Condensatieketels: waarom de condensatietechniek?

Toen in de jaren 60 de centrale verwarming algemeen werd, was er niet veel keuze buiten een standaardketel die op 90 °C werkt met een zeer elementaire regeling. Na de eerste oliecrisis begin jaren 70 werd het energieverbruik belangrijker vanwege de hogere energieprijs. Dus zochten fabrikanten oplossingen zoals een regeling die de keteltemperatuur aanpast aan de buitentemperatuur (weersafhankelijke regeling) en ketels die werken bij lagere temperaturen. De energieverliezen werden zo kleiner en het rendement ging omhoog. 

In de jaren 90 was het milieu echt nieuws: zure regen en het vrijkomen van stikstofoxiden bij verbranding baarden veel zorgen. Minder verbruik betekende ook minder vervuiling. Daarom dat het concept van verwarmingsketels opnieuw bekeken werd en de eerste condensatie- of Hoog Rendementsketels (HR-ketels) zagen het levenslicht. 

Energie was relatief goedkoop en lager verbruik bleef minder belangrijk. Kyoto, nieuwe CO2-richtlijnen en de plotse energieprijsstijgingen veranderden alles. Condensatietechniek bleek de enige doordachte oplossing. De hedendaagse condenserende ketel warmt de stookruimte niet op (lage stralingsverliezen), levert warmte af als u die nodig heeft (lage stilstandverliezen) en heeft minimale energieverliezen via de schoorsteen (lage schoorsteenverliezen). Dit optimaal rendement gekoppeld aan een moderne brandertechnologie levert een zeer lage uitstoot van schadelijke stoffen, en dat is beter voor mens en milieu.

2_3_XL_Infograph-1.jpg

Hoe werkt een condensatieketel?

Alle fossiele brandstoffen zijn koolwaterstoffen die gedeeltelijk bestaan uit waterstof. Bij de verbranding van 1 m³ aardgas wordt ± 10m³ lucht verbruikt. Het resultaat daarvan is warmte plus  8 m³ stikstof, 1m³ CO2 en 2 m³ waterdamp. 

De warmte wordt verdeeld over de woning en de verbrandingsgassen, verdwijnen door de schoorsteen. We weten uit de keuken dat het maken van stoom (waterkoker) energie kost. Omgekeerd levert het condenseren van stoom of waterdamp veel energie op. Als we dus de 2 m³ waterdamp, die normaal via de schoorsteen verdwijnt, laten afkoelen tot onder het dauwpunt (voor gas ± 58 °C, voor mazout ± 47 °C), krijgen we veel extra warmte (latente warmte). 

Bij traditionele ketels stromen de rookgassen door een warmtewisselaar. Het CV-water stroomt door de warmtewisselaar en neemt de warmte van de rookgassen op. De warmte die hier benut wordt, heet ook wel voelbare warmte. Hoe lager de temperatuur van de rookgassen, hoe meer ze worden afgekoeld, hoe meer condensatie er ontstaat en hoe hoger het rendement van uw ketel. De rookgassen worden afgekoeld tot een gemiddelde schoorsteentemperatuur van 120 °C. 

2_3_XL_Infograph-2.jpg
2_3_XL_Infograph-3.jpg

Naast deze voelbare warmte is er dus ook niet-voelbare of latente warmte. Deze is tijdens de verbranding in de vorm van waterdamp aanwezig. De volgende vergelijking schept meer duidelijkheid: bij een oude ketel (meer dan 20 jaar) is de schoorsteentemperatuur ongeveer 180 °C, bij een lagetemperatuurketel 120 °C en bij een condensatieketel slechts 10 °C boven de temperatuur van de radiatoren. U ziet zelf wat de besparing is. Bij stookolie is de latente warmte 6%, voor aardgas 11%. De energiebesparing loopt voor gas van minimum 14% tot meer dan 35% en voor stookolie van 7% tot meer dan 35%.

Wat doet de brander precies?

Ook de brander draagt bij aan het condensatieproces omdat die invloed heeft op het luchtoverschot in de ketel. Hoe kleiner het luchtoverschot, hoe hoger het dauwpunt van de rookgassen en des te sneller treedt er condensatie op. De Lambda Pro Control verbrandingsregeling in de Viessmann MatriX-brander optimaliseert automatisch de hoeveelheid lucht zodat er met verschillende gassoorten en met toevoeging van biogas gestookt kan worden. Door die bijzonder schone verbranding wordt de vorming van NOx met ongeveer 75% beperkt, waardoor de condensatieketels van Viessmann ver onder de normen blijven van alle bestaande voorschriften. De extreem lage uitstoot is te danken aan de volledige voormenging van aardgas en lucht en aan de lage verbrandingstemperatuur. Bij condensatietoestellen op stookolie worden blauwbranders gebruikt omdat ook deze zeer lage emissies veroorzaken.

Gas-Brennwert-Matrixbrenner.jpg
Komplettangebot.jpg

Welke soorten condenserende ketels zijn er?

Condensatieketels bestaan in twee uitvoeringen: met enkel een warmtewisselaar of daarnaast nog een aparte rookgascondensor. De doorgang voor de rookgassen is zo smal dat het oppervlak van de warmtewisselaar altijd nat blijft. En dat is niet voor niets, want een natte wisselaar neemt tot 30 keer meer warmte op. Dit wordt optimaal benut bij de Inox-Radiaal warmtewisselaar van roestvast staal in de Viesmann ketels. In nauwelijks 4 cm gaat de temperatuur van 850 °C naar 50 °C. De temperatuur van de verbrandingsgassen komt onder het dauwpunt, de waterdamp condenseert, de warmtewisselaar neemt de vrijgekomen warmte op en staat die af aan het CV-water. Dus met condensatietechniek kan de latente warmte wel gebruikt worden. Maar ook de voelbare warmte wordt beter benut dan bij traditionele ketels.

Een rendement van 108%, kan dat?

Het lijkt onmogelijk maar toch hebben condensatieketels een nominaal rendement van meer dan 100%. Bij de berekening van het rendement van klassieke ketels ging men er namelijk van uit dat 11% van de energie sowieso verloren ging. Dus werd het rendement als norm op 100% in plaats van 89% gezet. De condensatieketel vult precies dat verloren gedeelte van het rendement aan. Met andere woorden 108% is het rendement in vergelijking met klassieke ketels als je op de klassieke manier rekent en 97% het werkelijke rendement.

2_3_XL_Infograph-6.jpg
2_3_XL_Infograph-5.jpg

Waar komt dat hoge rendement vandaan?

Het geheim zit in de Inox-Radiaal warmtewisselaar, een gepatenteerde uitvinding van Viessmann. Door zijn unieke constructie worden de rookgassen optimaal afgekoeld voor ze
naar de schoorsteen gaan. Daarnaast speelt de weersafhankelijke regeling een grote rol: met een buitensensor past uw installatie zich aan het weer aan. De regeling berekent zelf de temperatuur van het CV-water aan de hand van de buitentemperatuur. Bij een gewone ketelregeling wordt het CV-water altijd opgewarmd tot aan de ingestelde keteltemperatuur (bv. 75 °C), zonder te letten op andere factoren. De buitensensor is optioneel, maar zeker aan te raden omdat dit dé manier is om uw ketel te laten condenseren. Zonder de sensor stijgen de keteltemperaturen bijna altijd boven het dauwpunt. De plaatsing van de sensor moet daarom doordacht gebeuren (koude plaats uit de zon).




Nog meer vragen

Is condenswater schadelijk?

Nee, zeker niet. Een condensatietoestel van 24 kW heeft bijvoorbeeld een verbruik van 2.500 m³ gas per jaar, wat neerkomt op ongeveer 2.500 liter condenswater met een zuurgraad van ongeveer 2 à 3 pH (stookolie) of 3 à 5 pH (aardgas). Ter vergelijking, bij citroensap is dat 2 à 3 pH terwijl huishoudelijk afvalwater eerder basisch is, met een zuurgraad van 7 tot 10 pH. Bij lozing in het riool moet in België de zuurgraad minstens 6,5 pH zijn. Als dit via voormenging met huishoudelijk afvalwater bereikt wordt, is er geen specifieke behandeling nodig. Indien het condenswater wel behandeld moet worden, gebeurt dat met een zogenaamde neutraliseringinstallatie. Die bestaat uit een reservoir gevuld met een basisch materiaal dat het condenswater verandert in een eerder neutrale oplossing met een pH-waarde rond de 7. Bij mazout wordt ook nog een actieve koolfilter gebruikt om de oliederivaten tegen te houden.  

Werkt een condensatieketel op alle installaties?

Vloerverwarming heeft de voorkeur omdat de werkingstemperaturen lager zijn dan bij radiatoren, maar ook die werken perfect met een condensatieketel. Het verbruik zal iets hoger liggen maar nog altijd spectaculair lager dan bij een niet-condenserende ketel.

Welk vermogen moet een ketel hebben?

In het verleden werden ketels vaak overgedimensioneerd. Dat is fout. De installateur moet het juiste vermogen bepalen. Voor een normaal geïsoleerde woning is 1 kW per 10 m² voldoende. Als de woning compact is qua oppervlakte mag er een reserve voorzien worden voor het sanitair warm water.

Wat moet ik voorzien in de opstellingsruimte (stookplaats)?

Ketels bestaan in een gesloten versie (verbruik van lucht van buitenaf) of een open versie (verbruik van lucht uit de stookplaats). Gesloten ketels hebben enkel bovenventilatie nodig en open ketels onder- en bovenventilatie. Gesloten ketels kunnen nagenoeg overal worden geplaatst en kunnen ook worden ingebouwd. Bij ketels in open versie wordt de lucht van buiten aangezogen door een afzonderlijk kanaal of een concentrische luchtaanvoer-verbrandingsgasafvoer combinatie. Bij mazout en aardgas mag de verbrandingsgasafvoer uitgevoerd worden in kunststof (PPS) volgens de geldende normen. Ook moet het toestel uitgerust zijn met een beveiliging die de brander uitschakelt bij een
verbrandingsgastemperatuur van 80 °C. Uiteraard moeten de materialen die de verbrandingsgassen afvoeren bestand zijn tegen de zuurgraad van het condenswater.

Met of zonder schoorsteen?

Een open ketel heeft een schoorsteen nodig om de verbrandingsgassen af te voeren. Het is wel noodzakelijk dat het uiteinde van de schoorsteen niet kan bevriezen. Een gesloten ketel voert de verbrandingsgassen rechtstreeks af naar de buitenlucht, vaak via een concentrisch kanaal als waar de lucht door wordt aangezogen. Een gesloten toestel heeft dus geen schoorsteen nodig, een afvoerbuis volstaat. Daardoor kan een gesloten ketel in principe overal geïnstalleerd worden, en is hij ook veiliger dan een open toestel.

Wand- of vloerketel?

Afhankelijk van de plaats die beschikbaar is, valt er te kiezen tussen een wand- of vloerketel. Wandketels nemen erg weinig plaats in en de meeste werken zonder schoorsteen. Viessmann heeft zelfs gaswandketels met een vermogen tot 105 kW. Vloerketels nemen meer plaats in, maar kunnen een nog groter vermogen hebben.

Verwarming en sanitair warm water via één toestel?

Er bestaan drie mogelijkheden voor de sanitaire warmwatervoorziening: een CV-ketel met een ingebouwde platenwisselaar, de zogenaamde combiketel. In het apparaat zit een wisselaar die meteen warm water aanmaakt. Dit is een goedkope oplossing maar beperkt in de hoeveelheid warm water. Ook de verkalking van de wisselaar vraagt constant controle en onderhoud. Een andere optie is dat het warm water wordt bereid in een apart toestel zoals een boiler wat veel comfort geeft. De derde mogelijkheid is een laadboilersysteem, een combinatie van wisselaar en buffertank voor een nog groter warmwatercomfort plus een beter rendement. De ketel blijft namelijk condenseren bij de productie van warm water.

Thermostaat en temperatuurregeling?

Met een kamerthermostaat of afzonderlijke thermostaatkranen op de radiatoren kan de temperatuur in elke kamer precies geregeld worden. Er is keuze tussen een modulerende regeling en een weersafhankelijke temperatuurregeling. Eenvoudige maatregelen die het comfort verhogen en daarnaast helpen om rationeel om te gaan met energie omdat de temperatuur en dus het verbruik zich aanpast aan de situatie. De installatie van thermostaatkranen geeft ook recht op een premie en een belastingvermindering.

Wat doet condensatietechniek voor het milieu?

Omdat fossiele energiebronnen langzaam op raken, moeten we alles doen om het energieverbruik tot een minimum te herleiden, wat leidt tot lagere stookkosten, een onmiddellijk voordeel voor u. Daarnaast zijn er natuurlijk ook ecologische belangen: in alle industrietakken gelden zeer strenge normen om de uitstoot van schadelijke stoffen te reduceren. Dan hebben we het voornamelijk over stikstofoxide NOx, koolmonoxide CO en kooldioxide CO2. Tijdens de verbranding komen kooloxiden en stikstofoxiden vrij. Kooldioxide geldt als een van de hoofdoorzaken van het broeikaseffect en zorgt met stikstofoxide voor de vorming van onder andere smog en zure regen. Zowel bij stookolie als gas worden bij condensatie zuren gevormd, waaronder koolzuur en salpeterzuur. Stookolie op zijn beurt vormt sulfiet en sulfaat en er komt ook zwavel bij de verbranding vrij. Door het gebruik van hooggelegeerde staalsoorten in de ketel zijn de verwarmingsoppervlakken permanent beschermd tegen corrosie. Om de afzetting van zouten te vermijden, die ketelsteen kunnen veroorzaken, laat men het condensatiewater en de rookgassen in dezelfde richting stromen (gelijkstroomprincipe) wat een zelfreinigend effect creëert. Condensatietechniek levert een optimaal rendement met minder verbruik en een zeer lage uitstoot van schadelijke stoffen.

Mag ik een 4-weg mengkraan gebruiken?

Bij het toepassen van mengcircuits zijn er twee mogelijkheden, een 4-weg of 3-weg mengkraan. Beide voeren een vermenging uit van aanvoer- en retourwater om op die manier de ideale temperatuur naar het verwarmingssysteem te sturen. Bij condensatieketels moeten 4-weg mengkranen vervangen worden door 3-weg mengkranen. Een 4-weg mengkraan stuurt het vertrekwater deels rechtstreeks terug naar de ketel. Dit werd vroeger veel toegepast bij klassieke ketels, om te koude terugvoertemperaturen te vermijden. Maar bij condensatieketels willen we juist die koude terugvoertemperaturen.

Mag ik een mengfles of open collector gebruiken?

Alleen als het moet. Bij een hydraulisch onevenwicht op de installatie wordt gebruik gemaakt van een evenwichtsfles of drukloze verdeler. Installaties met verschillende circuits zullen secundair altijd een variabel debiet hebben, woningen met vloerverwarming beneden en radiatoren op de verdieping(en) bijvoorbeeld. Dit variabele debiet kan de werking van het verwarmingstoestel beïnvloeden. Wanneer het secundaire debiet (installatiedebiet) groter is dan het primaire (debiet toestel), moet bij condensatieketels gebruik gemaakt worden van een evenwichtsfles, uiteraard rekening houdend met de specifieke eisen van de fabrikant.

Ben ik een van de eersten die condensatietechniek gebruikt?

Nee hoor, honderdduizenden zijn u al voorgegaan. En condensatietechniek wint meer en meer terrein. Onder meer door het grotere aanbod bij constructeurs, de vertrouwdheid met condenserende ketels van installateurs en de fiscale voordelen van de federale overheid groeit het aantal ketels met het Optimaz Elite of het HR-TOP label. Wij voorspellen dat de niet-condenserende ketel snel uit de handel verdwijnt; condensatieketels maken nu al > 70% van de markt uit.

2_3_XL_Infograph-4.jpg