Hoe best verwarmen in laagenergie- en passieve woningen?

Nu stilaan iedereen de noodzaak inziet van energiezuinig bouwen, rijst de vraag hoe men dit best kan realiseren. Vandaag bekijkt Stefan Van Loon met welke technieken je best de aanmaak van sanitair warm water en de verwarming realiseert. Is dit hernieuwbare energie zoals vaak wordt aangenomen?


Binnen de wereld van het duurzame gedachtegoed lijkt er een consensus te bestaan dat het volgen van het triasenergetica-principe de meest geschikte weg is om energiezuinig te bouwen. Concreet betekent dit in eerste instantie de energievraag sterk terugdringen door een (uiterst) performante gebouwschil. En vervolgens de resterende energievraag proberen in te vullen met hernieuwbare energie. Maar is het altijd even realistisch om deze resterende vraag met hernieuwbare energie te gaan invullen? Het is dan ook niet eenvoudig om een goede keuze te maken qua installatietechnieken. Bovendien zijn performantere systemen vaak een stuk duurder. En zijn deze systemen in de praktijk wel zo performant als de fabrikanten in de commerciële brochures beweren?

Warmteproductie

Passiefhuizen zijn woningen waarbij het verwarmingsvermogen is teruggedrongen tot circa 10W/m² zodat de bewoners de benodigde warmte kunnen toedienen via het hygiënische ventilatiedebiet. Een woning met een gemiddelde grootte kan je dus verwarmen met het vermogen van een strijkijzer in de slechte periode van het jaar.
Naast verwarming heb je uiteraard ook nog altijd nood aan sanitair warm water. Door het lage energieverbruik van de verwarming zal de energiebehoefte voor de productie van sanitair warm water al snel de helft of meer van de totale warmtevraag innemen.
Dit inzicht is enorm belangrijk aangezien quasi alle warmteproductiesystemen een verschillend rendement hebben voor de productie van verwarmingswater en sanitair warm water. Ondanks de verschillende opwekkingsrendementen doe je er meestal toch financieel goed aan om te werken met slechts 1 warmteproductiesysteem, dat instaat voor verwarming en sanitair warm water.

Aangezien het maximaal noodzakelijke vermogen voor de verwarming heel beperkt is en een overdimensionering van het productiesysteem alleen maar nadelen heeft, doe je er goed aan ook het vermogen voor de productie van sanitair warm water te reduceren. De enige mogelijkheid om dit te doen is altijd te werken met een heel goed geïsoleerd opslagvat, zodat je met een beperkt vermogen toch voldoende sanitair warm water kan produceren.
Een tweede belangrijk inzicht handelt over het financiële aspect dat onlosmakelijk verbonden is met de keuze van de installatietechnieken. Vermits de energiebehoefte heel laag is (4 tot 10 keer lager dan bij de traditionele woning), zal je de meerinvestering voor systemen met een hoger rendement minder snel terugverdienen. Vergelijk het met een auto: iemand die 100.000 km aflegt per jaar, zal de meerinvestering om een energiezuinigere auto aan te kopen vele malen sneller terugverdienen dan iemand die slechts 5000 km per jaar aflegt.
Bij het gebruik van een verbrandingsysteem is het absoluut noodzakelijk om voor ruimteonafhankelijke systemen te kiezen. Je hebt dus altijd twee kanalen nodig: een rookgasafvoerkanaal en een luchtaanvoerkanaal.

Direct elektrisch

Eén van de meest eenvoudige oplossingen is de installatie van een direct elektrische na- of bijverwarming in combinatie met een direct elektrische boiler voor sanitair warm water. Naast deze technisch heel eenvoudige oplossing is ook de initiële installatiekost erg laag. De verleiding is dan ook groot om voor deze oplossing te kiezen, maar de keerzijde van de medaille is dat je dan geen (extreem) lage energiefactuur moet verwachten. Deze oplossing mag dan ook geen definitieve oplossing zijn vermits deze warmteproductie op lange termijn zowel financieel alsook energetisch rampzalig is, zelfs in een passiefhuis. In de elektriciteitscentrale is immers 2 à 3 keer meer primaire energie nodig!

Warmtepompen

Het gebruik van warmtepomptechnologie wordt vaak als hernieuwbare energie bestempeld. Of dit al dan niet terecht is, laten we in het midden. Maar de meest belangrijke factor die gebruikt wordt bij de promotie van deze technologie draait rond de zogenaamde COP of Coëfficiënt of Performance. Deze rendementsindicatie geeft aan hoeveel eenheden thermische energie er vrijkomen bij een elektriciteitsverbruik van één eenheid. Een COP=4 wil dus zeggen dat er per verbruikte kWh elektriciteit 4 kWh thermische energie vrijkomt. Dit lijkt fantastisch, maar is dit rendement het hele jaar door en bij elke toepassing haalbaar?
Helaas is dit niet het geval. Belangrijk om weten is dat deze COP in labo-omstandigheden onder specifieke randvoorwaarden wordt gemeten. Deze COP daalt sterk naarmate het temperatuursverschil tussen de bron en het afgiftesysteem groter wordt. Concreet betekent dit dat de brontemperatuur best zo hoog mogelijk is en het afgiftesysteem best werkt bij zo laag mogelijke temperaturen. Nadeel is dat het kostenplaatje zal stijgen om aan beide voorwaarden te voldoen. Bijgevolg zal de terugverdientijd dalen. Een systeem met grondboringen zal zich op het niveau van een ééngezinswoning (heel) traag laten terugverdienen. Uit economische overwegingen zal men bij kleinschalige projecten dus wellicht beter overstappen op een lucht-water warmtepomp. Al dien je je dan wel te beseffen dat het rendement bij koude buitentemperaturen (sterk) achteruit gaat. Dit effect uit zich nog meer bij de productie van sanitair warm water, aangezien daar redelijk hoge afgiftetemperaturen voor nodig zijn. COP’s van 1 à 2 zijn hierbij niet uitgesloten.

Het voordeel is wel dat het geïnstalleerd vermogen heel laag kan blijven waardoor de materiaalkost toch enigszins beperkt kan blijven. Als je ook de installatiekost- en plaats verder wil reduceren kan je kiezen voor de zogenaamde compacttoestellen, die alle passiefhuistechnieken bevatten onder 1 behuizing: balansventilatie met warmteterugwinning, sanitair warm water-vat en lucht/water-warmtepomp.

Gas

Bij de gasketels heeft een condensatieketel het hoogste rendement. Ook dit rendement (normaal groter dan 100%) wordt slechts bereikt bij welbepaalde randvoorwaarden. Om optimaal van de condensatietechniek te kunnen profiteren, is een lage tot heel lage retourtemperatuur absoluut noodzakelijk. Indien de retourtemperatuur boven 50°C stijgt, zal de ketel helemaal niet meer condenseren! Het verdient dan ook de voorkeur om het afgiftesysteem voldoende groot te dimensioneren, zodat je zelfs bij lage buitentemperaturen voldoende vermogen kan afgeven met lage retourtemperaturen.
Bij passieve woningen mag je echter wel 2 belangrijke aandachtspunten niet uit het oog verliezen:

1. Om een zo hoog mogelijk rendement in de praktijk te realiseren, mag je de ketel niet overdimensioneren. Door de noodzaak aan heel kleine verwarmingsvermogens tussen circa 10W/m² tijdens de slechtste periode en zelfs minder dan 2W/m² in het begin van het stookseizoen ligt het totale gewenste vermogen quasi altijd een stuk onder het modulatiebereik van de huidige ketels. Bijgevolg is het wellicht aangewezen om via een buffervat te werken, zodat een pendelende ketel wordt voorkomen. Hierdoor zal het globale systeemrendement in de praktijk wel dalen.

2. Ten tweede kan deze laagvermogen ketel ook instaan voor de productie van sanitair warm water via het buffervat, dat ook instaat voor de verwarming. Dit op voorwaarde dat een sanitair geschikte warmtewisselaar instaat voor de scheiding van beide circuits. Hierdoor moet de watertemperatuur in dit vat constant op hoge temperatuur worden gehouden waardoor het globale systeemrendement bijkomend zal dalen.
Met dit in het achterhoofd kan ook een direct gestookte gasboiler een waardig economisch alternatief vormen. Ondanks zijn iets lager rendement in labo-opstelling zal het finale energieverbruik per geproduceerde kWh bij opstelling in een passiefhuis niet spectaculair afwijken dan dat van een condensatieketel. Uiteraard blijft een sanitair geschikte warmtewisselaar noodzakelijk om beide watercircuits te scheiden.

Besluit

Algemeen kunnen we stellen dat de meeste verwarmingstoestellen in de praktijk heel wat slechter zullen presteren dan commercieel vooropgesteld wordt. De consument heeft er zeker alle belang bij om na te gaan welk rendement de installatie zal halen bij de productie van sanitair warm water. Deze rendementen zullen bij de huidige bestaande toestellen wellicht niet superieur zijn. Je wikt dus maar best de technische, de economische en de ecologische criteria goed af alvorens een beslissing te nemen. Meer informatie over de verschillende systeemeigenschappen van 38 combinatiemogelijkheden inclusief biomassasystemen vind je op www.beterventileren.be

Bron: Stefan Van Loon - Passiefhuisplatform - april 2009