Hoe werkt een boiler voor je warmtepomp?

Technische uitleg

Een boilervat is essentieel in een warmtepompsysteem omdat het zorgt voor een constante voorraad warm tapwater. Warmtepompen kunnen namelijk niet direct warm tapwater leveren zoals traditionele doorstroomtoestellen. Daarom is een boilervat nodig om het benodigde instant thermische vermogen te leveren voor verschillende toepassingen zoals douchen en baden.
Voor direct verwarmen van tapwater als doorstroomtoestel van 10 °C naar 40 °C is bij een doorstroomvolume van 1 liter per minuut 2,1 kW nodig. Gemiddeld is het douchevolume 8 liter per minuut en is er 16,8 kW nodig. Een warmtepomp voor een woning is tussen de 4 en 12 kW en onvoldoende om water direct warm te maken. Daarom wordt er een voorraadvat voor warm tapwater geïnstalleerd, afhankelijk van de behoefte en toepassing tussen de 150 en 3.000 liter.
Daarnaast duurt het bij een warmtepomp altijd een minuut of 5 totdat het natuurkundig proces optimaal werkt en vermogen levert – dan is de douchebeurt voorbij. Op een elektrisch afgezekerde groep van 16 A kan maximaal 3 kW worden gebruikt; bij 3 groepen zal dit ook niet voldoende zijn voor een elektrisch doorstroomtoestel. Daarbij zullen ook de energiekosten enorm stijgen.

Boilervat heeft grote invloed op efficiëntie systeem

Om een warmtepomp efficiënt en duurzaam tapwater te laten verwarmen is een goede boiler belangrijk. Vaak wordt dit component enorm onderschat. Een juiste selectie van boiler met warmtepomp en de toepassing is van grote invloed op een efficiënte werking van een warmtepompgedreven installatie.
Het temperatuurverschil tussen de bron (bodem of lucht) en de te maken watertemperatuur is sterk van invloed op het rendement van de warmtepomp (COP). Voor iedere graad dat het temperatuurverschil toe- of afneemt, zal de COP 3 % stijgen of dalen.
Naast dat wij het hele jaar rond warm tapwater gebruiken, is de lagere COP bij het verwarmen van tapwater een van de redenen dat het energiegebruik van de warmtepomp voor tapwater een wezenlijk deel van het totale jaarlijkse energiegebruik is.

Het energieverbruik van de warmtepomp voor verwarmen van tapwater

In nieuwgebouwde en goed geïsoleerde woningen is het energiegebruik voor warmtapverbruik, afhankelijk van het aantal bewoners, even groot of zelfs groter dan het gebruik voor het verwarmen van de woning. Nog steeds besteden we veel aandacht aan isoleren, maar wordt het verwarmen van tapwater vergeten, terwijl hier veel te besparen valt. Tapwater wordt gedurende het hele jaar warmgemaakt.
Het rendement van de warmtepomp (COP) is voor het verwarmen van tapwater bij hogere temperaturen significant lager dan voor het verwarmen van de woning op lage temperaturen gedurende een deel van het jaar.

30 % hogere COP met een Reveko boiler

Een goed ontworpen sanitair warmwaterboiler draagt aanzienlijk bij aan het reduceren van het energiegebruik en de daarbij behorende kosten. Niet alleen het warmteverlies van de isolatie van de boiler is bepalend, maar ook de positie en grootte van de warmtewisselaar in de boiler zijn essentieel voor het energiegebruik. Reveko-boilers verhogen de COP – het rendement – van de warmtepomp met wel 30 % ten opzichte van traditionele boilers.

Veelal is de gedachte dat na een douchebeurt de temperatuur in de boiler is gedaald. Dit is niet het geval! Als voorbeeld nemen we een 200-literboiler met een temperatuur van 55 °C. Na een douchebeurt is het niet zo dat de boiler een temperatuur heeft van 47 °C. Door de instroom van koud water met een hoog soortelijk gewicht ontstaat er gelaagdheid in de boiler en zal er 40 liter water van 12 °C en 160 liter van 55 °C in de tank zitten.

Speciaal ontwikkeld voor warmtepompen

Reveko heeft een boiler ontwikkeld, speciaal voor warmtepompen, die optimaal gebruikmaken van de gelaagdheid in de boiler. Onder in de boiler ligt een parallel dubbelgewonden warmtewisselaar die zo koud mogelijk water naar de warmtepomp brengt. Een warmtepomp kan de temperatuur van het water maximaal 6 graden verhogen; het opgewarmde water brengen we ook zo laag mogelijk in de boiler terug, waardoor de warmtepomp op een zo laag mogelijke temperatuur warmte in kan brengen. Hiermee wordt de warmtepomp significant efficiënter. De COP, het rendement, wordt met wel 30 % verhoogd.

Deze boilers werken overigens ook prima samen met andere warmtebronnen als cv-ketels en pelletkachels. De warmte zal aanzienlijk makkelijker worden overgedragen; echter is het effect op het rendement van deze warmteopwekkers minder groot dan bij een warmtepomp.

Veel boilers zijn voorzien van een grote warmtewisselaar in de boiler die reikt van de top tot de bodem. Een warmtepomp heeft een beperkte ΔT en kan in de afgifte efficiënt maar een beperkte temperatuurtrap maken. Als de warmtepomp onder uit de tank water van 20 graden aangeleverd krijgt, zal die het water met een maximale temperatuur van 27 graden aan de boiler terugleveren.
Boven in de boiler zal het water met een temperatuur van 50 °C aanzienlijk warmer zijn, waarmee in eerste instantie in de boiler eerst het verwarmingswater wordt verwarmd en de boiler zelf wordt afgekoeld. Als de temperaturen zijn genivelleerd, gebeurt er even niets. Zodra het koudere deel van de boiler wordt bereikt, wordt eerst de warmte die aan de bovenzijde is onttrokken, aan de boiler afgestaan.
In het beperkt resterende oppervlak van de warmtewisselaar wordt er daadwerkelijk warmte aan de boiler toegevoegd. Het grootste deel van de warmtewisselaar wordt misbruikt om warmte in de boiler te verplaatsen, waardoor er maar een beperkt (te klein) oppervlak overblijft om warmte toe te voegen, waardoor de warmtepomp hogere temperaturen aangeleverd krijgt dan nodig – met als resultaat dat de warmtepomp op onnodig hoge temperaturen draait, waardoor de COP tot wel 30 % daalt.

De Premium-boilers van Reveko zijn voorzien van een dubbelgewonden parallelle warmtewisselaar onder in de tank. Met deze geavanceerde warmtewisselaar onder in de tank wordt het verwarmingswater laag in de tank ingebracht, waardoor de warmtewisselaar over het gehele oppervlak direct warmte over kan dragen zonder dat er eerst hoogwaardige warmte is onttrokken. Hierdoor wordt de efficiëntie van de warmtepomp 30 % hoger bij het verwarmen van tapwater.

Bij een vierpersoonshuishouden en een elektriciteitsprijs van € 0,30 per kWh is de extra besparing van een Reveko-boiler al snel € 110 per jaar ten opzichte van een traditionele boiler.

De Reveko-boiler is specifiek ontworpen als boiler voor een warmtepomp. Traditionele tapwaterboilers die ontworpen zijn voor hoogtemperatuur-cv-ketels zijn niet geschikt voor warmtepompen.

Hoogwaardige isolatie en energielabel

Naast de speciale warmtewisselaar hebben de boilers een energielabel A of uniek A+ bij de Premium-boilers wat betreft het warmteverlies tijdens stilstand. Dit komt door de dikke, HCFC- en CFC-vrije polyurethaanisolatie (SG 46 kg/m³, geleidbaarheid 0,019 W/m·K, UNE-EN 1602).
Warmteverlies van de boiler geschiedt 24 uur per dag, 365 dagen per jaar – goede isolatie is dus zeer belangrijk. Het beperken van de warmteverliezen kan ten opzichte van andere boilers met een slechter energielabel ook nog eens een extra besparing van tussen de € 25 en € 150 opleveren, boven op de besparing van de dubbelgewonden parallelle wisselaar.

Veilige wateropslag

Een ander belangrijk aspect is het standaard meegeleverde 3 kW titanium elektrisch verwarmingselement dat onder in de boiler is geplaatst. De kans bestaat dat de legionellabacterie zich ophoopt in de bodem van de tank, in het sediment – juist daar dient eliminatie plaats te vinden. Uiteraard is er een aftapvoorziening in de bodem van de tank om minimaal eenmaal per jaar het sediment af te tappen.

Een elektrisch element midden in de boiler werkt niet. Warmte stijgt op; tot de helft van de boiler wordt het water verwarmd tot een niveau waarbij legionella wordt geëlimineerd, maar onder in de boiler blijft de bacterie voortleven.

Duurzame boiler – 10 jaar garantie

Reveko Premium-boilers zijn volledig gemaakt van Duplex 2205, inclusief de warmtewisselaar, aansluitingen en instroomregelaar. Dit meest hoogwaardige roestvaststaal is een zeer corrosie- en chloridebestendig materiaal, ook bij hogere watertemperaturen. Duplex is een combinatie van austenitisch corrosiebestendig en ferritisch sterk roestvaststaal.
De boilers worden volledig automatisch door CNC-snijmachines en lasrobots gefabriceerd, wat fouten tot een minimum beperkt. Uiteraard wordt iedere boiler in de fabriek getest op lekkages.

In de boiler is geen anode nodig; dit bespaart ook nog eens op onderhoudskosten. Op Premium Duplex 2205-boilers geven wij 10 jaar garantie op lekkages, materiaal- en productiefouten aan de boilers. De standaardboilers in ANSI 444 (F18) zijn ook zeer corrosiebestendig, waarop wij 5 jaar garantie geven. Op appendages geldt een garantietermijn van 2 jaar. Beide boilers hebben geen anode nodig; onderhoud is beperkt tot het jaarlijks deels aftappen van de boiler, wat de eindgebruiker zelf kan doen.

Buitenmantel

De buitenmantel is gemaakt van puur wit RAL 9010 polyesterfiberglas. Dit is een hoogwaardig materiaal dat ook wordt gebruikt voor boten en surfplanken. Het is robuust, gaat lang mee, is UV-bestendig, kan tegen een stootje, is kleurvast en geheel vrij van corrosie. De boiler is zeer eenvoudig te reinigen en zal jarenlang een uitstraling als nieuw behouden.

Energiezuinig

Door de dubbelgewonden parallelle warmtewisselaar onder in de boiler, de zeer goede isolatie en juiste plaats van de temperatuuropnemer is de Reveko-boiler met warmtepomp uiterst energie-efficiënt. De besparing op jaarbasis is maar liefst € 300 per jaar ten opzichte van de standaard gebruikte B-labelboilers. Ten opzichte van een standaard A-labelboiler zal de besparing nog steeds rond de € 200 liggen.

De voordelen op een rij:

• Driedubbel gewonden warmtewisselaar in bodem van de boiler
• Energielabel A+
• 8 cm dikke polyurethaanisolatie
• Duplex 2205-materiaal voor boiler en wisselaar
• Polyester glasfiber buitenzijde
• Elektrisch element in bodem boiler
• Temperatuuropnemer boven warmtewisselaar
• Titanium element (optie)
• Optimale legionellabestrijding
• Hoog rendement warmtepomp
• Lagere energiekosten
• Warmtebuffering mogelijk
• Lange levensduur

Selectie van de juiste boiler

De selectie van de juiste grote warmwaterboiler is afhankelijk van diverse factoren: de gezinssamenstelling, besparende douche of stortdouche, is er een ligbad, gelijktijdigheid van douchen, de ingestelde temperatuur van de boiler, de aanvoertemperatuur, is er een douche-WTW aanwezig?
Om het makkelijk te maken is er een speciale boilerconfigurator gemaakt.

U kunt een aantal parameters ingeven; op basis van de gegevens wordt het aantal personen aangegeven, maar ook de minimale en maximale douchetijd. Dit hangt af van de positie van de temperatuuropnemer en of de boiler net is opgewarmd of dat er al een gebruiker voor u is geweest.
Als dit het geval is, dan is de maximale douchetijd beschikbaar. Heeft er net iemand gebruikgemaakt van warm water, dan zal de resterende douchetijd ergens tussen minimaal en maximaal inliggen.

De ingestelde boilertemperatuur is van beperkte invloed; met name het doorstroomvolume van de douchekop heeft een grote impact op de douchetijd, maar ook op het totale water- en energiegebruik. Een douche-WTW bespaart niet alleen energie, maar kan ook een grote bijdrage leveren aan het verlengen van de douchetijd. Er zijn roestvaststalen boilers van 50 tot 3.000 liter. Van tinyhouse tot hotel – een Reveko-boiler biedt overal uitkomst.

Stand-by verlies en gebruiksverlies

Boilers kennen twee soorten verlies. Het één noemen wij het horizontale verlies ten gevolge van standverliezen: afkoeling door warmteverliezen door de mantel van de boiler. Dit is te beperken door de boiler goed te isoleren, geen aansluitingen aan de bovenzijde van de boiler te hebben en de leidingen direct uit de boiler naar beneden af te buigen om thermosyfonwerking te voorkomen.

Daarnaast hebben wij het verticale verlies: dit is ten gevolge van het uittappen van warm water. Veelal zal de warmtepomp op basis van dit verlies weer aanslaan. Het verticale verlies is te beperken door een waterbesparende douchekop te kiezen. Dit spaart water en energie voor warmte, en dit is ook van grote invloed op de minimale en maximale douchetijd.

In de boilerconfigurator is het douchevolume in te vullen, maar ook de boilertemperatuur. Hier is te zien dat het douchevolume een veel grotere impact heeft dan de ingestelde boilertemperatuur. Ook hier valt te besparen op energiekosten.