Verwarmingsbatterij

Batterie de chauffe
Een verwarmingsbatterij, ook wel warmtebatterij genoemd, is een apparaat dat wordt gebruikt om de lucht in een gebouw te verwarmen en dat gewoonlijk is geïntegreerd in een ventilatiekanaal of in de luchtbehandelingsgroep. Ze kan de vorm aannemen van een lucht/water-warmtewisselaar of een elektrische batterij, waarbij de laatste minder aan te bevelen is om redenen van bedrijfskosten en primaire energiebalans.

Wat zijn de toepassingen voor de verwarmingsbatterij?

De belangrijkste toepassingen van de verwarmingsbatterij zijn:

  • verwarming of voorverwarming van lokalen door lucht, indien geplaatst na de warmteterugwinningseenheid in een luchtbehandelingscentrale;
  • veiligheidselement tegen het risico van ijsvorming, indien geplaatst vóór de warmteterugwinningseenheid in een luchtbehandelingscentrale;
  • verwarming van lokalen, indien geïnstalleerd als een eindeenheid in het luchtcircuit;
  • naverwarmingsbatterij, indien geplaatst na een koelbatterij voor ontvochtiging.

Hoe de keuze maken tussen een hydraulische en elektrische verwarmingsbatterij?

Er bestaan twee soorten verwarmingsbatterijen:

  • de hydraulische verwarmingsbatterij, die bestaat uit verschillende spiralen waarin warm water van de warmteproducent (ketel, warmtepomp, enz.) circuleert;
  • de elektrische verwarmingsbatterij voor vermogens beperkt tot 10/15 kW.

Hydraulische verwarmingsbatterij (links) en elektrische verwarmingsbatterij gemonteerd in een kanaal (rechts)

Hydraulische verwarmingsbatterij / Elektrische verwarmingsbatterij gemonteerd in een kanaal © Leefmilieu Brussel

Omwille van de bedrijfskosten en primaire energiebalans verdient het de voorkeur te kiezen voor de hydraulische verwarmingsbatterij. De elektrische batterij kan echter worden overwogen als het ventilatiesysteem de volgende kenmerken vertoont:

  • wordt weinig gebruikt;
  • heeft een laag debiet;
  • ingewikkeld om hydraulisch te verbinden.

Wat zijn de principes voor het bepalen van de grootte van de verwarmingsbatterij?

Parameters om de grootte te bepalen

Het bepalen van de grootte van een verwarmingsbatterij gebeurt in functie van:

  • de gewenste toevoertemperatuur;
  • de aanwezigheid van een warmteterugwinningseenheid (beïnvloedt de temperatuur stroomopwaarts van de batterij);  
  • het warmwatertemperatuurregime (alleen voor hydraulische batterijen);
  • de ruimte die in beslag wordt genomen.

Bij gelijk vermogen heeft het temperatuurregime van het verwarmingswater verschillende gevolgen. Bij een hoog temperatuurregime (b.v. 90/70°C) is het uitwisselingsoppervlak van de batterij kleiner, hetgeen resulteert in minder drukverliezen en dus minder stroomverbruik van de ventilator en de pomp. De energieverliezen in de leidingen zijn echter groter. Omgekeerd beperkt een lager temperatuurregime (b.v. 50/30°C) de energieverliezen in de leidingen, maar verhoogt het elektrisch verbruik aan de ventilator- en pompzijde.

Het gaat er dus om het evenwicht te vinden tussen het stroomverbruik en de energieverliezen. Door met water van lage temperatuur te werken, kan onder andere de condensatie van verwarmingsketels worden bevorderd  en de COP van warmtepompen worden verhoogd.

Praktisch voorbeeld

Dimensionering van de warmtebatterij voor een kantoor van 30 mensen.

Laten we eens kijken naar een kantoorgebouw dat 1500 m³/h nodig heeft (bijvoorbeeld een kantoor van ongeveer 1000 m² dat wordt bezet door ongeveer 30 personen). Op basis van het warmteverlies wordt uitgegaan van een toevoerluchttemperatuur van 22°C voor de ventilatie van de kantoren. Bij wijze van eerste benadering wordt aangenomen dat de afvoerluchttemperatuur van de kamers ook 22°C bedraagt.

Uitgaande van de installatie van een warmteterugwinningseenheid met een rendement van 75% in de ventilatiegroep, wordt de temperatuur stroomafwaarts van de warmteterugwinningseenheid berekend op 14°C bij een buitentemperatuur van -10°C.

Tuitgag wisselaar=-10[°C]+75[%]×(22[°C]-(-10[°C]))=14[°C]{T_{uitgag~wisselaar} = -10[^{\circ}C] + 75[\%] \times (22[^{\circ}C] - (-10[^{\circ}C])) = 14[^{\circ}C]}

Voor deze installatie is een verwarmingsbatterij van 4 kW voldoende.

P=ṁ×c×(Tu-Ti)=V̇× ρ×c×(Tu-Ti){P = ṁ \times c \times (T_u - T_i) = V̇ \times  \rho \times c \times (T_u - T_i)}

  • P = vermogen in kW
  • ṁ = massadebiet in kg/s            
  • V = volumedebiet in m³/s
  • ρ = volumemassa van de lucht in kg/m³ (≅1,2 kg/m³)
  • c = specifieke warmte in kJ/kg/K (1 kJ.kg-1.K-1)
  • Tu = temperatuur van de uitgaande lucht van de batterij in K
  • Ti = temperatuur van de instromende lucht van de batterij in K

Ter vereenvoudiging worden de omrekening van m³/s naar m³/h, de volumemassa en de specifieke warmte gecombineerd in een factor 0,34.

1[kJ.kg1.K-1]×1,2[kg.m-3/3600s.h-1]×1000[W.kW-1]  0,34[W.h.m-3.K-1]{1 [kJ.kg^1.K^{-1}] \times 1,2 [kg.m^{-3}/ 3600 s.h^{-1}] \times 1000 [W.kW^{-1}]  \approx  0,34 [W.h.m^{-3}.K^{-1}]}

P=0,34[W.h.m-3.°C-1] ×1500[m3.h-1]×(22[°C]-14[°C])=4080[W]{P=0,34 [W.h.m^{-3}. ^{\circ}C^{-1}]  \times 1500 [m^3.h^{-1}] \times (22[^{\circ}C] - 14[^{\circ}C]) = 4080 [W]}

Als er geen warmteterugwinningseenheid is, moet de verwarmingsbatterij er een van 16 kW zijn. Op basis van de specificaties van de leveranciers heeft een batterij van 16 kW de volgende kenmerken:

  • voor een watertemperatuur van 90/70°C: hoogte 460 mm, lengte 440 mm, diepte 340 mm.
  • voor een watertemperatuur van 60/40°C: hoogte 730 mm, lengte 540 mm, diepte 380 mm. De in beslag genomen ruimte op de vloer is 1,3 keer zo groot.

Hoe moet de verwarmingsbatterij worden afgesteld?

Hydraulische verwarmingsbatterij

Het afstellen geschiedt door middel van een gemotoriseerde klep die wordt geregeld in functie van:

  • de temperatuur van de toevoerlucht (sonde in het kanaal);
  • de buitentemperatuur (verwarmingscurve).

Elektrische verwarmingsbatterij

Het afstellen geschiedt over het algemeen op basis van de kamertemperatuur via een thermostaat.

Wat is het verschil tussen een ventilerende convector en een verwarmingsbatterij?

Een ventilerende convector is een plaatselijke (gedecentraliseerde) verwarmings- of koelingsunit uit één stuk, uitgerust met een batterij (wisselaar) en een ventilator. Deze bevindt zich rechtstreeks in de kamer, op de vloer, aan de muur of aan het plafond.

De verwarmingsbatterij is eerder geïntegreerd in een ventilatiegroep, of in een ventilatiekanaal, en maakt het mogelijk de lucht te verwarmen of te koelen, die vervolgens via een externe ventilator over verschillende kamers wordt verspreid. De verwarmingsbatterij moet worden beschouwd als onderdeel van een gecentraliseerd systeem.

Meer informatie over ventilerende convectoren in: Voorziening | Convector, ventilerende convector, inductieconvector

Regelgevende en normatieve aspecten

Regelgeving EPB-verwarming en -klimaatregeling

Normen

Zie het deel Regelgeving en normen van het dossier

Meer weten

Bijgewerkt op 22/12/2022