Inhoudstafel
- Welke soorten warmteterugwinningseenheden bestaan er?
- Hoe wordt het rendement van een warmteterugwinningseenheid berekend?
- Wat zijn de criteria om te kiezen voor een warmteterugwinningseenheid?
- Welke investeringen zijn nodig voor een warmteterugwinningseenheid?
- Wat zijn de aandachtspunten bij de keuze van een warmteterugwinningseenheid?
- Welke onderhoudswerkzaamheden moeten worden uitgevoerd aan een warmteterugwinningseenheid?
- Regelgevende en normatieve aspecten
- Meer weten
De installatie van een warmteterugwinningseenheid is een sterk aanbevolen maatregel voor alle ventilatiesystemen van het type D, zowel in nieuwe gebouwen als bij renovaties. Afhankelijk van het debiet kan het zelfs verplicht zijn deze te installeren.
Welke soorten warmteterugwinningseenheden bestaan er?
We onderscheiden twee families warmteterugwinningseenheden:
- directe of lucht/lucht-terugwinningseenheid: platenwarmtewisselaar, warmtewiel, regeneratieve warmtewisselaar;
- indirecte terugwinningseenheid:
- Lucht/Vloeistof/Lucht (bij voorkeur voor bestaande luchtbehandelingsinstallaties): glycolwaterwisselaar, warmtepijpwisselaar, wisselaar via warmtepomp;
- Lucht/Vloeistof: in het geval van een warmtepomp die warmte terugwint uit de aangezogen lucht voor een verwarmings- of sanitair warmwaternet.
De meest voorkomende terugwinningsapparaten op de markt
Terugwinningseenheid met platen
- bestaat uit platen van een geleidend materiaal (type aluminium) waar de stromen van buitenlucht en vervuilde lucht elkaar kruisen;
- een veel gebruikte technologie in tertiaire en residentiële ventilatie;
- dankzij een by-pass kan de eenheid in free-cooling werken;
- rendement van 60 tot 80%.
Synoniem: Kruisstroomterugwinningseenheid
Voordelen:
- goede verhouding investering/energie-efficiëntie;
- geen risico op overdracht van vervuilende stoffen;
- geschikte oplossing voor de meeste luchtdebieten;
- weinig onderhoud.
Nadelen:
- groot drukverlies;
- geen vochtterugwinning;
- oververhitting in de zomer als er geen by-pass is;
- risico op ijsvorming bij lage buitentemperaturen;
- de in de lengte in beslag genomen ruimte is vrij groot in vergelijking met de terugwinningseenheid met warmtewiel.
Toepassing:
- residentieel;
- onderwijs;
- tertiair;
- gezondheidszorg;
- laboratorium;
- algemeen wanneer er geen contact tussen vervuilde lucht en verse lucht is toegestaan.
Terugwinningseenheid met warmtewiel
- wiel uitgerust met schoepen in absorberend materiaal;
- het wiel bevindt zich voor de helft in het verseluchtgedeelte en voor de helft in het afvoerluchtgedeelte van de ventilatiekast. Terwijl het wiel draait, wisselt het afwisselend warmte uit tussen de afgezogen lucht en de verse lucht;
- afhankelijk van het materiaal van de schoepen is terugwinning van voelbare en latente warmte mogelijk. In het geval van een wiel met vochtterugwinning spreekt men van hygroscopisch wiel;
- de by-pass van het wiel wordt tot stand gebracht door de rotatie van het wiel te stoppen;
- rendement van 60 tot 85% (voelbare en latente warmte).
Voordelen:
- gering risico van overdracht van vervuilende stoffen (maar bestaat nog steeds);
- goede verhouding investering/energie-efficiëntie;
- neemt weinig ruimte in beslag;
- maakt de terugwinning van voelbare en latente warmte mogelijk, afhankelijk van de technologie (hygroscopisch wiel);
- weinig drukverlies:
- variabele snelheid van het wiel waardoor de warmteoverdracht kan worden geregeld.
Nadelen:
- sommige systemen zijn niet volledig waterdicht;
- mag niet worden gebruikt in ziekenhuizen (risico van overdracht van bacteriën);
- onderhoud van de motor en de riem
- energieverbruik om het wiel te laten draaien (wel relatief laag);
- risico op ijsvorming (wel relatief laag).
Toepassing:
- residentieel;
- onderwijs;
- tertiair.
Regeneratieve terugwinningseenheid met klep of luik
- bestaande uit een medium van accumulerend materiaal dat voelbare en latente warmte opvangt en afgeeft;
- traject van de lucht gewijzigd door een klep of een luik;
- rendement van 40 tot 90% (voelbare en latente warmte).
Voordelen:
- hetzelfde als voor de wielwisselaar, maar minder nood aan hulpenergie;
- zeer goede rendementen;
- minder drukverlies dan de wielwisselaar.
Nadelen:
- hetzelfde als voor de wielwisselaar;
- dure technologie;
- verontreiniging van de verse lucht mogelijk (via de accumulator en ook bij verandering van de stand van de klep);
- neemt veel ruimte in beslag.
Toepassing:
- onderwijs;
- tertiair;
- het gebruik ervan is echter vrij beperkt omdat het duur is.
Terugwinningseenheid met glycolwater
- een batterij is geïnstalleerd op de afzuiggroep en een tweede op de toevoergroep;
- de batterijen zijn verbonden door een hydraulisch circuit met glycolwater;
- een pomp laat de vloeistof van de ene batterij naar de andere circuleren en zorgt zo voor de warmteoverdracht via het glycolwater;
- rendement van 50 tot 60%.
Voordelen:
- geen risico op overdracht van vervuilende stoffen;
- eenvoudige temperatuurregeling (met 3-wegklep);
- flexibele installatie van de kanalen;
- mogelijkheid tot installatie rechtstreeks op de kanalen (dus op een bestaande groep die niet is uitgerust met een interne warmteterugwinningseenheid).
Nadelen:
- geen vochtterugwinning;
- laag rendement (beïnvloed door de lengte van de lus, verbruik van de pomp, enz.);
- neemt veel ruimte in beslag;
- groot drukverlies;
- onderhoud;
- hoge kosten;
- gebruik van glycol.
Toepassing:
- renovatie;
- tertiair;
- gezondheidszorg;
- laboratoria;
- keukens met veel vet.
Terugwinningseenheid via een warmtepomp
- net als de terugwinningseenheid met glycolwater is de terugwinningseenheid via een warmtepomp voorzien van batterijen die verbonden zijn door een circuit van water of koelvloeistoffen. De afgezogen lucht en de verse lucht fungeren als warme en koude bronnen voor de koelcyclus van de warmtepomp.
Voordelen:
- omkeerbaar systeem, toevoer van warme of koude lucht mogelijk met één enkel systeem;
- hoog rendement dankzij de COP van de warmtepomp.
Nadelen:
- hoge investering;
- temperatuur van de toevoerlucht beperkt door de koelcyclus (capaciteit van de warme en koude zijde);
- luchtdrukverliezen.
Toepassing:
- renovatie;
- onderwijs;
- tertiair.
Terugwinningseenheid met warmtepijp
- alternatief voor de terugwinningseenheid met glycolwater Voor de warmteoverdracht wordt een koelvloeistof gebruikt (verdampings-/condensatiecyclus van de koelvloeistof);
- rendement van 50 tot 60%.
Voordelen:
- neemt weinig ruimte in beslag;
- weinig onderhoud;
- geen extra energie nodig.
Nadelen:
- toevoer en afvoer van lucht moeten naast elkaar liggen;
- geen vochtterugwinning;
- laag rendement;
- beperkte regeling van de temperatuur;
- niet omkeerbaar (werkt niet in de zomer).
Toepassing:
- renovatie;
- tertiair;
Hoe wordt het rendement van een warmteterugwinningseenheid berekend?
Het rendement van een warmteterugwinningseenheid wordt in de NBN EN 308 als volgt gedefinieerd:
- Warmteterugwinning: η = (t2-t1)/ (t3-t1)
- Vochtterugwinning: η = (h2-h1)/ (h3-h1)
Wat zijn de criteria om te kiezen voor een warmteterugwinningseenheid?
Een warmteterugwinningseenheid wordt hoofdzakelijk gekozen in functie van:
- de mogelijkheid om toevoer- en afvoerkanalen te combineren in een compacte luchtbehandelingscentrale;
- de mogelijkheid van fysieke deeltjesoverdracht tussen afgezogen en verse lucht;
- de energieprestaties;
- de in beslag genomen ruimte;
- het drukverlies;
- de noodzaak van vochtterugwinning.
Welke investeringen zijn nodig voor een warmteterugwinningseenheid?
Uitgaande van een dubbele stromingseenheid met wielwisselaar van 10.000 m³/h met een budget van +/-35.000€ excl. btw. moet men rekenen op de volgende meerkosten:
- terugwinningseenheid via platen: van 5 tot 30%;
- terugwinningseenheid via warmtepomp: van 60 tot 100%.
Wat zijn de aandachtspunten bij de keuze van een warmteterugwinningseenheid?
Drukverliezen en verbruik van de ventilator
Warmteterugwinningseenheden hebben drukverliezen waarmee rekening moet worden gehouden bij het bepalen van de afmeting van de ventilator. Het toenemen van de drukverliezen zorgt voor een toename van het verbruik van de ventilator.
Onderstaande tabel geeft een orde van grootte van de drukverliezen die gepaard gaan met een warmteterugwinningseenheid voor een debiet van 10.000 m³/h:
Drukverliezen per type warmteterugwinningseenheid
|
Type terugwinningseenheid |
Terugwinningseenheid met platen |
Terugwinningseenheid met warmtewiel |
Terugwinningseenheid met glycolwater |
|---|---|---|---|
|
Drukverliezen [Pa] bij 10 000 m³/h |
200 - 300 |
100 - 200 |
100 - 150 |
In beslag genomen ruimte
De ruimte die in beslag wordt genomen is ook een criterium voor de installatie van een warmteterugwinningseenheid. De volgende tabel geeft een orde van grootte van de ruimte die in beslag wordt genomen (in m) voor de terugwinningseenheden voor een debiet van 10 000 m³/h.
In beslag genomen ruimte per type warmteterugwinningseenheid
|
Type terugwinningseenheid |
Terugwinningseenheid met platen [m] |
Terugwinningseenheid met warmtewiel [m] |
Terugwinningseenheid met glycolwater [m] |
|---|---|---|---|
|
In beslag genomen ruimte (in m) voor 10 000 m³/h |
2 – 2,5 |
0,5 - 1 |
0,5 - 1,5 |
Free-coolingfunctie
Om de mechanische free-cooling mogelijk te maken, moet de warmteterugwinningseenheid:
- voorzien zijn van een by-pass (voor de terugwinningseenheid met platen);
- voorzien zijn van een systeem om het draaien van het wiel te stoppen (voor de terugwinningseenheid met warmtewiel);
- voorzien zijn van een systeem om het circuleren van het glycolwater te stoppen (voor de terugwinningseenheid met glycolwater).
Risico op ijsvorming
Wanneer de buitentemperatuur laag is en het dauwpunt wordt overschreden, bestaat het risico dat de warmteterugwinningseenheid bevriest, aangezien de vervuilde afvoerlucht vocht bevat. Er zijn meerdere technieken mogelijk:
- de warmtewisselaar voorzien van een by-pass: het nadeel van deze oplossing is dat men zich de calorieën van de afgezogen lucht ontzegt en dus de voorverwarming van de verse lucht vóór de toevoer of vóór de naverwarming door een warmtebatterij vermindert;
- toevoeging van een elektrische voorverwarmingsbatterij vóór de warmtewisselaar, hetgeen leidt tot een hoger energieverbruik;
- de snelheid van de ventilator verminderen of zelfs uitschakelen voor verse lucht wanneer het rendement van de wisselaar niet volstaat om het risico op ijsvorming te voorkomen. Deze oplossing heeft het nadeel dat de luchtkwaliteit tijdens deze werkingsperioden vermindert. Ze moet vermeden worden als de verwarming via ventilatie gebeurt;
- een aardwarmtewisselaar plaatsen die de verse lucht voorverwarmt.
Risico op roestvorming
Warmtewisselaars zijn over het algemeen weinig onderhevig aan het risico op roestvorming bij gebruik in woningen of in niet-corrosieve omgevingen (kantoren, scholen, enz.). In het geval van ventilatiegroepen voor zwembaden, werkplaatsen of in agressieve omgevingen, moeten de standaardwisselaars van roestvrij staal of aluminium van een speciale coating worden voorzien om de schoepen tegen roestvorming te beschermen. Er zijn ook warmtewisselaars die geheel uit kunststof bestaan en bestand zijn tegen oplosmiddelen, chloor, enz. Deze wisselaars zijn voorbehouden voor specifieke toepassingen omdat de extra kosten zeer hoog kunnen oplopen naar gelang van de toepassing (+80 tot +150%).
Welke onderhoudswerkzaamheden moeten worden uitgevoerd aan een warmteterugwinningseenheid?
Voor voorgeschreven onderhoudsacties, zie volgend deel. De onderhoudsmaatregelen in termen van goede praktijken zijn de volgende:
- de werking en de toestand van het warmteterugwinningssysteem controleren op beschadiging, corrosie en lekkage (1 keer om de 2 jaar);
- de wisseloppervlakken reinigen (1 keer om de 5 jaar);
- de beschermings- en regelapparatuur controleren (1 keer per jaar);
- het aandrijfmechanisme onderhouden: lawaai, onbalans, uitlijning en spanning van de riemen, ontstoffen van de motor, smering van de wielwisselaars, enz. (1 keer per jaar);
- de pompen, leidingen en isolatie, kleppen controleren voor wisselaars met glycolwater en warmtepijpen (afhankelijk van het glycolvolume).
Bovendien moet een filter worden geïnstalleerd vóór de warmteterugwinningseenheid om verstopping ervan te beperken en het thermisch rendement ervan te garanderen.
Regelgevende en normatieve aspecten
Regelgeving EPB-verwarming en -klimaatregeling
De warmteterugwinningseenheid is verplicht vanaf een bepaald debiet, evenals bepaalde onderhoudstaken.
Regelgeving EPB-werken
De warmteterugwinningseenheid heeft een belangrijke invloed op de te bereiken NEV- (en PEV-) doelstellingen.
Ecodesign-richtlijn
De Ecodesign-richtlijn bevat vereisten met betrekking tot de rendementen, de etikettering en de specifieke energieverbruiksklasse .
Meer informatie over het Ecodesign-richtlijn:
Normen
Meer weten
Websites
- Energie+ (FR)
- Energie Wallonie (FR)
- The Renewable Energy Hub (EN)
- EPBD (FR, NL)
- WTCB (FR, NL)
- ventilatiesysteemabcd (NL)
- Eurovent (EN)
Bibliografie
- C. Marbaix (1997), Les récupérateurs de chaleur en ventilation et conditionnement de l’air, Ministerie van het Waals Gewest.
