Berekening afgegeven energie aan warmte
Pieter stelde deze vraag op 05 januari 2023 om 09:46. Ik zit met een vraag in mijn hoofd, en ik weet dat ik iets over het hoofd zie maar ik weet niet wat.
Stel je hebt een radiator waar 300L/h door stroomt. Aanvoer is 60°C en retour is 40°C. Delta T is dus 20°C
Volgens mij heb je dan na een uur: 4,19kJ × 300L × 20°C = 25140kJ aan warmte afgegeven.
Maar stel je hebt dezelfde radiator, alleen nu is de aanvoer 80°C en de retour 60°C. Delta T blijft 20°C en de doorstroming ook. Dus er wordt nog steeds 25140Kj aan warmte afgegeven. Maar mijn gevoel zegt dat als de aanvoer 80°C is het toch echt wel warmer wordt in je huis na een uur?
Waar maak ik hier een denkfout?
Reacties
Je denkfout is dat dezelfde radiator bij hetzelfde debiet en een hogere gemiddelde temperatuur in de praktijk eenzelfde temperatuurverschil aanvoer/retour zou kennen.
Door het grotere temperatuurverschil met de omgeving (de woonkamer bijvoorbeeld) zal er een grotere warmtestroom ontstaan en ΔT aanvoer/retour dus groter worden.
Groet, Jan
Bij andere temperaturen is de efficientie van een cv ketel anders en ook de geleiding/verliezen in de buizen anders.
Dat met die ventilatoren vermoedde ik al dat het onzin was. Je vergroot eigenlijk de capaciteit van de radiator. Delta T wordt groter, maar er zal ook de benodigde energie weer ingestopt moeten worden om weer op de juiste aanvoertemperatuur te komen. De energie zal wel met een hoger rendement behaald worden omdat een ketel beter condenseert bij een lagere retourtemperatuur. Klopt mijn gedachtegang?
Pieter
Dus als de aanvoer 80 is dan zal de retour niet 60 maar bijvoorbeeld 53 zijn. Delta T is nu 27 en de hoeveelheid afgegeven energie zal dus groter zijn.
dat, ja.
Pieter
Dat met die ventilatoren vermoedde ik al dat het onzin was.Nee, geen onzin. Want, je zegt het zelf al:
Pieter
De energie zal wel met een hoger rendement behaald worden omdat een ketel beter condenseert bij een lagere retourtemperatuur. Dat, of laten we beter zeggen, omdat radiatorventilatoren toestaan de aanvoertemperatuur te verlagen. Die dingen hebben niet zoveel zin als je aanvoer op 80 staat.
Groet, Jan
Volgens mij valt er 11% extra rendement te behalen uit condensaat, en dit is bij een retourtemperatuur van 10°C of lager. Die 30% lijkt me wel onzin?
Pieter
Die 30% lijkt me wel onzin? 30%? zou best kunnen, hangt er helemaal van af wat je met wat vergelijkt.
Maar 30% alleen door je HR-ketel van 80ºC aanvoertemperatuur naar 40 te zetten is inderdaad een jokkebrok. Alleen, wie zou daarmee adverteren? Die actie kan vrijwel iedereen namelijk geheel gratis uitvoeren. Dus dat moet dan wel om meer dan alleen aanvoertemperaturen te gaan.
Denk overigens niet alleen in termen van condensatiewarmte. Voor elke kuub gas gaat er toch ook al gauw 15 kuub (ca 20 kg) heet rookgas de schoorsteen uit. Bij veertig graden warmer dan nodig betekent dat ook 20 x 1000 x 40 = 0,8 MJ . Weer 2,5% .
Groet, Jan
Kun je mij het laatste rekensommetje uitleggen?
Bij 2x zoveel vermogen gaat er toch ook 2x zoveel warmte door de schoorsteen? Staat dit niet in verhouding met elkaar?
De ventilatoren zorgen alleen voor een sneller aangenaam gevoel omdat warme lucht niet alleen door natuurlijke convectie langzaam tot de thermostaat komt maar er actiever heengeblazen wordt. De thermostaat kan eerder uitschakelen. Maar ook weer eerder aan. Want waar zonder ventilator een veel warmere lucht richting thermostaat komt (zodat die langer uit kan blijven) zal door de ventilator voldoende warme maar niet te veel warmere lucht de thermostaat bereiken zodat deze weer eerder zal aanslaan. Of je nu 1 x langdurig of 5 x 1/5 tijdsdeel de kachel aanzet maakt voor de kamerverwarming niet uit. Energiegebruik is gelijk. Daarbij verwaarlozen we wel inefficiencies in ketel en buizentransport maar dit is geen 30%. Nog geen 5% vermoed ik.
Maar omdat je je eerder behagelijk voelt ben je misschien bereid de thermostaat niet op 20 graden te zetten (hetere lucht, sneller bij de thermostaat) maar op 18 graden (warme lucht, langzamer bij de thermostaat maar door de ventilatoren toch opgejaagd tot kortere tijd). En dan bespaar je wel degelijk: 20 graden warmte kost meer dan 18 graden.
Dus energiebesparing DOOR ventilatoren is mogelijk. Maar dezelfde besparing (met minder comfort) is ook geheel mogelijk ZONDER ventilatoren. De claims op de verpakkingen zijn grotendeels onzin.
2x meer vermogen stelt een ketel in staat 2x sneller water op te warmen. Bij een goede HR ketel gaat die extra warmte niet door de schoorsteen weg maar wordt weer teruggevoerd naar de waterverwarming.
Maar even de ventilatoren en condensatiewarmte buiten beschouwing gelaten.
Volgens Jan is de ketel efficiënter wanneer de brander bijvoorbeeld op 50 procent van zijn max draait, omdat er minder warmte verloren gaat via de schoorsteen. Maar blijft het rendement niet gewoon hetzelfde?
Dus de helft minder vermogen = de helft minder warmte verloren via rookgas. Dan blijft het rendement hetzelfde. Of zit dit toch anders?
Ik heb het nergens over vermogen.
Stel ik verbrand in een uur 1 m³ aardgas bij een aanvoertemperatuur van 80.
Daarvan komt dan op zijn best 95% van 32 MJ = 30,4 MJ in het huis terecht, want 1,6 MJ gaat op aan het opwarmen van 15 kuub koude lucht tot hete rookgassen
Of ik doe dat wat rustiger aan, in twee uur diezelfde kuub verbranden. Ja, da's op het halve vermogen, maar ik ben twee keer zo lang bezig, en gebruik dus evenveel energie. Daarvan komt nu 107% in het huis terecht, want er gaat maar 2,5% (0,8 MJ) op aan het opwarmen van koude lucht tot handwarme rookgassen, en er blijft nog eens 10% (3,2 MJ) hangen door condenserende waterdamp uit diezelfde rookgassen.
Rendement dus 95 of 107% afhankelijk van aanvoertemperatuur. Ja, meer dan 100% omdat stookwaarden voorheen werden bepaald met water als waterdamp.
Dat is nog maar alleen door die ketel te verstellen, en heeft nog niks met die radiatorventilatortjes te maken. Dat kun je alleen zó laag afstellen als je huis fatsoenlijk** is geïsoleerd, en als je voldoende radiatorcapaciteit hebt (niet van die superzuinig berekende radiatortjes).
30%? die ventilatortjes alléén doen 0% .
Maar, afhankelijk van de bijkomende maatregelen:
- Is je radiatorcapaciteit onvoldoende dan kan zo'n setje radiatorventilatoren wel helpen om die afgiftecapaciteit op te krikken en dus toch die aanvoertemperatuur te laten dalen. Pak 5-10% .
- 's Morgens, en als je verder de hele dag weg bent misschien ook 's avonds voordat iedereen weer thuiskomt, kun je wat later starten met opwarmen. Pak 5%.
- Verder kan door een betere verdeling door de kamer van de warme lucht het comfortgevoel toenemen. Wellicht kan daardoor de thermostaat een tikje omlaag. Sta er niet versteld van als je met een graadje minder 10% pakt.
Mwah, zo redenerend beginnen we toch wel in de buurt van 20 mogelijke procenten te komen?
** Met fatsoenlijk bedoel ik niks extreems. Ik heb een hoekhuis 1970 woningcorporatie, dus nog pré-oliecrisis CV-radiatoren. Intussen gewoon (1985-1990 of zo) dubbel glas overal en de 6 cm spouw is ergens in 2005 gevuld met glaswolvlokken. Toen ik hier kwam wonen, 2007, verstookten we tot 2012 1200-1500 m³ (inclusief koken en warm water) per jaar. Er is bijna altijd iemand thuis dus de thermostaat heel de winter van half acht tot half elf op 20.
Huis gekocht in 2010, en toen kocht ik eind 2012 een nieuwe ketel en zakte dat gelijk naar 900-1000 m³ . Ook het vermelden waard trouwens, de kopgevel was intussen van half tot volledig dik begroeid met klimop. In de jaren die volgden heb ik de aanvoertemperatuur stapsgewijs verlaagd, en nog mijn kruipruimte geïsoleerd en de zolderisolatie verbeterd. Verbruik nog 600-700 m³, winter 21-22 zelfs 530 m³ (maar ja, daar was weinig winters aan).
Deze winter dan nog de thermostaat een graadje omlaag gezet, 19oC. Dagen als deze week rond de 1,5 m³/dag. Die ijsdagen afgelopen december (hier tot -7, -8) rond de 5 m³/dag. Tenzij het nog echt gaat winteren hoop ik in juli 450 m³ te mogen noteren.
Alleen een warmtepomp gaat hier nog iets aan verbeteren. Daarbij hik ik overigens niet aan tegen de investering, maar tegen de vraag waar op windstille vriesnachten de stroom vandaan moet gaan komen, volgens mij kraakt ons elektriciteitsnet nu al in al zijn voegen. Wat ik verder nog kan bedenken zijn kruimels, en veelal dure kruimels.
Pieter
Er blijft toch 1m³ verbranden met de 15m³ aan koude lucht? Of je daar nu 1 of 2 uur over doet?Ja, maar meer van je warmte wordt aan het water afgegeven. Je bent niet alléén lucht aan het opwarmen hè!
Maar je doet er nu 2x zo lang over om het huis op temperatuur te krijgen, dus wordt er ook 2x zo lang vermogen afgegeven aan zowel het water als de lucht. Dan is dit in theorie toch niet efficiënter maar precies hetzelfde?
Theo de Klerk
Ik denk dat ... ik weet dat zeker.
Maar Pieter zit nog vast in een zelfde soort "naar de verkeerde hoek kijken" als waarmee hij deze topic opende
Pieter
Dus wanneer de brander op 50 procent draait, wordt er de helft minder vermogen afgegeven aan het water en ook de helft minder aan die 15m³ lucht. nee.
op 50% draaien betekent de helft minder de schoorsteen uit en dié helft ( 2,5%) meer in het water.
Bij een max van 80 oC gaat er 95% van de geproduceerde warmte naar het water en 5% ongebruikt de schoorsteen uit.
Bij een max van 40 oC gaat er 97,5% van de geproduceeerde warmte naar het water en 2,5% ongebruikt de schoorsteen uit. Want er gaat nog steeds 15 kuub lucht die schoorsteen uit (al doe je daar twee keer zo lang over) , maar nu is die maar 40.
(NB: in bovenstaande vergelijking laten we de 10% van de condensatie maar even buiten beschouwing)
1,29kJ × 15m³ × Delta T 80°C = ongeveer 5% van de energie die er in 1m³ aardgas zit.
Waarom blijf ik er dan toch mee in mijn hoofd zitten dat als er de helft minder energie overgedragen wordt aan de lucht, maar je doet er 2× zo lang over dat dit dan dezelfde hoeveelheid energie is als op vol vermogen haha. Ik weet dat het fout is, maar ik krijg het nog niet uit mijn hoofd.
Ik kan 6L/min verwarmen met 10kW, en ik kan 3L/min verwarmen met 5kW.
Ik wil in totaal 6L verwarmen, maar bij de 5kW duurt dat 2x zo lang. In beide gevallen heb ik 6L water van dezelfde temperatuur, ongeveer 34°C.
Waarom is dit bij de 15m³ lucht die aangezogen wordt anders?
Ik snap gewoon niet waarom de lucht op vol vermogen 80 graden zou moeten zijn en op half vermogen 40 graden. Bij half vermogen stroomt de lucht toch ook 2x zo langzaam, er wordt de helft minder lucht aangezogen.
De brander brandt ook maar op halve kracht. Waarom is die lucht dan niet net zo heet als dat de brander 2x zo hard draait maar de lucht ook 2x zo hard wordt aangezogen?
Als ik water van 80oC wegstuur - en dus in veel gevallen met 60-70oC retour krijg bij de ketel - kan dat rookgas natuurlijk nooit kouder worden dan die 60-70oC.
15m³ × 1,29kJ × rookgastemperatuur = verloren energie. Punt, haha.
Pieter
rookgas heeft dus ongeveer de temperatuur van het retourwater. dat ja
15m³ × 1,29kJ × (rookgastemperatuur - buitentemperatuur) = verloren energie.
zie de rode correctie