Tapwater-boiler voor een warmtepomp

Introductie:

In Nederland verstaan wij onder een ‘boiler’ een toestel dat een reservoir met water opwarmt, de inhoud van het reservoir kan variëren van een halve liter tot vele duizenden liters. Het woord boiler komt uit het Engels (to boil = koken). Hoewel de Engelse en Amerikanen met het woord ‘boiler’ een cv-ketel bedoelen. Onze ‘boiler’ wordt daar ‘Water Heater’ genoemd en/of ‘hot water tank’ en de Duitsers spreken weer over een ‘Warmwasserspeicher ‘ of ‘ Warmwasserbereiter’ als je dat letterlijk zou vertalen krijg je ‘warmwateropslag’ of ‘warmwaterbereider’.  Eigenlijk vreemd dus dat wij in Nederland het woord boiler gebruiken?

Let op met de aanschaf van een boiler voor een warmtepomp !

Allereerst bovenstaande waarschuwing: een boiler voor een warmtepomp is namelijk anders dan een boiler voor een CV-ketel!

Als het temperatuurverschil tussen bron en doel groot is dan kan makkelijker warmte worden overgedragen. Een CV-ketel levert bijvoorbeeld 80 °C en het tapwater moet uiteindelijk 65° worden. Dan heb je nog een temperatuurverschil van 15 °C tussen bron (ketel) en doel (tapwater).  Bij een warmtepomp wil je uiteindelijk water hebben van ca. 56°C (één maal per week 65°C) en dat wil je maken met 58°C.  Het temperatuurverschil tussen bron en doel is dan nog maar 2°C.  In een boiler voor een warmtepomp moet meer VO zitten (VerwarmingsOppervlak). Er moet dus meer materiaal zijn waar warmte overgedragen kan worden van bron naar doel.

Let er dus bij aanschaf op dat u de juiste boiler kiest !  Als u een boiler, welke bedoeld is voor een CV-ketel, aansluit op een warmtepomp dan loopt u de kans dat de boiler niet op temperatuur komt en daarnaast waarschijnlijk steeds HD (Hoge Druk) storing krijgt. De warmtepomp zal zijn warmte dan niet goed kwijt kunnen.

Hoe groot moet de boiler zijn bij een warmtepomp ?

In een warmtepomp installatie moet je de boiler zo groot selecteren, dat deze de dagelijkse piekvraag  dekt.
Immers het vermogen van een warmtepomp dien je zo klein mogelijk, afgestemd op de transmissie van de woning, te kiezen.

Hoe groot is de piekvraag ?

Dat ligt natuurlijk geheel aan wat u wilt.  Uit een normale douche kop komt zo’n 10 liter per minuut van 40 ° C , dat komt overeen met ongeveer 7 liter per minuut warm water van 55 °C uit de boiler. Immers het wordt nog gemengd met koud water bij uw douche kraan.

Stel dat u met 2 personen bent, een normale douchte heeft, en elk 8 minuten wil douchen.

Dan kunt u stellen dat u 2 personen x 7 liter warm water x 8 minuten = 112 liter voorraad nodig heeft.

Stel dat u met 4 personen bent, dan wordt het dus het dubbele: 224 liter*.

—

Stel dat u met 3 personen bent, een normale douche heeft en een klassiek ligbad. Één persoon maakt gebruik van het ligbad en op diezelfde dag gaan 2 personen 10 minuten douchen.

Dan wordt het rekensommetje:

1 x klassiek ligbad vullen = 110 liter water (het hoeft niet vol want u moet er zelf nog bij).
2 personen x 7 liter x 10 minuten = 140 liter  + het bad is totaal 250 liter*.

—

Als u een luxe regen douche neemt van 20 liter per minuut ( is ongeveer 14 liter warm boiler water)
en u wil daar 10 minuten onder staan:  10 x 14 = 140 liter* voor één persoon.

U ziet het ligt geheel aan wat u wilt.

Ofwel met redeneren komt u het best tot de juiste keuze!

* Let op, een boiler is eigenlijk nooit 100% aftapbaar, als u bijvoorbeeld een 300 liter boiler heeft gekozen, dan moet u rekenen dat u hieruit 80% kan aftappen met de boilertemperatuur. 300 x 0,8 = 240 liter.

Als er nog niets bekend is van tapwatergebruik, neemt men een normale situatie en gaat men vaak hiervan uit:

Advies boiler inhoud:

• t/m 3 personen een combi toestel met 180 liter voorraad (combi is warmtepomp en boiler onder één mantel)
• 4 t/m 5 personen 300 liter boiler
• 6 t/m 8 personen 500 liter boiler

Wat zegt de ISSO hierover:  Minimaal inhoud boiler

In ISSO publicatie 72 is een minimaal boilerinhoud opgegeven.
Allereerst onderscheid de ISSO 3 typen inzet van boiler verwarming:
Standby boiler met laadtijd van minder dan 1,5 uur

Standby boiler met laadtijd van meer dan 1,5 uur

Nachtstroomboiler (laadtijd korter dan 8 uur)

Een nachtstroom boiler wordt in de ‘nachtstroom’ periode verwarmd, een standby boiler zodra hij afkoelt.

De ISSO stelt dus een minimaal boiler inhoud van:

Opmerkingen:
Het beschikbaar vermogen van de warmtepomp (plus eventuele bijstook) bepaalt de laadtijd van de boiler (en daarmee de inhoud van de boiler / langer of korter dan 1,5 uur)

.

Voor 1 persoon wordt dezelfde hoeveelheid geëist als voor 2 personen.

Voor elke persoon meer dan 5, komt er 48 liter bij (zowel bij douche en bad)

Indien zowel een bad als douche aanwezig is volstaat toch het aanhouden van ’n bad.

Indien het aantal inwoners niet bekend is, dient u uit te gaan van 4 inwoners tenzij er maar één slaapkamer is voorzien, dan kiest u 2 inwoners. Het betreft hier boilers welke op 55 °C worden gebracht (van 10 naar 55)

Verder uit deze ISSO norm:

• Nachtstroomboiler: V nuttig = boilervraag + 40 liter
• Standby boiler: Laadtijd kleiner dan 1,5 uur: V nuttig = 0,5 x warmtevraag met een minimum van 80 liter, Laadtijd groter dan 1,5 uur: V nuttig = warmtevraag
• Inhoud van een boiler = V nuttig x 1,2  *(dus ook hier weer de aftapbaarheid van 80%)

Hoe lang duur het voor de boiler weer warm is ?

Daarvoor is er eenvoudig rekensommetje wat nog stamt uit de tijd van de ‘calorieën’, let op dit is alleen geldig voor water!

(860 x kWh) : Delta T = liters

Laten we een 300 liter boiler als voorbeeld nemen:

(860 x kWh) : 48 = 300

Het koude water komt met 10 °C de boiler in en met de warmtepomp willen we dat verwarmen tot 58 °C,  58° – 10° wordt ons temperatuurverschil (delta T) = 48°

We draaien het sommetje wat om:
(300 x 48) = (860 x kWh)
300 x 48 = 14400
14400 : 860 = kWh
kWh = 16,74 kWh

Om 300 liter water te verwarmen van 10°C naar 58°C is dus 16,74 kWh nodig.

Dan moeten we kijken hoe groot het vermogen van de warmtepomp is.

Stel dat u warmtepomp 6 kW afgegeven vermogen heeft, dan duurt het:

16,74 kWh : 6 kW = 2,79 uur !

U kunt dit voorbeeld volgen met uw eigen gegevens.

Desinfectie van de boiler ter voorkoming van legionella

Een elektrische warmtepomp heeft een goed rendement bij de daarop afgestemde temperatuur. Hoe lager het temperatuurverschil tussen de bron (bodem of lucht bijvoorbeeld) en afgifte-systeem, hoe hoger het rendement.

Het koudemiddel wat gekozen is voor de warmtepomp bevat slechts een bepaald temperatuur traject waarop het kan werken. Als men zou kiezen voor een breder temperatuurtraject, dan gaat het rendement wat onderuit. Vandaar dat een warmtepomp vaak tot zo’n 60 ° C aanvoer temperatuur kan werken, immers men wil een zo hoog mogelijk rendement. Voor die ene keer per week dat we desinfectie doen van de boiler gebruiken we dan een elektrisch element. Over het algemeen zal de compressor de boiler eerst tot zo’n 58 ° C verwarmen, dan stopt de compressor en gaat er een elektrisch element aan. Dit element kan in de boiler zitten maar ook in de aanvoer van de warmtepomp zelf. Het element doet dan het stukje van 58° C tot 65° C

Meestal zit in de warmtepomp een functie klokje ingebouwd waarmee je het tijdstip van de desinfectie kan laten plaatsvinden. Bij voorkeur op een tijdstip dat er geen tapwater wordt gebruikt, immers dan is de boiler het snelst op temperatuur gebracht.  Vaak gebeurt dit dus in de nacht.

Tip: Stel nu dat je weet dat er in uw gezin op vrijdagavond een grotere douche piek is dan op andere dagen en er op vrijdag middag praktisch geen tapwatervraag is. Dan zou je dus de desinfectie op de vrijdagmiddag kunnen plannen, immers een tank van 65°C geeft meer tapwater dan een tank van 58°C.  Dan heb je dus op dat moment wat meer comfort.

Volgens de richtlijnen van ISSO publicatie 30.5 en 55.1 dient wekelijks de boiler gedesinfecteerd te worden.

Dat kan door één van deze 3 methode:
De gehele boiler inhoud op 60 °C brengen en daar minstens 20 minuten op laten staan.

De gehele boiler inhoud op 65 °C brengen en daar minsten 10 minuten op laten staan.

De gehele boiler inhoud op 70 °C brengen en daar minsten 5 minuten op laten staan.

Warmtepompen met koudemiddel R407C of R410A halen deze temperaturen dus normaliter niet, de compressor brengt de boiler op de hoogst mogelijk haalbare temperatuur waarna een elektrisch element het overneemt voor het laatste stukje temperatuur verhoging.

Materiaal keuze

Koper

Traditioneel is koper het voorkeur metaal voor tapwaterboilers / drinkwateropslag. Mede omdat voorheen de wateropslag vaak in contact stond met de ‘open lucht’, denk bijvoorbeeld aan watertorens welke bovenin een tank hadden voor watervoorraad, deze watervoorraad zorgde ook voor de druk op de waterleiding door het ‘statisch hoogte verschil’ . Koper is corrosie bestendig en heeft bovendien de eigenschap dat het voor bacteriën een moeilijke broedplaats is.

Waren er eerste nog geheel kopere boilers, tegenwoordig zijn het ‘koper gevoerde’ boilers.

Bij toepassing van koper gevoerde boilers heeft u een beluchter nodig.

Vaak betreft het een stalenboiler welke aan de binnenkant een koperen voering heeft, koper is een zacht materiaal. De functie van de beluchter is de volgende:stel dat de waterleidingdruk wegvalt of iemand de inlaatcombinatie dicht zet, dan kan er op het moment dat iemand ergens in het gebouw een warmwaterkraan open draait een onderdruk in de boiler ontstaan, zeker als de boiler hoger staat dan de warmwaterkraan zit, hierdoor zou de zachte koperen binnenwand naar elkaar toe ‘gezogen’ kunnen worden waardoor de koperen voering lek kan raken. Om dit te voorkomen wordt tussen de inlaatcombinatie en de koud water inlaat van de boiler een beluchter geplaatst. Op het moment er een onderdruk zou komen in de tank komt er via de beluchter lucht in de tank waardoor het koper op zijn plaats blijft.

RVS

Met de komst van druk verhogende pompen in plaats van watertorens kwam RVS als materiaal erbij. RVS (Roest vast staal) is een sterker (m.b.t. druk krachten) materiaal dan koper en zeer goed corrosie bestendig, echter niet 100% corrosie bestendig het zal uiteindelijk ook worden aangetast.

RVS is simpeler te bewerken tot een sterke cilinder vorm dan koper, zij het met veel meer eisen om mee te kunnen werken. Ook de mate van chloride en hardheid van het water speelt een rol voor welk type RVS toegepast kan worden.

Geëmailleerd

Emaille of email is een laag glas dat op voorwerpen kan worden aangebracht, een object waarop emaille is aangebracht noemt men geëmailleerd. Bij boilers wordt deze aangebracht binnen in een stalen tank. De emaillelaag sluit het metaal perfect af, hierdoor kan er geen water en zuurstof bij het metaal komen en is het metaal goed beschermd tegen corrosie.. Emaille is erg hard, behoorlijk krasbestendig en glad daardoor is het materiaal ook hygiënisch, het materiaal is zeer goed bestand tegen de inwerking van chemische stoffen. Emaille is net als glas wel breekbaar, als men een deuk in de boiler zou kunnen slaan (meestal is het metaal behoorlijk dik dus gebeurt dat niet) zou er aan de binnenkant een stukje uit kunnen springen/barsten waardoor het metaal niet goed beschermt meer is tegen corrosie. Een andere bijkomstigheid is dat een geëmailleerde boiler een anode nodig heeft, alle metalen geven onderling onder bepaalde omstandigheden een elektrische (galvanische) spanning af, edelmetalen zijn daar mindergevoelig voor, om te voorkomen dat door die spanning de email laag stuk gaat wordt er in een geëmailleerde boiler een anode geplaatst. Dit kan met een opofferingsanode of magnesiumanode welke zichzelf opoffert (de anode wordt aangetast in plaats van de emaille laag) en moet regelmatig (2 jaarlijks) vervangen worden, anders valt de bescherming weg, met corrosie tot gevolg. Maar het kan ook met een zgn. zwerfstroom anode / titanium anode waarop geforceerd een gelijkspanning, die tegengesteld is aan de galvanische spanning, wordt gezet. Deze laatste hoeft niet periodiek vervangen te worden.

Kunststof

Voor opslag van koud water worden ook kunststofvaten gebruikt voor boilers (warmwater) treft u deze nog bijna niet. Doordat steeds koud water in de tank komt tijdens tappen welke verwarmd moet worden zijn er temperatuurschommelingen waarvoor niet elk soort kunststof geschikt is, in de toekomst kunnen we hier meer van verwachten.

Levensduur:

De economische levensduur van zowel de koperen, RVS en geëmailleerde boiler is 10 jaar. Maar van alle 3 zijn praktijkvoorbeelden van boilers die zelfs na 25 jaar nog niet lek waren. Er zijn natuurlijk ook uitzonderingen in de praktijk van boilers die de 10 jaar niet hebben gehaald. De te verwachten levensduur is ergens tussen de 10 en 15 jaar.

Keuze:

Voor kleinere boilers tot 100 liter is de keuze voornamelijk RVS of koper, bij de grotere boilers is prijs technisch de keuze voor een geëmailleerde interessanter. Voor woningen zien we dat in België en Duitsland vaak voor meer boilerinhoud wordt gekozen (meer comfort) en dus mede daardoor meer geëmailleerd wordt gekozen. In Nederland wordt vaker gekozen voor koper of RVS, vaak is het ook het ‘belevingsgevoel of gewoonte’ van de installateur of land. Zo zien we dat bijvoorbeeld in Scandinavië koper het meest wordt toegepast.

Gerelateerd:

Asbest verwijdering