Renoveren is een veelbesproken thema en dat belooft de komende jaren alleen maar toe te nemen. Zeker in ons land is het merendeel van de gebouwen toe aan een doorgedreven renovatie.

Bij renovatieprojecten denken we in eerste instantie aan het optimaliseren van de gebouwschil. Daarna gaan we over naar het technische gedeelte van het gebouw. Hoe gaan we ons gebouw verwarmen, eventueel koelen, ventileren, hoe sanitair warm water aanmaken,… ?

Als we ons toespitsen op het luik centrale verwarming en aanmaak van sanitair warm water, wordt dit vaak afzonderlijk behandeld en los van het gebouw gezien. Alsof het gebouw maar toevallig een centrale verwarmingsinstallatie bevat. En daar loopt het vaak fout, want het gebouw kan je niet los zien van de centrale verwarming en vice versa.

Inzoomen op de renovatie van een verwarmingsinstallatie

 

We kunnen een verwarmingsinstallatie heel eenvoudig definiëren als het geheel van drie hoofdcomponenten: een bron, een afgifte en leidingwerk.

 

  1. De bron van een verwarmingsinstallatie kan bestaan uit alles wat warmte kan aanmaken: ketels, thermische zonnepanelen, warmtepompen, warmtekrachtkoppelingen, warmtenetten, …
     
  2. Onder het onderdeel afgifte verstaan we alles in een installatie dat de opgewekte warmte kan afgeven. Deze afgiftelichamen bestaan in allerlei vormen: radiatoren, convectoren, warmtewisselaars, vloerverwarming, betonkernactivering...
     
  3. Het leidingwerk ten slotte maakt de hydraulische verbinding tussen bron en afgifte. Daarbij maken we gebruik van buismaterialen zoals staal, koper, kunststof, meerlagensystemen,…
     

Bij het begin van de renovatie van een verwarmingsinstallatie spreken we het meest over de bron en de afgifte. Het merk en type van bijvoorbeeld de verwarmingsketel, het uitzicht van de radiatoren en het beoogde rendement zijn de voornaamste criteria. We spreken nauwelijks over het leidingwerk. Hoe brengen we de opgewekte warmte naar de afgiftelichamen? In een verwarmingsinstallatie is water de energiedrager doorheen het volledige systeem. Water is daarvoor ook uitermate geschikt omdat het veel energie kan opslaan. Maar het water heeft één erg vervelende eigenschap: het doet waar het zin in heeft. Water zal altijd de weg van de minste weerstand opzoeken doorheen de verwarmingsinstallatie. Het is niet omdat we op ons hydraulisch principeschema aanduiden waar we welke hoeveelheid water willen hebben dat het in de werkelijkheid ook zo zal gebeuren. We moeten er dus voor zorgen dat we de theorie in de praktijk kunnen brengen.

 

Einddoel hydraulisch ontwerp

 

Om dit te kunnen realiseren moeten we nagaan wat het einddoel is van het hydraulisch ontwerp dat voorafgaat aan de renovatie.

 

  1. We willen de opgewekte energie - de warmte - zo effectief en efficiënt mogelijk afgeven.
  2. Daarbij willen we eveneens het geheel van de installatie op elkaar afstemmen, enerzijds het thermisch vermogen en anderzijds het temperatuurregime.
  3. En als laatste willen we zorgen voor een stabiele temperatuurregeling.

 

Op elk van bovenstaande punten gaan we nog even wat dieper in.

 

1.      De opgewekte energie zo effectief en efficiënt mogelijk afgeven

Stel dat we voor het aanmaken van het warm water gebruikmaken van een gasketel. Dan willen we een maximale hoeveelheid warmte kunnen creëren met een minimale hoeveelheid gas. De meeste hedendaagse ketels slagen daar heel goed in. Daarnaast is het ook van groot belang dat we tussen bron en afgifte zo weinig mogelijk van de energie/warmte verliezen. Bij veel installaties loopt het daar niet goed. Een groot deel van de opgewekte warmte komt op plaatsen in de installatie waar het niet moet zijn of in te grote hoeveelheden en op andere plaatsen is er een tekort aan warmte. Dus het rendement van de verwarmingsketel gaat helemaal teniet. Dat moeten we vermijden.

 

2. De installatie op zijn geheel afstemmen op elkaar

 

- het thermisch vermogen tussen bron en afgifte
Dit wil zeggen dat we een bron kiezen die een thermisch vermogen kan opwekken die in grote lijnen overeenkomt met het thermisch vermogen van het afgiftesysteem. Stel dat we een afgiftesysteem nodig hebben van 100kW voor het compenseren van de warmteverliezen en een aanmaak van sanitair warm water van 250kW. In totaal hebben we een thermisch vermogen van 350kW nodig. Daarvoor kiezen we een verwarmingsbron van bijvoorbeeld 350kW. We gaan dus geen verwarmingsbron kiezen van bijvoorbeeld 700kW zoals we ook geen verwarmingsbron gaan kiezen van slechts 150kW. Bron en afgifte moeten ongeveer gelijk zijn.
 

- het temperatuurregimes tussen bron en afgifte

Dit wil zeggen dat het temperatuurregime dat we kiezen voor de bron gelijk moet zijn aan het temperatuurregime van het afgiftesysteem. Wensen we te werken met verschillende temperatuurregimes, dan zullen we hydraulisch een aantal zaken extra moeten inbouwen. Want water dat we aanmaken aan een regime van bijvoorbeeld 70/50°C zal niet uit zichzelf veranderen naar een regime van bijvoorbeeld 35/30°C voor een vloerverwarmingssysteem.

 

3. Een stabiele temperatuurregeling

Kort door de bocht kunnen we onze verwarmingsinstallatie herleiden tot een temperatuurregeling. We maken warmte aan en geven die af aan een ruimte in functie van een gewenste temperatuur. Om het thermisch comfort zo hoog mogelijk te houden wensen we de afwijking tussen de onder- en bovengrens van die gevraagde temperatuur zo klein mogelijk te houden. Om dat te realiseren is het van cruciaal belang dat het water op de plaatsen komt waar het moet zijn en in de juiste hoeveelheden. Is dat niet het geval, dan krijg je dat regeltechnisch nooit volledig opgelost. De basis van elke verwarmingsinstallatie is water en het moet hydraulisch allemaal kloppen om optimaal te kunnen functioneren.

 

 

Renovatie van een appartementsgebouw

Na alle theorie: tijd voor wat praktijk.

Laat ons vertrekken van een bestaande verwarmingsinstallatie opgesteld in een centrale stookplaats met twee gasgestookte verwarmingsketels in cascade. Deze verwarmingsketels voeden via een collector twee hoofdkringen, nl. een kring voor de radiatoren en een kring voor de sanitair warmwater-productie. De verwarmingsketels werken op een temperatuurregime van 90°C vertrektemperatuur (départ) en 70°C terugvoertemperatuur (retour). De kring radiatoren staat eveneens op een temperatuurregime van 90/70°C alsook de kring sanitair warmwater-productie. Het sanitair warm water wordt centraal aangemaakt door middel van een platenwarmtewisselaar met opslag van sanitair warm water in twee grote buffervaten. Deze staan opgesteld in dezelfde ruimte als de verwarmingsketels.

 

Op het moment dat we beslissen om een verwarmingsinstallatie te vernieuwen is het van cruciaal belang om de drie hoofdcomponenten van de verwarmingsinstallatie duidelijk te bepalen en vast te leggen in functie van de bestemming van het gebouw. Het zou niet het eerste project zijn waar de installateur moet beginnen met plaatsen van leidingen in vloeren, plafonds en schachten zonder dat voor alle betrokken partijen duidelijk is wat bron en afgifte zullen worden. Laat staan dat ze weten wat de benodigde thermische vermogens zijn of welke temperatuurregimes wenselijk zijn voor de nieuwe verwarmingsinstallatie.

 

Dus alvorens leidingen of wat dan ook te plaatsen, moet een keuze gemaakt worden m.b.t. de twee volgende vragen:

  • Wat is de bron? En wat is de brontemperatuur?
  • Wat is de afgifte? En wat is de afgiftetemperatuur?

 

De keuze van de nieuwe of te vernieuwen bron is in hoofdzaak afhankelijk van drie parameters.

  • Het totale benodigde thermisch vermogen
  • De maximale benodigde aanvoertemperatuur
  • Het type afgiftesysteem
     

In onze case verwarmen we de bestaande appartementen met radiatoren. Een van de eerste vragen zal dan ook zijn: willen we deze radiatoren behouden? En indien ja: op welk temperatuurregime gaan we die in de toekomst laten werken? Een andere overweging zou kunnen zijn om alle radiatoren te verwijderen en ieder appartement uit te rusten met vloerverwarming. Op basis daarvan zouden we als mogelijke bron volgende opties hebben: condensatieketel, warmtepomp of zonnecollectoren. Naast het pure verwarmingsgedeelte hebben we nog een groot aandeel energie/warmte nodig voor de aanmaak van sanitair warm water. Sanitair warm water voor grotere installaties brengen we liefst naar een temperatuur van minstens 60°C i.f.v. legionellapreventie. Een warmtepomp is bijgevolg niet geschikt als primaire energiebron omwille van de gevraagde hoge temperaturen en de benodigde capaciteit om die grote hoeveelheid aan sanitair warm water te kunnen aanmaken. In deze case zal een uitwerking met condensatieketel(s) aangewezen zijn eventueel aan te vullen met een thermische zonne-installatie ter ondersteuning van de volledige verwarmingsinstallatie.

 

Naast bron en afgifte heeft ook de keuze van het temperatuurregime van de verwarmingsinstallatie een invloed op de uitwerking van het totale hydraulische concept.

 

Een verwarmingsketel werkt in vele gevallen op een regime met een temperatuurverschil tussen départ en retour van 20°C, zijnde 70/50°C, 50/30°C,… . Maar je kan die ook laten werken op een temperatuurverschil van 10°C, zijnde 70/60°C, 50/40°C, 40/30°C. Een warmtepomp daarentegen werkt meestal op een temperatuurverschil van 5°C, zijnde 45/40°C, 35/30°C,… . Ook hier is een temperatuurverschil van 10°C mogelijk, wat het maximaal haalbare is voor nagenoeg alle warmtepompen.

 

Hierin moet op voorhand een keuze gemaakt worden, aangezien een bron en afgifte die ontworpen zijn op een verschillend temperatuurregime niet één op één hydraulisch met elkaar verbonden mogen worden. De hydraulische eisen stemmen niet overeen, waardoor een hydraulische scheiding tussen beide voorzien moet worden. Gebeurt dit niet, dan zal de verwarmingsinstallatie niet werken zoals ontworpen.

 

Daarnaast heeft de keuze van het temperatuurregime ook een grote invloed op het leidingwerk. Er bestaan veel soorten materiaal waaruit gekozen kan worden, gaande van staal of koper tot allerlei meerlagensystemen. Een bepaalde keuze hangt enerzijds af van de voorkeur van de installateur of ontwerper, anderzijds van de plaats waar het leidingwerk moet komen: vloer, plafond of schacht. Ook de buisdiameter nodig om het benodigde thermische vermogen te kunnen verplaatsen tussen bron en afgifte heeft een grote impact op de keuze van het leidingmateriaal. Om een thermisch vermogen van bijvoorbeeld 100kW over te brengen met een temperatuurverschil van 20°C hebben we een stalen leiding nodig van DN50. Willen we datzelfde thermische vermogen transporteren met een temperatuurverschil van 10°C, dan hebben we een stalen leiding nodig van DN65 omdat het benodigd debiet dubbel zo groot geworden is. Grotere leidingdiameters hebben een impact op het financieel budget en/of op de beschikbare ruimte. Het hogere debiet heeft ook een invloed op de grootte van de circulatoren, het kraanwerk … . Deze zaken wens je op voorhand te weten en niet te moeten vaststellen tijdens de uitvoering zelf.

 

Keuzes maken en beslissen

 

Voor elke renovatie van een verwarmingsinstallatie zijn er meerdere oplossingen. Ieder project is uniek en heeft zijn specifieke eisen en uitdagingen en op een bepaald ogenblik moeten er keuzes gemaakt worden.

 

  • Optie 1

In deze optie behouden we de radiatoren voor de verwarming van de appartementen. Het sanitair warm water zal decentraal worden aangemaakt door een woningstation per appartement. Het woningstation heeft een sanitaire voorrangsregeling. Bij sanitair warm water-vraag zal de toevoer naar de radiatoren worden onderbroken om de ingebouwde sanitaire warmtewisselaar van warmte te voorzien. De twee bestaande ketels worden vervangen door een condenserende gasketel die aangesloten wordt op een buffervat/energievat. Dit buffervat kan de piekvraag voor de aanmaak van sanitair warm water via de woningstations opvangen. Op dit energievat kan  een thermische zonne-installatie aangesloten worden, hetzij meteen, hetzij in een latere fase.

  • Optie 2

Voor wat betreft de bron is optie 2 identiek aan optie 1. Het grote verschil zit in de manier waarop het sanitair warm water aangemaakt wordt. De woningstations uit optie 1 zijn geschikt voor installaties waar de behoefte aan sanitair warm water per appartement niet hoger ligt dan 20 à 25 liter per minuut. Het komt echter vaker voor dat bij (luxe)appartementen voorzien van bijvoorbeeld één of meerdere regendouches, ligbaden enzovoort het gevraagde tapdebiet ruimschoots hoger ligt dan 20 à 25 liter per minuut. Om die reden moet het sanitair warm water opnieuw centraal aangemaakt worden. Om geen grote buffervaten van sanitair warm water te moeten gebruiken is in deze optie gebruik gemaakt van een cascade van drie tapwatermodules. Die modules maken in functie van de vraag meer of minder sanitair warm water aan.

 

Dit zijn twee mogelijke opties voor dit renovatieproject. Iedere oplossing heeft zijn voor- en nadelen. Het voornaamste aandachtspunt bij iedere renovatie van een verwarmingsinstallatie is een goed op elkaar afgestemd geheel van de drie hoofdonderdelen bron, afgifte en leidingwerk. Aangezien deze alle drie hydraulisch verbonden met elkaar zijn, oefenen ze ook een invloed uit op elkaar. Een goede afstemming van deze drie elementen op het gebouw kan zorgen voor een grote meerwaarde, zowel op vlak van energie als op het vlak van comfort.