Wat is warmte? Eerst iets over energie Warmteoverdracht technieken Hans Disselhorst Eerst iets over energie Warmteoverdracht technieken

Warmte = thermische energie Chaotische beweging van botsende moleculen Vraag: hoe hard bewegen de moleculen? 10 km/u? 100 km/u? 1000 km/u? Warmte is laagwaardige vorm van energie!

Enkele energievormen thermisch elektrisch mechanisch chemisch elektromagnetisch nucleair

Energieverbruik in Castricum (mechanische energie) (thermische energie) (elektrische energie) 16 000 kWh per inwoner per jaar

Directe CO2 voetafdruk in Castricum 4,5 ton per inwoner per jaar

vóór de energietransitie thermische energie elektrische energie mechanische energie chemische energie (fossiele brandstof) elektromagnetische energie nucleaire energie

ná de energietransitie thermische energie elektrische energie mechanische energie windenergie chemische energie (fossiele brandstof) elektromagnetische energie (zon) nucleaire energie (aardwarmte)

ná de energietransitie thermische energie warmtepomp elektrische energie mechanische energie Elektrische auto windmolen windenergie zonnecollectoren Geothermische installatie + warmtenet zonnepanelen chemische energie (fossiele brandstof) elektromagnetische energie (zon) nucleaire energie (aardwarmte)

eenheden van energie Petajoule????

Eenheid van vermogen (= energie per tijdseenheid) Eenheid van energie J (Joule) cal (= 4,19 J) kcal (=1000 cal) kWh (= 3,6 MJ = 900 kcal) Eenheid van vermogen (= energie per tijdseenheid) W (Watt = J/s) kW (= 1000 W) kWh/h (= 1 kW) kWh/jr (= 1/8e W)

Warmteoverdracht Warmte stroomt van hoog naar laag Twee maten: Evenredig met het temperatuurverschil Twee maten: U-waarde: warmtestroom per m2 per graad temperatuurverschil [W/m2.oC] R-waarde: R = 1/U Voorbeelden R U muur 0,3 3,5 spouwmuur 0,4 2,5 1,6 0,6 10 cm glaswol 2,5 0,4 muur van passiefhuis 10 0,1

Behaaglijkheid in huis Luchttemperatuur warmte-overdracht door convectie Wandtemperatuur warmte-overdracht door straling en indirect door convectie (tocht)

Spouwmuur R = 0,5 (warmteverlies 40 W/m2) Effect van isolatie wandtemperatuur 18oC 0 oC 20 oC Spouwmuur R = 0,5 (warmteverlies 40 W/m2) wandtemperatuur 19,4oC 0 oC Spouwmuur met isolatie R = 1,7 (warmteverlies 12 W/m2) jaarlijkse besparing: 5-10 m3 gas per m2 muur 20 oC wandtemperatuur 19,9oC 0 oC Buitengevelisolatie R = 8 (warmteverlies 2,5 W/m2) jaarlijkse besparing t.o.v. spouwmuurisolatie: 1,5-3 m3 gas per m2 muur 20 oC

Centrale Verwarming systemen HT (hoge temperatuur) radiatoren LT (lage temperatuur) convectoren vloerverwarming wandverwarming plafondverwarming Gasketel: HT en LT Warmtepomp: alleen zinvol bij LT

Waar halen we de warmte vandaan? Hoogwaardige energie (aardgas vlamtemperatuur: 1800 oC) Laagwaardige energie (CV water 50 oC) Verbranding gasketel houtkachel/open haard pelletkachel Warmtepomp Warmtenet restwarmte geothermie Hoogwaardige energie (elektriciteit) 3-4 maar zo veel laagwaardige energie (CV water 30-40 oC) Van gas “uit de muur” naar “warmte uit de muur” Deze warmte is bijna gratis (maar het kost wel geld om deze naar de huizen te brengen)

elektriciteit + buitenlucht = warmte Warmtepomp elektriciteit + buitenlucht = warmte 3.000 kWh Elektriciteit Warmte Pomp 10.000 kWh Warmte + 7.000 kWh Buitenlucht ter vergelijking: 1 m3 aardgas levert 10 kWh warmte

De warmtepomp Principe: mechanische energie  thermische energie bijvoorbeeld: warmte van 10oC naar 20oC pompen Stap 1: lucht comprimeren 10 oC  30 oC Stap 2: laten afkoelen in warme ruimte 30 oC  20 oC 20 oC Stap 3: lucht expanderen 20 oC  0 oC 10 oC Stap 4: laten opwarmen in koude ruimte 0 oC  10 oC

Werking warmtepomp Compressor Verdamper Condensor Ventiel 10oC 30oC Neem warmte op Condensor Geeft warmte af 10oC 20oC 0oC 20oC Ventiel

De warmtepomp: voor- en nadelen + CO2 vermindering + Lagere energierekening veel minder gas maar: meer elektriciteit + Ook te gebruiken voor koeling in de zomer - Duurder dan gasketel - Betrekkelijk nieuwe toepassing kinderziektes? Ingeval van lucht/water warmtepomp: bijstoken nodig als het buiten heel koud is buitenunit maakt geluid (als bij een airco) - Warm water? Koken?

Ervaringsdeskundige sinds eind januari 2017 + CO2 vermindering tot nu toe 1500 kg (650 kg*) + Lagere energierekening veel minder gas 800 m3 bespaard: € 500 maar: meer elektriciteit 2000 kWh € 0 (€ 400*) + Ook te gebruiken voor koeling in de zomer - Duurder dan gasketel - Betrekkelijk nieuwe toepassing kinderziektes? Ingeval van lucht/water warmtepomp: bijstoken nodig als het buiten heel koud is +180 m3 buitenunit maakt geluid (als bij een airco) - Warm water? 120 m3 gas Koken? inductie

Energiebesparing door de warmtepomp geleverde thermische energie COP (Coefficient Of Performance) = benodigde elektrische energie 4 ± 300 Theoretisch maximum COP : delta T Gemiddelde wintertemperatuur 4oC Uitgaande temperatuur 45oC -> COP 3