Alvorens de renovatie van een verwarmingssysteem aan te vatten is het van belang de geldende regelgeving, van toepassing op het concrete project, te kennen. Of de renovatie van verwarmingssystemen gebonden is aan regelgeving is in de eerste instantie afhankelijk van de aanwezigheid van een stedenbouwkundige vergunning. Is er een stedenbouwkundige vergunning met implicatie van een architect vereist, dan gelden voor een zeer grondige renovatie dezelfde EPB-eisen als voor nieuwbouw en voor niet-grondige renovaties zijn er vanaf 2015 zogenoemde systeemeisen (bijlage XII uit het EPB-besluit) van toepassing. Die systeemeisen leggen minimale prestatie-eisen op voor het ketelrendement of de COP, voor leidingisolatie, eventueel energiemetingen,…. . Voor renovaties zonder stedenbouwkundige vergunning zijn er geen eisen, wat niet wegneemt dat men ook daar het ambitieniveau voldoende hoog kan stellen. Voor meer informatie, zie de website Normen-antennes Energie en Binnenklimaat. Ook al wordt de aannemer/installateur enkel gevraagd om de verwarmingsinstallatie onder handen te nemen, toch is het van belang om een zicht te krijgen op de globaliteit van de werken en eventuele specifieke wensen of comfortbehoeften (voor verwarming en eventueel sanitair warm water) van de opdrachtgever. Diverse ingrepen kunnen immers een belangrijke invloed hebben op de verwarmingsinstallatie: sterke verbetering van de isolatie van de gebouwschil, verplaatsing van de stookruimte, uitbreidingen of afbraak,…. Ten slotte is een goede diagnose van de bestaande toestand van belang om eventuele problemen vast te stellen en om na te gaan welke delen van de bestaande verwarmingsinstallatie kunnen worden behouden en anderzijds om na te gaan in welke mate de karakteristieken van het gebouw of de comfortbehoeften voor verwarming (en eventueel sanitair warm water) gewijzigd werden. Gewijzigde karakteristieken kunnen immers een belangrijke invloed hebben op de gewenste uitvoering van de ruimteverwarming. Voor het realiseren van de strenge energetische doelstellingen op middellange termijn is het noodzakelijk een oude ketel te vervangen door een moderne warmtegenerator. Met de vervanging oude ketels door gesloten condensatieketels kan er direct een belangrijke besparing worden gerealiseerd. Om er dan voor te zorgen dat deze optimaal presteren zullen we ook rest van de installatie onder het vergrootglas leggen. Foto: warmtewisselaar met condensatieRegelgeving, ambities en diagnose
Voorafgaand aan een grondige diagnose van de bestaande verwarmingsinstallatie is het van belang om het nodige verwarmingsvermogen te kennen, zowel op gebouwniveau (voor de keuze van een centrale warmtegenerator; ketel, warmtepomp,…) als op ruimteniveau (voor de keuze van de warmteafgiftetoestellen: radiatoren, convectoren, vloerverwarming, maar ook plaatselijke toestellen zoals gasconvectors of hout(pellet)kachels). Een gebouw dat een energetische renovatie ondergaat kan immers grondig gewijzigd worden ten opzichte van de oorspronkelijke situatie waarvoor de bestaande verwarmingsinstallatie werd ontworpen. Er werden wellicht ruimten toegevoegd of verwijderd, wanden werden geïsoleerd en luchtdichter gemaakt, schrijnwerk vervangen, ventilatie aangebracht,…. Allemaal ingrepen die een grote invloed kunnen hebben op de warmteverliezen. Hieruit volgt ook dat bij de fasering en planning van een renovatie de gebouwschil het best eerst wordt aangepakt, zodat de gevolgen (wellicht een veel lager vereist verwarmingsvermogen en gunstiger temperatuurregime) juist kunnen resulteren in een optimaal werkende verwarmingsinstallatie. Zelfs als men deze logica niet kan volgen kan er toch al een behoorlijke winst geboekt worden met de vervanging van oude ketel door een gesloten condenserende uitvoering. Een nauwkeurige warmteverliesberekening kan worden uitgevoerd conform de norm NBN EN 12831 en zijn recente Belgische bijlage (NBN EN 12831 ANB van juni 2015). Meer informatie kan worden teruggevonden in het artikel van WTCB contact 2015/4. Op de website van het WTCB, www.wtcb.be, onder de rubriek ‘rekentools’ wordt een Excel-rekentool beschikbaar gesteld (inclusief een tabel met U-waarden) die toelaat deze berekening uit te voeren. Een belangrijke keuze daarbij is of er al dan niet extra vermogen wordt voorzien voor het terug opwarmen na een tijdelijke temperatuurdaling (bijvoorbeeld na nachtverlaging). Deze vermogenstoeslag kan groot zijn, maar is niet steeds nodig als er, in overleg met de opdrachtgever, een permanente temperatuur wordt gerealiseerd (vb. met vloerverwarming) of als nachtverlaging niet wordt toegepast als het zeer koud is (bij gemiddelde temperaturen boven het vriespunt is er normaal gezien voldoende opwarmreserve). Figuur: Enkele screen shots van de warmteverliesberekening met het xls-rekenbladEvaluatie van de verwarmingsbehoefte
Ook al wil men de bestaande warmtegenerator nog tijdelijk behouden, men zal het vermogen ervan moeten evalueren. Is de bestaande ketel versleten of niet meer ‘stand der techniek’ (ketels van meer dan 15-20 jaar oud) of is het vermogen ontoereikend, dan dringt directe vervanging zich op. Overdimensionering van de ketel moet zeker vermeden worden; niet enkel omdat dit een hogere investering met zich meebrengt, maar ook omdat een te grote warmtegenerator in zijn laagste werkingsgebied (met ondermaatse prestaties) terecht komt. Het feit dat het vermogen van de warmtegenerator modulerend is, verandert weinig aan de noodzaak van een correcte dimensionering: het modulatiebereik moet gebruikt worden voor de dagdagelijkse regeling in functie van de behoefte en buitentemperatuur, en niet om fouten in het ontwerp op te vangen. De werking van een warmtegenerator in slechte omstandigheden kan eveneens de oorzaak zijn van een voortijdige vervuiling of slijtage (herhaalde start-stops), kan regelmatiger onderhoud en vervanging van bepaalde onderdelen (pompen) vereisen, en leidt ook tot een verhoging van schadelijke emissies. Een aandachtspunt is een situatie waarin ruimteverwarming en de aanmaak van sanitair warm water (SWW) door eenzelfde apparaat worden gerealiseerd. Wordt er gebruik gemaakt van een indirect gestookte boiler (een warmwaterbuffervat dat op temperatuur wordt gebracht met een ketel of warmtepomp), dan is het extra vermogen voor SWW beperkt (100 l/dag voor 3-4 personen komt overeen met een gemiddeld vermogen van 0.25 kW). Voor de bepaling van het volume van deze indirecte boiler zal rekening worden gehouden met het werkelijk geïnstalleerde vermogen. Een dergelijk laag vermogen (0.25 kW) zou een veel te groot vat vereisen en resulteren in lange oplaadtijden, maar op momenten van opladen kan men ook beroep doen op het volledige vermogen van de ketel. Wordt er gebruik gemaakt van warmwatervoorziening in doorstroom, dan zal het vereiste SWW vermogen meestal bepalend zijn (minstens 25-30 kW), waardoor de ketel eigenlijk niet meer optimaal is voor verwarming. ). Is het verschil tussen beide vermogens erg groot, kies dan beter voor een ontkoppeling van het vermogen voor ruimteverwarming en SWW (met een indirecte boiler of met 2 afzonderlijke toestellen). Figuur : Mogelijkheden tot ontkoppelen van de vermogensbehoefte voor verwarming en sanitair warm water Een ander belangrijk aspect is het temperatuurregime waarin de warmtegenerator zal moeten werken. We spreken van het ontwerptemperatuurregime voor de, weliswaar weinig voorkomende, meest kritische situatie (-7 tot -12 °C, streekgebonden), maar in de praktijk wordt het temperatuurregime best aangepast aan de werkelijke omstandigheden, bijvoorbeeld met een weersafhankelijke regeling. Het ontwerptemperatuurregime wordt voornamelijk bepaald door de warmteafgiftetoestellenen het gewenste comfort, het hydraulisch schema en de regeling: een lage retourtemperatuur is van belang voor een hoog rendement van condenserende gas- of olieketels, nog belangrijker is het beperken van de vertrektemperatuur bij warmtepompen. Streef in eerst instantie naar een ontwerptemperatuurregime van 65/55(/20) voor condenserende gasketels, van 55/45(/20) voor condenserende olieketels en van 40/30(/20) voor warmtepompen en dit in combinatie met een weersafhankelijke regeling die zorgt voor nog lagere temperaturen bij gemiddelde buitentemperaturen. Vervolgens moet worden nagegaan (zie volgende paragrafen) of dit haalbaar is voor de warmteafgiftetoestellen en het hydraulisch circuit (een halvering van het temperatuurverschil tussen vertrek en retourwater vereist een verdubbeling van het debiet!). Vervolgens moet worden nagegaan (zie volgende paragrafen) of dit in de nieuwe situatie haalbaar is voor de warmteafgiftetoestellen en het hydraulisch circuit. Merk op dat een halvering van het temperatuurverschil tussen vertrek en retourwater een verdubbeling van het debiet vereist!) Figuur: conventies voor watertemperturen (tabel 13 uit Rapport 14 – WTCB)Vermogen van de warmtegenerator
De warmteverliesberekening laat toe om het vereiste vermogen per ruimte te bepalen. Wenst men de bestaande radiatoren te hergebruiken, dan kan men per ruimte een lijst maken van de aanwezige radiatoren, en hun vermogen bij regime 75/65/20 (of een andere binnentemperatuur, vb. 24 °C in een badkamer), bijvoorbeeld aan de hand van de technische informatie van de installatie of de catalogus van de fabrikant). Zijn deze gegevens niet meer beschikbaar, dan kan gebruik worden gemaakt van volgende inschattingsmethode (enkel voor klassieke plaatradiatoren, met of zonder lamellen). In functie van het type plaatradiator (aantal platen/aantal lamellen), de hoogte (H) en de lengte (L) kan men op eenvoudige wijze het vermogen bij een regime van 75/65/20 inschatten. Voorbeeld: Figuur : inschatten van vermogens van bestaande plaatradiatoren Verifieer vervolgens, bijvoorbeeld aan de hand van de correctiefactoren uit tabel D.1 van het WTCB-rapport nr 14 (2013), op welk temperatuurregime deze radiator zou moeten werken om het berekende vermogen te kunnen leveren. Haal je het vereiste vermogen niet bij het gewenste ontwerptemperatuurregime, dan moeten radiatoren worden bijgeplaatst of moet er toch een hoger temperatuurregime worden vastgelegd. Voor de meeste monovalente warmtepompen is het eerder onwaarschijnlijk dat je de lage gewenste regimetemperaturen met radiatoren zal kunnen realiseren. Evalueer ook de inertie van de radiatoren. Zo zullen bijvoorbeeld gietijzeren radiatoren (dus met een grote inertie) niet goed zijn aangepast aan ruimten waar de behoefte aan verwarming sterk variabel is. Figuur: gietijzeren radiator met hoge inertie Figuur: vloerverwarming Voor vloerverwarming wordt de warmtebelasting/m² bepaald op basis van het berekende vermogen. Deze zal niet hoger zijn dan 100 W/m² voor normale leefruimten en niet hoger dan 175 W/m² voor perifere zones. Hoe lager de vloerbelasting kan blijven, hoe beter voor het rendement van de warmtegenerator. In functie van het type renovatie kan worden nagegaan welke type vloerverwarming in aanmerking komt. Bij vloeren op volle grond kan men wellicht voldoende uitgraving voorzien voor het aanbrengen van de nodige isolatie en een klassieke vloerverwarming volgens het ‘natte’ systeem. Boven bestaande kelders of op verdiepingen is er veelal onvoldoende ruimte, daarvoor komen misschien dunne ‘droge’ vloerverwarmingssystemen in aanmerking. In geval van decentrale verwarming, door gasconvectors of hout(pellet)kachels, is het van belang het werkelijke gewenste gebruik te kennen. Zijn deze toestellen enkel sfeerbrengers of bijverwarming, dan is het vermogen minder kritisch; het vermogen kan beter te klein zijn dan te hoog, om oververhitting en regelproblemen te vermijden. In veel gevallen fungeren de decentrale toestellen echter als hoofdverwarming, of verwacht de opdrachtgever zelfs dat ze naastliggende ruimten enigszins meeverwarmen: dergelijke verwachtingen hebben natuurlijk invloed op het gekozen vermogen.Vermogen en temperatuurregime van de warmteafgifte
Met het oog op het eventueel behouden van bepaalde delen van de installatie is het van belang hun algemene staat te evalueren. Wat het distributiesysteem betreft zijn er diverse elementen die kunnen worden bekeken en die invloed hebben op het hergebruik, dan wel een volledige vernieuwing: Figuur: Isolatie van leidingen met asbest Dergelijke controle kan bijvoorbeeld worden uitgevoerd door een koude installatie op te starten (thermostaat in vraag zetten) en alle radiatoren maximaal open te zetten. Met de hand of nog beter met een thermografische camera kan dan worden nagegaan of de diverse circuits min of meer gelijktijdig en evenwichtig opwarmen. Eventueel: verificatie met behulp van een thermografische camera. Figuur: Thermografisch beeld van een collector vloerverwarming Figuur: Thermografisch beeld van muurverwarming Ook de bestaande warmtegenerator zal bekeken worden Figuur: Verwarmingsaudit voor CV-ketels In geval er een deel van de installatie wordt hergebruikt, is het aanbevolen om de installatie krachtig te spoelen om eventueel slib te verwijderen (per deel van het circuit om voldoende hoge spoelsnelheden te realiseren). Deze spoeling is ook vereist om eventueel additieven die toegevoegd kunnen zijn aan de installatie te verwijderen. In geval van een sterk vervuilde installatie of een nieuwe ketel met beperkte waterinhoud wordt aanbevolen om een slibafscheider te plaatsen.Technische evaluatie
Bij de keuze voor een nieuwe warmtegenerator is de beschikbaarheid van een bepaalde brandstof (aardgas, propaan of butaan, stookolie of hout(pellets)) of energiedrager (elektriciteitsaansluiting met voldoende vermogen) een belangrijk criterium. Een andere keuze is deze voor centrale dan wel plaatselijke of decentrale warmteopwekking. We behandelen hieronder slechts enkele van de vele mogelijkheden. Centrale warmtegeneratoren Wat gas- en olieketels betreft kan er best gekozen worden voor gesloten en condenserende toestellen, bij voorkeur in combinatie met lage temperatuurverwarming, hoewel ze met een aangepaste weersafhankelijke temperatuurregeling ook goed kunnen worden ingezet op bijna elk bestaand warmte-emissiesysteem. Als centrale warmtegenerator komen nu ook diverse houtketels beschikbaar, zelfs condenserend. Toestellen met een automatische voeding van houtpellets zijn daarbij het meest praktisch in gebruik. Er moet dan wel een voorraad pellets aanwezig zijn, waarvoor diverse oplossingen worden aangeboden. Belangrijk aandachtspunt bij niet-condenserende toestellen is dat de retourtemperatuur boven een minimale drempel moet worden gehouden in overeenstemming met de voorschriften van de fabrikant. Veelal wordt er ook gebruik gemaakt van een buffervat. Veel meer informatie kan gevonden worden in het artikel en dossier “Houtverwarming in woningen” – WTCB contact 2010/03.14. Ook warmtepompen kunnen overwogen worden als centrale warmtegenerator. Nog belangrijker dan bij ketels is het streven naar lage tot zeer lage temperatuurverwarming zoals vloer- en wandverwarming. De finale SPF (seizoensprestatiefactor; de verhouding tussen de effectief geleverde nuttige warmte en de verbruikte elektriciteit) wordt immers sterk beïnvloed door deze afgiftetemperaturen. Warmtepompen met de bodem als warmtebron (geothermische warmtepompen) vereisen de aanleg van een horizontale of verticale bodemwarmtewisselaar, waarvoor in een renovatie niet steeds plaats is. Ze kunnen wel een hogere SFP realiseren dan warmtepompen op lucht (vb: om in aanmerking te komen als hernieuwbare energie in Vlaanderen moeten bodemwarmtepompen een minimale SPF realiseren van 3.9, voor warmtepompen op buitenlucht is dit 2.8/2.9). Meer informatie wordt gevonden in het artikel “Verwarmen en koelen met geothermie: hoe werkt dit precies?” – WTCB contact 2013/03.02 en op de website www.smartgeotherm.be. Warmtepompen met buitenlucht als warmtebron zijn flexibeler wat toepassing in renovatie betreft, maar presteren meestal minder goed omdat buitenlucht heel wat kouder kan zijn dan de bodem. Voor situaties waar de vereiste lage afgiftetemperaturen niet kunnen worden gerealiseerd, kan beroep worden gedaan op hoge temperatuur warmtepompen of hybride warmtepompen. Deze laatste combineren doorgaans een warmtepomp met een gasketel (eventueel een bestaande ketel) die bijspringt als hogere temperaturen of meer vermogen nodig zijn (bijvoorbeeld: sanitair warm water of lage buitentemperaturen). Meer informatie wordt gevonden in het artikel “Hybride warmtegeneratoren: betere prestaties door het combineren van de voordelen van de warmtepomp en de gasketel” – WTCB contact 2014/03.11. Plaatselijke warmtegeneratoren Zeker in gefaseerde renovaties is het gebruik van plaatselijke warmtegeneratoren mogelijk een elegante oplossing. De installatie hoeft niet in zijn geheel te worden aangepast en er is geen warmtedistributiecircuit vereist. Wel moet er een energiedrager (via bijvoorbeeld een gasleiding) worden aangebracht en is veelal een afvoer van rookgassen vereist. Concrete voorbeelden zijn daarbij gasconvectoren, hout(pellet)kachels en plaatselijke lucht/lucht warmtepompen. Bovenstaande opmerkingen zijn hier zeker op hun plaats: geef voor verbrandingstoestellen de voorkeur aan gesloten apparaten, anders moeten er permanente, niet afsluitbare openingen worden aangebracht in de wanden voor toevoer van verbrandingslucht en ventilatie. Meer informatie wordt gevonden in het artikel: “Verbrandingsluchttoevoer voor plaatselijke verwarming op hout”: WTCB-contact 2015/3.Mogelijke warmtegeneratoren
De regelorganen in een verwarmingsinstallatie (kamerthermostaten, thermostatische radiatorkranen, klimaatregeling) zijn waarschijnlijk de elementen van een installatie die het snelst verouderen. Het streven naar lage emissietemperaturen voor het optimaliseren van het rendement vereist bovendien een aangepaste regeling, meestal met een glijdende temperatuur in functie van de warmtebehoefte (weersafhankelijke regeling). In geval van renovatie is het dus aanbevolen deze regelorganen te vervangen en ze zeker niet te hergebruiken in combinatie met nieuw materiaal. Zo is het bijvoorbeeld geen aanbevolen praktijk om een oude radiatorkraan te plaatsen op een nieuwe radiator. Bovendien zijn er momenteel diverse mogelijkheden tot intelligent regelen, koppeling aan domotica of besturing met behulp van App’s.Regeling
De renovatie van ruimteverwarmingssystemen vereist een grondig onderzoek van de bestaande en de nieuwe situatie. Met de vervanging van oude ketels door gesloten condensatieketels kan er direct een belangrijke besparing worden gerealiseerd. Een goede analyse van het gehele concept in combinatie met nieuwe technieken laten toe een hoog renderende installatie te realiseren.Besluit
Referenties
