Geïntegreerde warmtewisselaars zorgen bovendien voor productie (sanitair) warm water

 

In tijden van zonneboilers, warmtepompen en aardwarmtewisselaars lijken houtkachels en passiefwoningen geen sexy combinatie te zijn. En inderdaad: zelfs de kleinste, klassieke houtkachel biedt een minimale warmteafgifte van 3 kW, wat in optimaal geïsoleerde woningen vrijwel onmiddellijk tot oververhitting leidt. Bovendien kan een niet-luchtdichte klassieke houtkachel in een woning met balansventilatie zorgen voor geurhinder of reukhinder op sommige momenten en stellen er zich ook problemen op het vlak van de luchtdichtheid van de woning. Niettemin is stoken met hout in een passiefwoning perfect mogelijk. De fabrikanten van massieve speksteenkachels ontwikkelden hiertoe immers een nieuwe generatie modellen die bovendien, dankzij een geïntegreerde warmtewisselaar, voor een stuk de behoefte aan (sanitair) warm water kunnen opvangen.

Bart Desanghere

 

Aangepast concept

 

In tegenstelling tot de klassieke houtkachels hebben de kleinere types speksteenkachels een maximaal warmteafgiftevermogen van minder dan 3 kW. Dit is mogelijk doordat de kachel de in de verbrandingsruimte opgewekte warmte niet rechtstreeks en onmiddellijk afgeeft aan de kamer, maar eerst opslaat in de omringende speksteenblokken. Deze blokken fungeren als een thermische buffer die de opgeslagen warmte vasthoudt en vervolgens vrij gelijkmatig over een langere periode uitstraalt. De wanden van de nieuwe generatie speksteenkachels bestaan uit een dubbele rij speksteenblokken die van elkaar gescheiden zijn door een al dan niet van isolatie voorziene spouw. Dankzij dit systeem kan de kachel de opgewekte warmte soms tot 24 u. lang vasthouden (zie fig. 2). In passiefwoningen, waar de behoefte aan ruimteverwarming zeer miniem is (maximaal 3.000 kWh per jaar voor een oppervlakte van 200 m², zie tabel 1), zal de speksteenkachel bovendien een groot stuk van deze warmte (20% tot 50%) nog eens overdragen op een watercircuit via een W10-warmtewisselaar (zie figuur 1). Op die manier beperkt de speksteenkachel zijn warmteafgifte aan de kamer tot slechts 0,5 à 1,2 kW (uitgaande van een halve stookbeurt per dag, zie tabel 2): een ideaal vermogen om tijdens de wintermaanden de ruimteverwarming van een passiefwoning te verzorgen.

Niet te veel stoken

 

Een klein model speksteenkachel biedt dus een voldoende groot verwarmingsvermogen voor een passiefwoning. Het is niet aan te raden om voor een groter model te kiezen, aangezien dit al snel tot oververhitting zal leiden. Ook zal één en zelfs een halve stookbeurt per dag meer dan voldoende zijn om in de noden te voorzien.

 

 

Stralingswarmte

 

De warmte die de speksteenkachel verspreidt, is de aangename stralingswarmte zoals men die van een houtvuur mag verwachten. Kenmerkend voor stralingswarmte is dat het niet zozeer de lucht is die wordt opgewarmd, maar wel de materialen en objecten die zich in de nabijheid van de kachel bevinden. Deze materialen en objecten kunnen na verloop van tijd op hun beurt zelf ook warmte beginnen uit te stralen.

 

 

Warmteproductie

 

W10-warmtewisselaar

 

De W10-warmtewisselaar zit ingebouwd in de buitenmantel van de kachel. Hij is opgebouwd uit aluminium- koper elementen die naadloos in elkaar passen. Aan de binnenzijde vertonen ze een zwart, geribbeld oppervlak. Zo creëert men een groter contactoppervlak en dus een betere warmteopname. De W10- warmtewisselaars functioneren volgens het strookprincipe en nietvolgens het slangprincipe. Omdat het temperatuurverschil tussen water en warmtewisselaar hierdoor groter is, produceren ze meer stabiele watertemperaturen.

 

Watercircuit

 

De snelheid waarmee het water doorheen de warmtewisselaar stroomt, is bepalend voor de efficiëntie van de warmteoverdracht. Stroomt het water te snel, dan kan het de warmte onvoldoende opnemen en wordt de temperatuur van het water erg laag. Stroomt het water te traag, dan kan het water beginnen te koken. Een hoge watertemperatuur doet ook de verliezen op de leidingen sterk stijgen. Indien de kachel de belangrijkste bron van warm tapwater moet vormen (wat vrijwel steeds het geval is in een passiefwoning) dient het waterdebiet vrij laag te zijn zodat de kachel de temperatuur van het aangevoerde water (30 °C à 40 °C) kan opdrijven tot 55 °C à 65 °C. In minder goed geïsoleerde woningen volstaat een uitgaande temperatuur van 40 °C à 50 °C, waarmee men dan een circuit voor wand- of vloerverwarming op temperatuur kan brengen.

 

Buffervat

 

Zelfs indien er geen vraag is naar warm water, dient het door de kachel opgewarmde water continu uit de kachel weggepompt te worden om te vermijden dat het water aan de kook zou gaan. De opgewekte warmte moet dan ergens opgeslagen worden. Dit gebeurt doorgaans in een buffervat van minstens 300 l. Om de vraag naar sanitair warm water buiten het stookseizoen op te vangen, dient men dit buffervat te ondersteunen met zonnepanelen, een warmtepomp of eventueel een weerstand.

 

Luchttoevoer en rookgasafvoer

 

Luchtdichtheid

 

In een passiefwoning is het heel belangrijk dat de verbrandingskamer van de speksteenkachel zich a.h.w. buiten het beschermde volume van de woning bevindt. Dit betekent dat zowel de verbrandingskamer van de kachel als het luchttoevoer- en het rookgasafvoerkanaal van de kachel goed geïsoleerd en vooral luchtdicht moeten zijn. Is dit niet het geval, dan zullen ongewenste luchtlekken in combinatie met het ventilatiesysteem voor hinder kunnen zorgen.

 

Buitenluchtaanvoer

 

Directe aanvoer van buitenlucht als verbrandingslucht is in goed geïsoleerde woningen en zeker in passiefwoningen van cruciaal belang. Een brandende speksteenkachel verbruikt ong. 25 m³ à 50 m³ lucht per uur. Deze lucht dient aangevoerd te worden in een (dikwijls afgeplatte) buis. 150 mm diameter is richtinggevend, maar hoe langer de buis, hoe groter de benodigde diameter. De buitenlucht mag niet rechtstreeks uit een kelder of kruipkelder betrokken worden, omdat de woning dan te sterk langs onderen wordt afgekoeld en de meestal vochtige kelderruimte vochtige lucht in de verbrandingskamer brengt, wat negatief is voor een goede verbranding.

 

Driewandig concentrisch kanaal

 

Het is mogelijk om via een driewandig concentrisch kanaal de luchttoevoer (buitenste ruimte) en de rookgasafvoer (binnenste ruimte) bij elkaar te houden. De tussenruimte wordt opgevuld met een isolatiemateriaal. Dit systeem biedt het voordeel dat de luchtdichte, geïsoleerde schil slechts op één plaats 'doorboord' moet worden. Ook voor deze doorboring bestaan standaardoplossingen (zie fig. 3) die bovendien voldoen aan alle wettelijke bepalingen op het vlak van brandveiligheid.

 

Brandhout of pellets

 

De nieuwe generatie speksteenkachels kan vaak optioneel uitgerust worden met een pelletmodule. Stoken met pellets is duurder, maar pellets bieden het voordeel van een hogere energiedichtheid, waardoor men via één stookbeurt voor een langere tijd warmte kan produceren.

 

Ook goed voor het milieu

 

Een speksteenkachel onderscheidt zich o.a. van een klassieke kachel doordat de verbrandingstemperatuur veel hoger ligt (> 800°C). Hierdoor is de verbranding veel efficiënter en zijn ook de geproduceerde rookgassen veel minder schadelijk voor het milieu.

 

Berekening warmteafgifte aan het water

 

Dankzij de thermische inertie van de speksteenblokken, is een kleine stookbeurt reeds voldoende om gedurende het grootste gedeelte van de dag in warm tapwater te voorzien. De warmteafgifte aan het water in de W10 kan als volgt worden weergegeven: 'ΔT = Q/m x cp', waarbij 'Q' de energiehoeveelheid in kWh is, 'm' de watermassa in kg, 'cp' de specifieke warmtecoëfficiënt (0,001161 kWh/kg x °C) en 'ΔT' het verschil in temperatuur tussen ingaand en uitgaand water in °C.

 

Rekenvoorbeeld

 

Hoe sterk zal de temperatuur in een buffervat van 500 liter (theoretisch) stijgen indien de speksteenkachel 20 kWh levert aan het water? Antwoord: 20 kWh / 500 kg x 0,001161 = 34°C.

Bron: Architect editie september 2012

Documenten

terug naar overzicht