3a. Keuze van de eindunits

Beschibare ruimte en onderhoud

We wijzen dat de beschikbare ruimte (configuratie van verhoogde vloeren/verlaagde plafonds, wijziging van een bestaande installatie tijdens renovatie…) bepalend kan zijn voor de keuze van het afgifte- en het distributiesysteem, net als de kwestie onderhoud en flexibiliteit. Deze aspecten moeten samen met de bouwheer in een voldoende vroeg stadium worden onderzocht om integratie in het systeemontwerp mogelijk te maken.

De volgende aandachtspunten in verband met de beschikbare ruimte kunnen helpen bij het kiezen van de toegepaste technieken.

• Lucht heeft een zwakke specifieke warmte. Voor systemen die volledig met lucht werken, is dus vaak een leidingensysteem van groot formaat nodig. Dit heeft als gevolg dat minder ruimte overblijft voor de inrichting van de vertrekken. Deze oplossing wordt zelden toegepast bij renovatie, waar de aanwezige volumes vaak beperkt zijn.
• Het gebruik van (warm of koud) water is meestal gemakkelijker te realiseren. De leidingen kunnen zowel in steunmuren of verhoogde vloeren of verlaagde plafons worden aangebracht.
• Elektriciteit maakt een aanzienlijke ruimtewinst mogelijk (er zijn geen leidingen nodig – alleen elektrische kabels), maar de milieu-impact valt niet te onderschatten.

Voor het onderhoud is de aanwezigheid (of liever de afwezigheid) van accessoires die nodig zijn voor een goede werking van het systeem en relatief eenvoudig defect kunnen raken een belangrijk keuzecriterium. Het onderhoud van de ventilatoren in ventiloconvectoren bijvoorbeeld kan een aanzienlijke kost met zich meebrengen gedurende de levenscyclus van een verwarmingsinstallatie. Elk afgifte-element is immers met zo'n ventilator uitgerust. Ook de VAV-dozen van luchtverwarmingssystemen kunnen een aanzienlijke hoeveelheid onderhoud vereisen (controle van de goede individuele werking van elk element) in vergelijking met een klassiek systeem met radiatoren. Op het moment dat voor een specifiek systeem wordt gekozen, moet het onderhoudsaspect dus in gedachten worden gehouden en moet met de bouwheer worden geëvalueerd wat diens wensen zijn en welke (menselijke en financiële) middelen hij kan inzetten om de goede werking van de installatie te verzekeren.

Keuze van de warmtetransporterende vloeistof

Water

Water is vaak de beste warmtetransporterende vloeistof voor de verspreiding van warmte. Het transport ervan vraagt minder energie dan dat van lucht en het warmtedragend vermogen is aanzienlijk hoger dan dat van lucht. Bovendien is de milieu-impact qua primaire energie veel lager dan die van elektriciteit.

Lucht

Lucht als warmtetransporterend middel heeft als voordeel dat tegelijk warmte en hygiënische lucht kan worden aangevoerd, waardoor er minder technische installaties nodig zijn om warmte te leveren.

Verder heeft verwarming via de lucht de volgende voordelen: geen corrosieproblemen door water, de mogelijkheid om gebruik te maken van free cooling, gebruiksgemak... Maar het kan ook oncomfortabel zijn (zeer hoge pulsietemperatuur, impact op de relatieve luchtvochtigheid (zie in dit verband het dossier Het ademcomfort verzekeren) en veel energie vragen (hoog ventilatiedebiet, bijkomend elektriciteitsverbruik, impact op de dimensionering van de leidingen...). Een van de grootste nadelen is dat geen automatische efficiënte regeling per vertrek mogelijk is, waardoor vaak specifieke uitrustingen nodig zijn.

Verwarming via lucht zal in het algemeen alleen in de volgende gevallen worden toegepast:

• Vertrekken waar vrij weinig warmte nodig is (in de orde van 10W/m²). Dit betekent dat slechts prestaties van het "passiefhuistype" nodig zijn.
• Vertrekken waar de bevolkingsdichtheid per m² zeer groot is (voorstellingsruimtes en vergaderzalen bijvoorbeeld) en de behoeften aan verse lucht hoe dan ook groot zijn. De interne belasting en het ventilatiedebiet zijn dus hoog; verwarming via alleen lucht kan dan worden overwogen.

Keuze van het temperatuurregime van de warmtetransporterende vloeistof

Het temperatuurregime heeft een sterke impact op:

• De hoeveelheid ruimte die de warmteafgifte-elementen nodig hebben: hoe lager het werkingsregime, hoe groter de afgifte-elementen moeten zijn om de benodigde warmte te kunnen leveren (bijv. groot uitwisselingsoppervlak voor radiatoren). In punt 4b. “Definitie van de eindunits” wordt ingegaan op het te kiezen temperatuurregime in functie van de gekozen afgifte-elementen.

• De diameter van de leidingen en het distributierendement via het vloeistofdebiet: om een bepaald verwarmingsvermogen voor een afgifte-element te verkrijgen, wordt tegelijk naar het vloeistofdebiet, het calorisch vermogen en de temperatuurdelta bij de in- en uitgang van het afgifte-element gekeken. Dit gebeurt bij verwarming via water met de volgende formule:

  P = Q.C.∆t

  Waarbij P = vermogen van het verwarmingselement

  Q = debiet

  C = specifieke warmte van het water (4,18 kJ/kgK)

  ∆t = temperatuurverschil bij in- en uitgang van het afgifte-element

  Zo zal het benodigde debiet voor hetzelfde verwarmingsvermogen omgekeerd evenredig met de variatie van de temperatuurdelta variëren. Voor een lagere T-delta wordt het debiet in de leidingen verhoogd, meestal door de diameter van de leiding te verhogen. Een andere oplossing zou zijn de snelheid van de vloeistof te verhogen, maar daardoor neemt het warmteverlies ook toe. En het distributierendement dus ook.

• Het warmteproductierendement van een ketel (vooral condensatieketels): de prestaties van condensatieketels zijn des te beter naarmate het water dat uit het circuit terugkomt kouder is. De keuze van het temperatuurregime voor het water is hier dus essentieel voor een optimaal rendement van de warmteproductie.

Keuze van de warmteafgifte-elementen

Algemeen gesproken zal met het oog op de energieprestaties de voorkeur worden gegeven aan warmteafgifte-elementen die op lage temperaturen werken.

De prestaties van de warmteproductie hangen samen met de lage temperatuur van het water dat terugkeert naar de ketel, vooral in aanwezigheid van een condensatieketel of warmtepomp (voor de warmtepomp geldt dat de COP hoger zal zijn naarmate het verschil tussen de koude en de warme bron hoger is). Het is daarom van belang om afgifte-elementen te kiezen die bij lage temperatuur werken, zoals grote radiatoren, verwarming met warme lucht, vloer- of muurverwarming. Let op: bij vertrekken met sterk variabele warmtetoevoer (qua tijd en hoeveelheid) moeten systemen met een grote inertie (vloerverwarming met traditionele ondervloer) om redenen van comfort worden gemeden.

Het dossier Het thermisch comfort verzekeren vergelijkt ook de verschillende afgifte-elementen in functie van het thermisch comfort dat ze bieden.

Samenvattend melden we hier dat in gebouwen met goede energieprestaties het hoge thermische isolatieniveau wanden oplevert die globaal homogeen van temperatuur zijn. De verschillende mogelijke eindunits leveren in zulke omstandigheden min of meer hetzelfde comfort.

In het kader van een renovatie, als de temperatuur van de wanden sterk varieert (lichte renovatie, als monument geklasseerde gedeelten van het gebouw...), zal de keuze van de eindunits voor verwarming een aanzienlijke impact hebben op het comfort. Afgifte via straling krijgt dan de voorkeur (vloer- of wandverwarming, grote radiatoren...).

Vloerverwarming voordat de ondervloer wordt gegoten

© Architecture et Climat - LOCI – UCL

Vloer- of wandverwarming levert vaak een grote mate van inertie op. Het duurt even (enkele uren) voor op een vraag tot verhoging of verlaging van de temperatuur wordt gereageerd. Dit systeem is bijzonder goed toepasbaar in vertrekken die weinig warmte van buiten en binnen ontvangen en voortdurend worden verwarmd (geen tussenperiodes nodig). Het werkt ook goed in vertrekken met hoge plafonds, maar het vermogen is beperkt door de beschikbare ruimte en de beperkte watertemperaturen. Ook biedt deze vorm van verwarming geen echte flexibiliteit qua gebruik of inrichting van de ruimten waarin ze wordt toegepast (aanpassing van de binnenwanden is vrijwel onmogelijk met dit type installatie).

Bepaalde vloerverwarmingssystemen hebben eigenlijk een lagere inertie dan de hierboven beschreven systemen, bijvoorbeeld doordat de vloerverwarming onder de toplaag in mdf-platen is aangebracht. Hierdoor kan de vloerverwarming bij renovatie in een bestaande vloer worden aangelegd en hoeft geen betonlaag te worden gegoten op een soms lichte draagstructuur.

Verwarming met convectoren is geschikt voor vertrekken met grote verschillen in warmtebelasting (zonnige vertrekken, vergaderzalen). Maar de werkingstemperaturen zijn hoger. Dit leidt tot grotere productie- en distributieverliezen.

Standaard warmtecurve voor convectoren, radiatoren en vloerverwarming

© Architecture et Climat - LOCI – UCL

De warmtetransmissie van convectoren gebeurt via de lucht. Dit leidt daardoor ook tot temperatuurlagen in het vertrek. Voor een comfort dat identiek is aan dat van radiatoren betekent dit dat de gemiddelde temperatuur in de ruimte omhoog moet. In termen van energieverbruik is de impact relatief beperkt als het plafond 2,5 à 3 m hoog is; zijn de plafonds hoger, dan neemt het benodigde verwarmingsvermogen aanzienlijk toe. De convectoren kunnen wel snel inspelen op grote verschillen in warmtebelasting (vergaderzalen, zonnewarmte...). Deze techniek wordt op dit moment vooral in kantoren toegepast.

Bij ventiloconvectoren kan de zeer beperkte inertie ongemak veroorzaken. De snelle temperatuurvariatie kan tot des te grotere temperatuurschommelingen leiden als het verwarmingselement te groot is ten opzichte van de behoefte en/of als het verschil met de thermostaat groot is. Deze techniek wordt vooral in de tertiaire sector (kantoren) toegepast.

• In de andere gevallen blijft verwarming met radiatoren een goed compromis tussen comfort en verbruik.

Het kan interessant zijn om vloerverwarming te combineren met radiatoren, afhankelijk van het type vertrek dat ze warm houden.

Voorbeelden:

• Leefvertrekken die gedurende lange periodes van de dag worden gebruikt (salon, keuken...) worden verwarmd met vloerverwarming: de voordelen van vloerverwarming doen hun werk en de inertie is hier minder problematisch;

• De vertrekken die gedurende kortere periodes worden gebruikt (slaapkamer, badkamer...), worden verwarmd met radiatoren: de warmtevraag is snel van aard en er wordt alleen verwarmd wanneer dit nodig is.

Bij constante bezetting en behoefte aan warmte en koude (liefst in evenwicht), kan ook aan activering van de betonnen kern worden gedacht.

Zie voorziening activering van de betonnen kern.

Zoom op luchtverwarming in energiezuinige gebouwen

Luchtverwarming moet alleen worden gekozen als aan de hierboven vermelde voorwaarden wordt voldaan (beperkte vraag of aanzienlijke bezetting). Het voordeel is dan dat er minder installaties nodig zijn. Wanneer het hygiënische debiet volstaat om aan de warmtevraag in een ruimte te voldoen (bij lage vraag (passiefgebouwen) of dichte bezetting), wordt een bijkomend klassiek warmteafgiftesysteem zoals met radiatoren in theorie overbodig. Dit type installatie moet altijd worden gecombineerd met op zijn minst luchtrecyclage en idealiter met warmteterugwinning uit de onttrokken lucht.

Let op: de herstart is een kwestie waarmee rekening moet worden gehouden bij de dimensionering van de installatie. Bij stillegging of vertraging van de installatie (bijvoorbeeld bij vakantie of langdurige afwezigheid) kan veel vermogen nodig zijn om het gebouw opnieuw op temperatuur te krijgen en kan het hygiënisch ventilatiedebiet onvoldoende zijn om dit vermogen te leveren. In dat geval kunnen bijkomende afgifte-elementen (zoals radiatoren) noodzakelijk blijken.

Ook moet rekening worden gehouden met de psychologische impact van het ontbreken van "klassieke" afgifte-elementen voor de gebruikers (het is niet mogelijk om op te warmen door direct contact met een warme oppervlakte, zoals een radiator (oppervlaktetemperatuur van ca. 40°C of meer)). Bij luchtverwarming is het belangrijk om de gebruikers op de juiste wijze te informeren over de manier waarop de vertrekken worden verwarmd en hun interactiemogelijkheden met de installatie (thermostaten, eventuele handmatige regeling van het debiet...). Dit is vooral belangrijk in woningen, waar tot op heden minder vaak dan in bijvoorbeeld kantoren gebruik wordt gemaakt van klimaatregeling via de lucht en automatisering van de installaties.

De warmtetransporterende vloeistof die voor de verwarming van de aangeblazen lucht wordt gebruikt, is zoals eerder vermeld bij voorkeur warm water dat door verwarmingsbatterijen stroomt. Over het gebruik van elektriciteit moet goed worden nagedacht, rekening houdend met de impact op zowel het milieu als op het primaire energieverbruik van het gebouw, vooral wanneer er geen hernieuwbare elektriciteitsproductie voorhanden is.

Kortom

Onderstaande tabel geeft een overzicht van de hierboven besproken elementen om de ontwerpers en de bouwheer te helpen bij hun keuzes: