangebracht om een systeem te beschermen. Wanneer er teveel druk ontstaat in bijvoorbeeld leidingsystemen bestaat de kans dat gedeelten van het systeem openbarsten of losbreken wanneer de druk niet weg kan komen. Dit is ook het geval bij drukvaten die aangebracht zijn in leidingsystemen. Uiteraard is het belangrijk dat er duidelijke regels worden gehanteerd voor het plaatsen en fabriceren van drukapparatuur. Hiervoor zijn Europese regels opgesteld in de PED-richtlijn (Richtlijn 97/23/EG) en de richtlijn m.b.t. drukvaten van eenvoudige vorm in Richtlijn 87/404/EEG.

Overstortventiel
In centrale verwarmingsinstallaties wordt ook gebruik gemaakt van een veiligheidsventiel. In die installaties heeft men het echter over een overstortventiel. In het overstortventiel is een veer geplaats die de klep gesloten houdt. Deze veer is afgesteld op een druk van drie bar. Wanneer de druk in de cv-leiding boven de drie bar uitkomt zal het overstortventiel er voor zorgen dat er een bepaalde hoeveelheid water uit de cv-leiding zal worden geloosd.
Als water wordt verwarmd zal het uitzetten. Zo zet water van 10 wanneer het verwarmt wordt tot 85 °C uit met ongeveer 3%. In eerste instantie zal de toegenomen druk in de cv-installatie worden opgevangen door een expansievat dat is aangebracht in de installatie. Wanneer het expansievat echter defect raakt dan zal de druk alsnog oplopen. Daarom is een overstortventiel als extra veiligheidsmaatregel aangebracht. Een overstortventiel kan op het riool wordt aangesloten zal men gebruik moeten maken van een trechter.

Wat is een expansievat van een centrale verwarming?

Een expansievat wordt gebruikt in een met vloeistof gevulde installatie om de drukveranderingen te beperken. Zo wordt een expansievat aangebracht in een centrale verwarmingsinstallatie. In een expansievat zijn twee compartimenten aanwezig. Deze compartimenten worden van elkaar gescheiden door een membraan. Van deze twee compartimenten staat één compartiment in contact met het systeem. Dit houdt in dat dit compartiment is gevuld met dezelfde vloeistof als in het systeem wordt gebruikt. In het geval van een centrale verwarming is één compartiment van het expansievat gevuld met cv-leidingwater. Het andere compartiment van het expansievat bevat een samengeperst gas.

Hoe werkt een expansievat?
Een expansievat is een drukvat. Het woord expansie maakt duidelijk dat er ook sprake is van het uitzetten van een stof. In dit geval kan een vloeistof uitzetten en zal dit uitzetten opgevangen moeten worden met een ander soort stof namelijk een gas. Een gas kan men namelijk comprimeren en een vloeistof niet. Het ene compartiment van het expansievat bevat daarom de vloeistof van het systeem en het andere compartiment een gecomprimeerd gas.
Als de druk in het systeem oploopt zal het membraam dat de twee compartimenten van elkaar scheid richting het gas verschuiven. Hierdoor neemt het volume in het systeem toe en wordt het gas samengeperst. Omdat het volume in het systeem toeneemt zal de druk in het systeem afnemen. De zogenaamde voordruk in het expansievat bedraagt 0,5 bar of 1 bar. Er zijn expansievaten met verschillende inhoud op de markt. De inhoud van een expansievat houdt verband met de waterinhoud of vloeistofinhoud van de installatie.

Waar worden expansievaten toegepast?
De meest bekende toepassing van expansievaten is de toepassing in cv-installaties. Een expansievat is een belangrijk onderdeel van een cv-installatie omdat het water in de centrale verwarmingsinstallatie regelmatig wordt verwarmd en vervolgens afkoelt door het in- en uitschakelen van de verwarming. De cv-ketel verwarmt het water van de cv-leidingen en is meestal gekoppeld aan een thermostaat of aan domotica.

Expansievat kapot
De wisselende temperaturen van het cv-leidingwater zorgt voor volumeverschillen en drukverschillen in de cv-installatie. Warm water zet namelijk uit. Het verschil in druk en volume wordt opgevangen door het expansievat. Als het drukverschil echter te sterk varieert door de veranderingen van de watertemperatuur dan kan het expansievat het drukverschil niet meer goed opvangen. Het is mogelijk dat het expansievat dan een kapot membraam krijgt. Dit kan men zelf controleren door met een hard voorwerp te tikken tegen de zijkanten van het vat. Als het goed is hoort men een verschil tussen het tikken tegen de bovenkant van het vat en de onderkant. Als dat niet het geval is zal er geen sprake zijn van twee gescheiden compartimenten. Overigens wordt er naast een expansievat meestal een tweede beveiliging aangebracht tegen overdruk. Dit is de ontlastklep oftewel het overstortventiel. Het overstortventiel is een veiligheidsventiel.

Vormgeving van het expansievat
Wanneer men denkt aan een expansievat dan denkt men meestal aan een rood cilindervormig vat dat naast een cv-ketel hangt. Dit vat is bevestigd aan een opvangsysteem dat aan de muur is vastgemaakt. Dit rode expansievat werd vlak na de Tweede Wereldoorlog ontwikkeld door Johan Wormmeester. Na de oorlog was er weinig geld beschikbaar en moesten technici goed nadenken over een goedkope en effectieve oplossing voor technische vraagstukken. Wormmeester dacht dat het ontwikkelen van een nieuwe mal behoorlijk veel geld zou kosten. Daarom had hij een goedkopere oplossing bedacht namelijk twee pannen op elkaar. Deze twee pannen werden tegen elkaar gehouden door een ring. In het midden van deze twee helften zit een rubberen membraan vastgeklemd. De bovenste helft van het expansievat is gevuld met het cv-leidingwater en de onderste helft met stikstofgas. Het water bovenste helft van het expansievat kan uitzetten wanneer de cv-ketel in werking treed. Het stikstofgas wordt dan in elkaar gedrukt. Wanneer de cv-ketel afslaat zal het membraan langzaam weer naar boven bewegen en zal het stikstof gas gaan uitzetten.

Voordelen van een pelletketel ten opzichte van een gasgestookte cv-installatie

Pelletketels worden tegenwoordig steeds vaker toegepast in een centrale verwarmingsinstallatie. Soms verward men het begrip pelletketel wel met het begrip pelletkachel. Er is echter een verschil tussen een pelletketel en een pelletkachel. Een pelletketel maakt namelijk onderdeel uit van een cv-installatie en een pelletkachel kan meer worden beschouwd als een autonoom verwarmingssysteem zoals een houtkachel of openhaard alleen is een pelletkachel veel milieuvriendelijker. In deze tekst wordt echter een pelletketel van een cv-installatie vergeleken met een gasgestookte ketel van een cv-installatie.

Waarvoor worden ketels gebruikt in een cv-installatie?
In feite worden cv-ketels gebruikt voor het verwarmen van leidingwater van een cv installatie. Dit houdt in dat ketels brandstof verbranden zodat er hitte ontstaat waarmee het water van een cv-installatie kan worden verwarmd. Een ketel is een centraal punt waar het water wordt opgewarmd en waar vandaan het water naar de radiatoren wordt getransporteerd. In de radiatoren wordt de hitte van het opgewarmde water afgestaan aan de omgeving. Daardoor wordt de omgeving warmer maar het cv-leidingwater kouder.

Het afgekoelde cv-water stroomt weer naar de cv-ketel waar het water door de verbranding van een brandstof weer wordt verhit en naar de radiatoren wordt getransporteerd. Dit is een cyclisch en gesloten systeem. Echter de brandstof moet wel voortdurend toegevoerd worden. De duurzaamheid van de cv-installatie heeft met de brandstof te maken maar ook met het zogenaamde rendement dat de cv-installatie weet te behalen uit de brandstof. Er moet namelijk zo weinig mogelijk energie verloren gaan. Dit houdt in dat er een optimale warmteoverdracht moet plaatsvinden en zoveel mogelijk van de brandstof moet worden omgezet in energie. Juist deze aspecten zijn belangrijk als je een afweging wilt maken of je een pelletketel wilt gebruiken of een gasgestookte ketel.

Voordelen van een pelletketel
Het grote voordeel van een pelletketel is dat deze milieuvriendelijker is dan een gasgestookte ketel van een cv-installatie. Pelletketels verstoken houtpellets van kaprijpe bomen die als ze zouden verrotten evenzogoed CO2 zouden uitstoten. Daarom wordt een pelletinstallatie als redelijk energieneutraal beschouwd. Verder heeft een pelletketel een hoog rendement van wel 85 procent volgens de meeste leveranciers van dit verwarmingssysteem.

Een ander belangrijk voordeel is dat men niet afhankelijk is van een gasaansluiting (tenzij men nog op aardgas kookt). Veel woningen en utiliteitscomplexen zijn afhankelijk van een dergelijke aansluiting. Hierdoor zijn deze gebouwen altijd afhankelijk van de levering van aardgas en juist dat zal steeds moeilijker worden. Vooral nu het kabinet (terecht) heeft besloten om minder (laagcalorisch) aardgas te produceren uit de Groningse gasvelden komt er minder laagcalorische aardgas beschikbaar. De overheid staat nu voor de keuze of ze kopen hoogcalorisch aardgas over de grens en passen alle gas-verbruikende installaties aan of ze gaan mensen stimuleren om meer alternatieve verwarmingssystemen en brandstoffen te gebruiken. In dat laatste geval zullen pelletketels, biomassaketels en pelletkachels alleen maar meer worden gebruikt.

Verder zorgen ook de doelstellingen met betrekking tot de CO2 reductie er voor dat pelletkachels populairder of zelfs noodzakelijker worden. Dat heeft tot gevolg dat overheden doormiddel van subsidies er alles aan zullen doen om pelletkachels en pelletketels zo goedkoop mogelijk te maken van consumenten. Het belangrijkste nadeel van pelletketels is namelijk dat ze nog relatief nieuw op de markt zijn en daardoor redelijk prijzig zijn. Ook moet men er rekening mee houden dat er voortdurend nieuwe houtpellets moeten worden aangevoerd. Dat kan logistieke problemen met zich meebrengen. Een bigbag pellets moet ook geleverd kunnen worden en dat vereist transport. Als al deze drempels worden overwonnen en pelletketels meer worden ingeburgerd in de verwarmingstechniek zullen steeds meer mensen kiezen voor een pelletketel.

Wat is een pelletketel of biomassaketel?

Pelletketels of biomassaketels zijn onderdelen van een centraal verwarmingssysteem oftewel een cv-installatie. De meeste cv-installaties werken op aardgas en zijn daarvoor voorzien van een gasgestookte cv-ketel. Er bestaan echter ook ketelsystemen die geen aardgas verbranden maar biomassa. Om die reden spreekt men van een biomassaketel. De benaming pelletketel is afgeleid van houtpellets of andere pellets die gemaakt zijn van cellulose en worden gebruikt als brandstof in verwarmingssystemen.

Pelletketels zijn milieuvriendelijk
Omdat pelletketels als milieuvriendelijker worden beschouwd dan de reguliere gasgestookte cv-ketels worden pelletketels steeds populairder. Vooral nu men tracht woningen en bedrijfspanden (utiliteit) gasvrij te maken worden pelletketels steeds vaker toegepast als verwarmingssysteem in nieuwbouwwoningen en utiliteitscomplexen.

Brandstoffen voor pelletketels
Pelletketels worden net als pelletkachels gestookt met pellets die gemaakt zijn van natuurlijke materialen. Over het algemeen worden in pelletketels houtpellets verstookt. Dit zijn pelletkorrels die gemaakt zijn van houtpoeder dat afkomstig is van kaprijpe bomen. Eventueel kunnen ook houtsnippers worden gebruikt en andere plantenresten zoals artisjokresten, olijfpitten, stro en miscanthus. Over het algemeen is de beschikbaarheid en het rendement van andere cellulose pellets minder gunstig dan het rendement van houtpellets daarom wordt in de praktijk vaak gekozen voor houtpellets als brandstof voor pelletketels.

Hoe werkt een pelletketel?
De pellets worden in het reservoir van de pelletketel gebracht. Vanuit dit pelletreservoir worden de pellets doormiddel van een wormschroef in de haard gebracht. Daar worden de pellets verbrand en word de warmte overgebracht op het cv-leidingwater.

Pelletketels geven niet direct warmte af aan de omgeving in plaats daarvan wordt de warmte die ontstaat door de verbranding van pellets afgegeven op het leidingwater van de centrale verwarmingsinstallatie. Dit warme water wordt vervolgens getransporteerd naar de radiatoren die zijn aangesloten op de cv-leidingen.

Pelletketel of pelletkachel
Naast pelletketels zijn er ook pelletkachels. In tegenstelling tot een pelletketel geven pelletkachels wel direct warmte aan de omgeving af. Pelletkachels worden niet gebruikt voor het verwarmen van cv-leidingwater. In plaats daarvan worden pelletkachels gebruikt als lokale verwarming van de ruimte waarin ze zijn geplaatst. Pelletketels worden net als gasgestookte cv-ketels vaak in een aparte ruimte geplaatst die niet beslist verwarmd hoeft te worden zoals een bijkeuken of garage. Het is wel belangrijk dat de toevoer van pellets goed kan plaatsvinden bij een cv pelletketel omdat deze voortdurend pellets moet verbanden om de cv installatie in werking te houden. De overeenkomst een pelletkachel en pellet

Zijn pellets milieuvriendelijker dan andere brandstoffen?

Pelletkachels zijn populair. Steeds meer mensen overwegen om een pelletkachel te gebruiken als verwarmingsbron. Omdat pelletkachels nog niet echt ingeburgerd zijn als verwarmingssysteem stellen veel mensen vragen over deze nieuwe vorm van verwarming. Op internet zijn veel websites te vinden die het onderwerp pelletkachel behandelen. Naast pelletkachels heeft men het ook wel over pelletketels.

Pelletkachel of pelletketel
In feite is een pelletketel een biomassaketel die wordt gebruikt voor een centrale verwarmingsinstallatie. Daarom heeft men het ook wel over een pellet cv-ketel. Hierin worden houtpellets verstookt om vervolgens Cv-water te verwarmen. Dit water stroomt naar radiatoren in principe is dit hetzelfde systeem als een gasgestookte cv-installatie alleen wordt bij een pelletketel een ander type ketel gebruikt en een andere brandstof namelijk houtpellets. Pekketketels of biomassaketels worden naast verwarming ook wel gebruikt voor warm water. In dat geval spreekt men ook wel over een combisysteem.

Pelletkachels zijn het beste te vergelijken met houtkachels of een open haard. Dat komt omdat pelletkachels rechtstreeks warmte overbrengen op de omgeving net als een open haard. Wat hierbij opvalt is dat pelletkachels vooral efficiënt zijn in gebruik omdat het rendement zo hoog is van deze vorm van verwarming. Een hoog rendement zorgt er voor dat pelletkachels milieuvriendelijker zijn dan verschillende andere verwarmingsbronnen. Een pelletkachel is in ieder geval een stuk milieuvriendelijker dan een houtkachel of openhaard. Echter is een pelletkachel wel minder sfeervol.

Waarvan worden pellets gemaakt?
Pellets worden gemaakt van hout daarom noemt men pellets ook wel houtpellets. Deze houtpellets worden gemaakt van houtstof dat geproduceerd wordt van zogenaamde kaprijpe bomen. Wanneer kaprijpe bomen niet gekapt zouden worden maar gewoon in de natuur zouden blijven staan om weg te rotten zou er ook veel Koolstofdioxide uitgestoten worden. Dit komt omdat bij rottingsprocessen in de natuur ook een bepaalde hoeveelheid CO2 vrij komt. Volgens sommige berekeningen zou de CO2 die bij het rottingsproces vrijkomt gelijkwaardig zijn aan de CO2 die vrijkomt bij het verstoken van het hout in een houtkachel of openhaard.

Rendement van houtpellets
Het gaat natuurlijk om de warmte die vrijkomt bij het verstoken van hout. De verhouding tussen de hoeveelheid brandstof en de hoeveelheid warmte wordt ook wel rendement genoemd. Pelletmassa is hierbij een veel efficiëntere brandstof dan gewoon haardhout. Een pelletkachel of pelletketel zet ongeveer 85 procent van de energie uit hout om in warmte. Een open haard zet ongeveer 10 procent van de energie uit hout om in warmte.

Wat is een pelletkachel?

Pelletkachel is een benaming voor een type kachel waarin houtpellets worden verbrand om warmte te creëren. Pelletkachels worden meestal gebruikt voor het verstoken van houtpellets. Daarbij kan de pelletkachel worden gebruikt om lucht te verwarmen maar ook om het water van een centrale verwarmingsinstallatie te verwarmen. In dat laatste geval wordt de warmte die door de verbranding van houtpellets in de pelletkachel ontstaat overgedragen op de radiatoren. Pelletkachels die worden gebruikt voor cv-installaties hebben meestal een groter pelletreservoir dan palletkachels die voor de sfeer worden gebruikt. Er is echter een onderscheid tussen een pelletkachel en een pelletketel die wordt gebruikt voor een cv installatie. Dit onderscheid is in de volgende alinea beschreven.

Pelletketel
Als men een pelletkachel gebruikt voor een cv-installatie dan spreekt men over het algemeen over een pelletketel of een pellet cv-ketel maar de benaming biomassaketel wordt ook wel gebruikt. Net als bij een cv-ketel brengt de pelletketel de warmte niet rechtsteeks over op de omgeving maar wordt eerst cv-leidingwater verwarmt. Dit verwarmde water wordt vervolgens naar radiatoren getransporteerd. De radiatoren geven dan vervolgens de warmte af aan de omgeving. Pelletkachels geven warmte rechtstreeks af aan de omgeving en zijn daardoor vergelijkbaar met een open haard al is het systeem en het rendement anders.

Brandstof voor pelletkachels
Pelletkachels verbranden over het algemeen houtpellets maar ze kunnen ook worden gebruikt om andere producten van cellulose te verbanden zoals olijfpitten, artisjokresten, stro, en miscanthus. Omdat de verbrandingseigenschappen van deze andere cellulose-producten minder gunstig zijn dan die van houtpellets worden in de praktijk voornamelijk houtpellets gebruikt in pelletkachels. Er zijn ook bepaalde varianten van pelletkachels die geschikt zijn voor het verbranden van brandstoffen in korrelvorm. Hierbij kun je denken aan mais en pitten van bijvoorbeeld kersen en olijven. De meeste palletkachels die zijn uitgerust met een raam kijken wel een beetje op houtkachels alleen zijn ze wel veel minder sfeervol.

Hoe werkt een pelletkachel?
De werking van een pelletkachel is niet complex. De pelletkachel bevat een pelletreservoir die gevuld is met pellets die over het algemeen bestaan uit korrels van samengeperst hout (cellulose). Vanuit het pelletreservoir worden de pellets op een mechanische manier getransporteerd naar de vuurkorf. Dit gebeurd bijvoorbeeld doormiddel van een wormschroef die de pellets met een draaiende beweging naar de vuurkorf maalt.

In de vuurkorf is een gloeispiraal geplaatst die zorgt er voor dat de pellets worden aangestoken. Daarvoor moet ook de luchttoevoer gedoseerd worden geregeld. Pelletkachels zijn uitgerust met regeltechniek die er voor zorgt dat de aanvoer van de pallets en de luchttoevoer op elkaar zijn afgestemd. Dit regelsysteem is elektronisch en optimaliseert het verbrandingsproces en de veiligheid. Het regelsysteem bevat temperatuursensoren en druksensoren. Ook zorgt het regelsysteem er voor dat een zo hoog mogelijk rendement behaald.

Verder worden de rookgassen doormiddel van een ventilator via een rookkanaal naar buiten geblazen. Er zijn echter ook pelletkachels die geen ventilator bevatten. Deze werken bijvoorbeeld op basis van convectiewarmte en stralingswarmte waarbij er een bepaalde trek optreed. Dit effect is ook aanwezig in de schoorstenen van openhaarden.

Werking pelletketel
Pelletketels zijn meestal geplaatst in een garage of andere ruimte waarbij de pelletketel in feite dezelfde functie heeft als een cv-ketel. Alleen moet men er bij een pelletketel wel rekening mee houden dat er een grotere toestroom van pellets nodig is om de pelletketel effectief te gebruiken om een woning of ander gebouw te verwarmen met biomassa. In plaats van aardgas wordt in een biomassaketel of pelletketel houten pellets of houtsnippers verstookt om cv-leidingwater te verwarmen. De pelletketel zelf wordt hierbij niet heel erg warm omdat dit warmteverlies zou betekenen. Doelstelling van de pelletketel is het zo effectief mogelijk verbrandingswarmte overbrengen op het leidingwater van de cv-installatie. De daadwerkelijke verwarming van de woning vindt plaats doormiddel van radiatoren die gevuld zijn met het warme leidingwater dat afkomstig is van de pelletketel.

Rendement pelletkachel
Pelletkachels hebben meer rendement dan een traditionele houtkachel of openhaard. Veel fabrikanten van pelletkachels beweren dat ze een rendement hebben van 80-97%. Dit is een zeer hoog rendement waardoor pelletkachels een efficiënte en populaire verwarmingsinstallatie zijn. Ter vergelijking wordt in een openhaard maar 10 procent van de energie uit hout omgezet in warmte. De overige energie wordt omgezet in vuur en as. Uiteraard is het rendement wel afhankelijk van de manier waarop men met de pelletkachel of een pelletketel omgaat. Als men het regelsysteem op de juiste manier hanteert kan er een hoog rendement ontstaan en is een pelletkachel of pelletketel duurzamer en veiliger dan bijvoorbeeld een openhaard.

Tips voor alternatieve verwarming van een woning

In Nederland heeft de overheid bepaald dat men vanaf 2050 geen CO2 meer mag uitstoten uit woningen. Dit houdt in dat vanaf dat jaar woningen niet meer doormiddel van gas verwarmt mogen worden. In 2017 blijkt echter nog 95% van alle woningen in Nederland te worden verwarmd doormiddel van verbranding van aardgas. Een groot deel van de woningen in Nederland is voorzien van een cv-installatie.

Daarbij wordt aardgas verwarmd om het cv-water te verwarmen dat door de leidingen loopt naar de radiatoren. Voor 2050 moet men deze installaties vervangen voor andere verwarmingstechnieken waarmee de CO2 uitstoot beperkt wordt naar nul procent. Hieronder staan een aantal tips waardoor men een woning energiezuiniger kan maken. Deze tips heeft technisch werken ontvangen van Floris Geessinck van ts24.nl.

Verwarmen doormiddel van elektrische vloerverwarming
Bij het verbranden van aardgas komt CO2 vrij maar voor het opwekken van elektriciteit kan men hernieuwbare energiebronnen zoals windkracht en zonlicht aanwenden. Daarom kan men ook elektriciteit gebruiken als duurzame energieleverancier voor verwarming. Elektrische vloerverwarming is in opkomst. Op dit moment gebruikt men elektrische vloerverwarming vooral voor kleine ruimten in een woning zoals een badkamer of toilet.

Doordat elektrische vloerverwarming verder is ontwikkeld kan men nu ook grote oppervlakken doormiddel van deze verwarmingstechniek verwarmen. Voordat men elektrische vloerverwarming aanlegt moet men echter wel de vloer goed isoleren. Elektrische vloerverwarming is vooral effectief onder harde vloeren die gemaakt zijn van keramische tegels en natuursteen. Ook een gietvloer of een vloer gemaakt van vinyl is effectief voor elektrische vloerverwarming.

Inverter airconditioning
Een inverter airconditioning kan naast koeling ook worden gebruikt als verwarming. Deze aircosystemen creëren zelf geen warmte maar verplaatsen warmte. Het koelmiddel kan warmte opnemen en onttrekken aan een ruimte. Met behulp van een pomp wordt het koelmiddel getransporteerd naar een buitenunit. Daar wordt de warmte afgestaan aan de buitlucht. De airco-installatie maakt dus zelf geen koele lucht maar transporteert warme lucht naar buiten. Feitelijk verwarmt men doormiddel van een airco-installatie de buitenlucht.

Als men de pomprichting veranderd kan men een airconditioning ook gebruiken als verwarming. Daarbij wordt juist warmte onttrokken aan de buitenlucht om de woning te verwarmen. Ook wanneer het buiten 10 graden vriest kan men uit deze lucht nog warmte onttrekken doormiddel van airconditioning. Men kan namelijk in vriesinstallaties de temperatuur ook laten zakken tot min 20 graden Celsius door warmte te onttrekken. In feite wordt dit proces omgekeerd wanneer men een airconditioning wil gaan gebruiken als verwarming. Doormiddel van een airconditioning kan men bovendien de luchtvochtigheid beheersen in een bepaalde ruimte. Door de jaren heen zijn airconditioninginstallaties steeds moderner vormgegeven waardoor ze ook nog een sieraad kunnen vormen voor een woning of bedrijfspand.

Zonneboiler en zonnepanelen
Zonlicht kan naast het opwekken van elektriciteit ook worden gebruikt als bron van verwarming. In dat geval maakt men gebruik van een zonneboiler in combinatie met zonnepanelen.  De zonnepanelen vangen het zonlicht op dit wordt omgezet in warm water in de zonneboiler. Op die manier verkrijgt men warm water zonder dat men aardgas hoeft te verstoken.

Kristallisatie-energie
Een minder voorkomende vorm van verwarming is verwarming die gebaseerd is op kristallisatie-energie. Hierbij worden grote hoeveelheden water ingevroren in een betonnen tank. De energie komt vrij tijdens de verandering van water in ijs. Hierbij treed kristallisatie op en de warmte-energie die hierbij vrij komt wordt in verschillende stappen doormiddel van een warmtepomp aan het ijsreservoir onttrokken. Het water wordt gekoeld tot 0 graden Celsius. De faseverandering van het vloeibare water in het solide ijs levert het meeste energie op. De warmtepomp gebruikt de warmte die vrijkomt om de ruimten van een gebouw te verwarmen. In de zomer kan men dit proces omkeren en kan men de ruimten van een gebouw juist koelen door de ijsopslag.

Warmte van servers
Als computers actief worden gebruikt worden delen daarvan heel warm, hierbij kun je denken aan de processor. Servers zijn grote computers van bedrijven of instelling. Deze computers verwerken veel data en worden daardoor heel warm. De warmte van deze servers kan worden gebruikt als verwarmingsbron. Deze technologie is nog in de beginfase het is nog onduidelijk of de warmte van servers effectief gebruikt kan worden als verwarmingsbron voor ruimten van gebouwen.

Tot slot
De hierboven genoemde tips om een woning CO2 neutraal te verwarmen zijn afkomstig van Floris Geessinck van ts24.nl. Er zijn echter nog veel meer technologieën die geschikt zijn om woningen te verwarmen op een CO2 neutrale manier. Denk hierbij aan warmte en koude opslag.

Ook vergistingssystemen en stadsverwarming kunnen worden gebruikt. Bij de laatste vorm van verwarming wordt wel indirect CO2 uitgestoten door vuilverbrandingsinstallaties. Het is belangrijk dat warmte niet verloren gaat maar juist wordt hergebruikt. Niet alleen het opwekken van warmte op een duurzame manier is belangrijk, men moet ook zorgen dat de warmte de woning niet verlaat. Een goede isolatie is daarom van groot belang.