Vermogen radiator
Lucas stelde deze vraag op 06 november 2023 om 13:41. Stel ik heb een cv radiator met aanvoer 60°C en retour 40°C. De gemiddelde temperatuur van deze radiator is dus 50°C.
Nu heb ik exact dezelfde radiator, met dezelfde kamertemperatuur maar dan met een aanvoer van 55°C en een retour van 45°C.
Gemiddelde temperatuur blijft dus 50°C.
∆T tussen aanvoer en retour is wel 2× kleiner in dit laatste voorbeeld.
1. Kan ik nu stellen dat de warmteafgifte hetzelfde blijft, omdat de gemiddelde temperatuur van deze radiator hetzelfde blijft?
2. Kan ik nu stellen dat er in de 2e situatie het debiet door de radiator 2× zo groot is omdat ∆T nu 2× zo klein is?
Of werkt dit natuurkundig gezien zo niet?
Reacties
Theo de Klerk
op
06 november 2023 om 14:49
>∆T tussen aanvoer en retour is wel 2× kleiner in dit laatste voorbeeld.
De warmte-uitwisseling met de omgeving is afhankelijk van het temperatuursverschil tussen radiator en omgeving. Niet tussen aanvoer/retour binnen de radiator.
Dat gezegd hebbend, is de daling in temperatuur van 55 -> 45 of 60 -> 40 een factor 2 verschil. De energie-inhoud van 60 naar 40 neemt met een factor 20/60 = 0,33 af en van 55 naar 45 met 10/55= 0,18 .
Die "verdwenen" energie is de kamer in gegaan die opwarmt. Van 60 -> 40 moet het water dus veel langzamer stromen (om tijd te hebben die energie af te staan) dan bij 55 -> 45. De doorstromende watermassa bij 60 -> 40 kan de helft zijn (per minuut) van 55 -> 45 om dezelfde energiehoeveelheid af te staan.
Dus in ideale gevallen:
1) de energieafgifte blijft gelijk want temperatuursverschil radiator/kamer blijft gelijk en daarmee de warmtestroom die van ΔT afhankelijk is
2) Het debiet bij 60->40 kan dus 2x kleiner zijn dan bij 55->45
In praktijk zal het iets ingewikkelder zijn: opwarming van 45 -> 55 in de ketel zal waarschijnlijk meer/minder efficient gaan dan 40 -> 60 afhankelijk van de instelling van ketelrendement, pompsnelheid en andere zaken - daar heb ik weinig ervaring mee.
De warmte-uitwisseling met de omgeving is afhankelijk van het temperatuursverschil tussen radiator en omgeving. Niet tussen aanvoer/retour binnen de radiator.
Dat gezegd hebbend, is de daling in temperatuur van 55 -> 45 of 60 -> 40 een factor 2 verschil. De energie-inhoud van 60 naar 40 neemt met een factor 20/60 = 0,33 af en van 55 naar 45 met 10/55= 0,18 .
Die "verdwenen" energie is de kamer in gegaan die opwarmt. Van 60 -> 40 moet het water dus veel langzamer stromen (om tijd te hebben die energie af te staan) dan bij 55 -> 45. De doorstromende watermassa bij 60 -> 40 kan de helft zijn (per minuut) van 55 -> 45 om dezelfde energiehoeveelheid af te staan.
Dus in ideale gevallen:
1) de energieafgifte blijft gelijk want temperatuursverschil radiator/kamer blijft gelijk en daarmee de warmtestroom die van ΔT afhankelijk is
2) Het debiet bij 60->40 kan dus 2x kleiner zijn dan bij 55->45
In praktijk zal het iets ingewikkelder zijn: opwarming van 45 -> 55 in de ketel zal waarschijnlijk meer/minder efficient gaan dan 40 -> 60 afhankelijk van de instelling van ketelrendement, pompsnelheid en andere zaken - daar heb ik weinig ervaring mee.
Lucas
op
06 november 2023 om 16:47
Bedankt voor je reactie
"De warmte-uitwisseling met de omgeving is afhankelijk van het temperatuursverschil tussen radiator en omgeving. Niet tussen aanvoer/retour binnen de radiator."
Dat begrijp ik ook wel,
Ik dacht namelijk zo:
Vermogen = debiet × ∆T × 1,16Wh (4,19kJ)
Als het vermogen hetzelfde blijft omdat de gemiddelde temperatuur van de radiator hetzelfde is,
maar ∆T tussen aanvoer en retour is de helft van de eerste situatie, dan is het volgens mij alleen mogelijk om hetzelfde vermogen te hebben als er 2× zoveel water per tijdseenheid door de radiator stroomt.
En nog een vraagje:
Met radiator ventilatoren gaat de retourtemperatuur omlaag, en daarmee ook de gemiddelde temperatuur van de radiator. Toch geeft hij meer vermogen af (bij gelijke aanvoertemperatuur)
Komt dit dan omdat het het temperatuurverschil van de radiator en de kamer toch groter wordt ondanks de lagere gemiddelde temperatuur van de radiator zelf?
"De warmte-uitwisseling met de omgeving is afhankelijk van het temperatuursverschil tussen radiator en omgeving. Niet tussen aanvoer/retour binnen de radiator."
Dat begrijp ik ook wel,
Ik dacht namelijk zo:
Vermogen = debiet × ∆T × 1,16Wh (4,19kJ)
Als het vermogen hetzelfde blijft omdat de gemiddelde temperatuur van de radiator hetzelfde is,
maar ∆T tussen aanvoer en retour is de helft van de eerste situatie, dan is het volgens mij alleen mogelijk om hetzelfde vermogen te hebben als er 2× zoveel water per tijdseenheid door de radiator stroomt.
En nog een vraagje:
Met radiator ventilatoren gaat de retourtemperatuur omlaag, en daarmee ook de gemiddelde temperatuur van de radiator. Toch geeft hij meer vermogen af (bij gelijke aanvoertemperatuur)
Komt dit dan omdat het het temperatuurverschil van de radiator en de kamer toch groter wordt ondanks de lagere gemiddelde temperatuur van de radiator zelf?
Theo de Klerk
op
06 november 2023 om 18:10
>Met radiator ventilatoren gaat de retourtemperatuur omlaag, en daarmee ook de gemiddelde temperatuur van de radiator. Toch geeft hij meer vermogen af (bij gelijke aanvoertemperatuur)
Bedoel je die dingen die je onder een radiator hangt? Op zich doen die niks (ze leveren geen warmte). Geheel overeenkomstig de wetten van thermodynamica: geen (warmte)energie uit (vrijwel) niks.
Maar ze helpen wel de convectie sneller te laten verlopen. Netto zal een radiator evenveel warmte dissiperen met als zonder ventilator. Zonder duurt het dan langer voordat warme lucht door de hele kamer verspreid is.
De beweerde besparing komt dan ook niet door de ventilator op zich, maar doordat je daarna je stookgedrag aanpast (bijv. de thermostaat op 19 graden zet ipv 20) Zonder ventilator duurt het langer voordat op afstand X van de radiator de temperatuur 19 graden wordt omdat de lucht langzamer op grotere afstand opwarmt. Dus stook je wat meer om dat proces te versnellen.
Met ventilator help je de convectie, en zal op grotere afstand eerder warme lucht zijn. Dan kun je de thermostaat op 19 zetten.
Het feit dat je van 20 naar 19 graden instelling gaat, zorgt voor besparing op gasgebruik.
Zou je met ventilator niets veranderen aan je thermostaatinstelling, dan bespaar je niks.
(Zonder ventilator: duurt langer voordat bij X de temperatuur 19 wordt bereikt, maar daarna loopt die alsnog op naar 20 tot de thermostaat afslaat. Tussen radiator en thermostaat kan dan ook lucht zitten van 24 graden. Die "bulk" moet nog langs de thermostaat en zolang de temperatuur niet onder 20 zakt, blijft die uit. Eenmaal onder de 20 graden slaat de kachel weer aan.
Met ventilator: bij X wordt 19 graden eerder bereikt, ook bij de thermostaat. De lucht tussen radiator en thermostaat zal minder hoog oplopen (geen 24 maar bijv 21 graden). De kachel slaat eerder af want 20 graden wordt eerder bereikt. Maar de temperatuur zakt ook sneller weer onder 20 (want de "top" van 21 zakt sneller terug naar onder de 20) waardoor de kachel weer aangaat. Dus of je nu zonder ventilator 4 minuten aan, 4 minuten uit periodes hebt (bijvoorbeeld) of met ventilator 2 min aan, 2 min uit, 2 min aan, 2 min uit maakt uiteindelijk voor gasverbruik niks uit. Alleen door een andere instelling van de thermostaat kun je besparen. De ventilator helpt daarbij om het eerder behagelijk te maken.
Omdat de ventilatoren de convectie stimuleren, zal meer warmte van de radiator afgevoerd worden en de ΔT tussen aanvoer en afvoer groter worden en daarmee staat de radiator meer warmte af. Wat de ketel weer moet bijverwarmen tot aanvoer temperatuur. Maar die betere convectie doet de thermostaat ook eerder afslaan.
Verbetering (forcering) van convectie werkt voor elke instelling van radiator temperatuur.
Bedoel je die dingen die je onder een radiator hangt? Op zich doen die niks (ze leveren geen warmte). Geheel overeenkomstig de wetten van thermodynamica: geen (warmte)energie uit (vrijwel) niks.
Maar ze helpen wel de convectie sneller te laten verlopen. Netto zal een radiator evenveel warmte dissiperen met als zonder ventilator. Zonder duurt het dan langer voordat warme lucht door de hele kamer verspreid is.
De beweerde besparing komt dan ook niet door de ventilator op zich, maar doordat je daarna je stookgedrag aanpast (bijv. de thermostaat op 19 graden zet ipv 20) Zonder ventilator duurt het langer voordat op afstand X van de radiator de temperatuur 19 graden wordt omdat de lucht langzamer op grotere afstand opwarmt. Dus stook je wat meer om dat proces te versnellen.
Met ventilator help je de convectie, en zal op grotere afstand eerder warme lucht zijn. Dan kun je de thermostaat op 19 zetten.
Het feit dat je van 20 naar 19 graden instelling gaat, zorgt voor besparing op gasgebruik.
Zou je met ventilator niets veranderen aan je thermostaatinstelling, dan bespaar je niks.
(Zonder ventilator: duurt langer voordat bij X de temperatuur 19 wordt bereikt, maar daarna loopt die alsnog op naar 20 tot de thermostaat afslaat. Tussen radiator en thermostaat kan dan ook lucht zitten van 24 graden. Die "bulk" moet nog langs de thermostaat en zolang de temperatuur niet onder 20 zakt, blijft die uit. Eenmaal onder de 20 graden slaat de kachel weer aan.
Met ventilator: bij X wordt 19 graden eerder bereikt, ook bij de thermostaat. De lucht tussen radiator en thermostaat zal minder hoog oplopen (geen 24 maar bijv 21 graden). De kachel slaat eerder af want 20 graden wordt eerder bereikt. Maar de temperatuur zakt ook sneller weer onder 20 (want de "top" van 21 zakt sneller terug naar onder de 20) waardoor de kachel weer aangaat. Dus of je nu zonder ventilator 4 minuten aan, 4 minuten uit periodes hebt (bijvoorbeeld) of met ventilator 2 min aan, 2 min uit, 2 min aan, 2 min uit maakt uiteindelijk voor gasverbruik niks uit. Alleen door een andere instelling van de thermostaat kun je besparen. De ventilator helpt daarbij om het eerder behagelijk te maken.
Omdat de ventilatoren de convectie stimuleren, zal meer warmte van de radiator afgevoerd worden en de ΔT tussen aanvoer en afvoer groter worden en daarmee staat de radiator meer warmte af. Wat de ketel weer moet bijverwarmen tot aanvoer temperatuur. Maar die betere convectie doet de thermostaat ook eerder afslaan.
Verbetering (forcering) van convectie werkt voor elke instelling van radiator temperatuur.
Lucas
op
06 november 2023 om 19:02
Ik ben het met je eens dat er natuurlijk niks veranderd aan de benodigde energie om je woning op te warmen.
Maar de besparing zit hem in het rendement waarmee dit gaat, en deze is erg afhankelijk van de retourtemperatuur van het cv water.
De ventilatoren zorgen voor een grotere ∆T, dus een lagere retourtemperatuur. Hiermee wordt het rendement hoger en zal er minder gas verstookt worden om deze benodigde energie te leveren.
Het kan het verschil maken of de ketel op VR rendement of HR rendement draait. Het verlagen van de aanvoertemperatuur helpt hier natuurlijk extra aan mee, want in een situatie waar de lagere aanvoertemperatuur voor te weinig warmte afgifte zou zorgen, kun je met de ventilatoren toch nog zorgen voor voldoende warmte afgifte.
De terugverdientijd is waarschijnlijk heel wat jaar, daar praten we maar even niet over 😁
Maar ik denk dat mijn vraag is beantwoord, bedankt hiervoor.
Jan van de Velde
op
06 november 2023 om 19:12
Dag Lucas,
De benodigde warmte moet er sowieso komen bij een beoogd verschil tussen binnen- en buitentemperatuur. In dat opzicht voegt een radiatorventilator niets toe.
Het grote nut van de radiatorventilator is dat je voor eenzelfde warmte-afgifte in de te verwarmen ruimte met een lagere aanvoertemperatuur kunt werken EN een groter verschil tussen aanvoer en retour, waardoor kouder water in het systeem, waardoor het rendement van de (HR) ketel verbetert. Die gaat dan namelijk véél beter condenseren, iets wat die bij hogere watertemperaturen nauwelijks doet, en je rookgassen gaan veel kouder de schoorsteen uit.
Groet, Jan
De benodigde warmte moet er sowieso komen bij een beoogd verschil tussen binnen- en buitentemperatuur. In dat opzicht voegt een radiatorventilator niets toe.
Het grote nut van de radiatorventilator is dat je voor eenzelfde warmte-afgifte in de te verwarmen ruimte met een lagere aanvoertemperatuur kunt werken EN een groter verschil tussen aanvoer en retour, waardoor kouder water in het systeem, waardoor het rendement van de (HR) ketel verbetert. Die gaat dan namelijk véél beter condenseren, iets wat die bij hogere watertemperaturen nauwelijks doet, en je rookgassen gaan veel kouder de schoorsteen uit.
Groet, Jan
