Omschakelen naar warmtepompen: Tips en veelgemaakte fouten in hydraulica bij woningen

• 09-09-2024


• Joris Bracke


• 0 Comments

• Blogposts
  Verwarming
  

Oorzaak en gevolgschade

De complexiteit van centrale verwarmingsinstallaties voor woningen neemt alsmaar toe. Enerzijds door complexere systemen en gecombineerde warmteafgifte of distributie (bv. radiatoren en vloerverwarming op eenzelfde systeem), en anderzijds door de combinatie van meerdere opwekkers (ketel, warmtepomp, zonneboiler, enz.). Bovendien worden renovaties aan CV-installaties vandaag in vele woningen uitgevoerd om ze aan het strengere energiebeleid te laten beantwoorden of simpelweg om energie te besparen (bv. door de warmteafgifte-elementen op lagere temperatuur te laten werken).

De belangrijkste fouten in het hydraulisch systeem (= systeem waarin water wordt rondgepompt) ontstaan door fouten bij plaatsing of vervanging van onderdelen, onvoldoende aandacht voor dimensionering en ontbreken van overzicht over de bestaande delen in combinatie met nieuwe onderdelen, combinatie van corrosiegevoelige materialen in eenzelfde verwarmingssysteem, één op één vervanging van onderdelen en vooral pompen, enz.

Er zijn ook voorbeelden van andere fouten die ontstaan bij plaatsing of aanpassing van het systeem, waarbij de belangrijkste gevolgschade een inefficiënt, traag en systeem met laag comfort is. Deze installaties met fouten resulteren regelmatig in hoog energieverbruik en minimale of onvoldoende warmteafgifte.

We geven in deze blog enkele voorbeelden van fouten in hydraulische verwarmingssystemen en vooral tips bij het omschakelen naar een warmtepomp of hybride verwarmingssysteem.

Wanneer er vermoeden is van een fout in het systeem (bv. door onvoldoende warmte of comfort, of bijzonder hoge energieverbruiken) is het steeds aangeraden om een installateur of professional het systeem te laten nakijken. Bij twijfel kan steeds een tweede opinie bij een verwarmingsspecialist gevraagd worden of advies bekomen worden van een groothandel.

Een hydraulische inregeling (zeker bij grotere installaties) kan helpen om beter comfort en lager energieverbruik te bekomen.

Aandachtspunten, vooral bij omschakeling naar warmtepompen

Wanneer een klassieke CV-installatie wordt omgeschakeld naar een warmtepomp, spelen verschillende aandachtspunten een belangrijke rol:

1. Lagetemperatuursverwarming: warmtepompen werken het meest efficiënt op lagere temperaturen, d.w.z. dat de hydraulische kringen in veel gevallen moeten nagekeken worden bij omschakeling naar een ander stookregime. Eventueel kunnen er pompen (bv. specifiek voor de vloerverwarming in een open mengsysteem) verwijderd worden, wat bijkomend een energiebesparing betekent. De reden hiervoor: het volledige hydraulische systeem hoeft maar op één temperatuur te werken en er is vaak geen menging van vertrek- en retourwater meer nodig om de vloerverwarming van een lagere temperatuur te voorzien. De temperatuur van vertrek en retour kunnen op de leidingen gemeten worden met infraroodmeting op niet-glanzend oppervlak. Als het verschil maar enkele graden bedraagt, kan dit aangeven dat er een fout in het systeem zit. Gevolg? Nood aan correcte analyse van het systeem en dimensionering van de onderdelen (zoals grotere diameters van leidingen en aangepaste materialen, aangepaste dimensionering van de warmteafgifte of -distributie, minder maar grotere pomp(en), aangepaste collectoren en verdelers, enz.).
   
   
2. Afgiftesysteem: door lagere stooktemperaturen, zal in veel gevallen de noodzaak ontstaan om het bestaande warmteafgiftesysteem (indien er delen van behouden worden) aan te passen. Bv. vervangen van radiatoren door lagetemperatuursconvectoren of overgedimensioneerde radiatoren. Deze aanpassingen hebben een grote invloed op het hydraulische systeem van de woning, aangezien de waterinhoud in het circuit aanzienlijk wijzigt. Gevolg? Dit heeft invloed op het expansievat, de pompen, nodige diameters voor de leidingen, enz. Een correcte dimensionering met een warmteverliesberekening en dimensioneringsberekening helpt om het systeem af te stemmen op de comfortnoden in de ruimtes.
   
   
3. Leidingen: verdeelleidingen naar de collectoren of warmteafgifte-elementen blijven vaak (deels) behouden bij renovaties. Echter is de hoeveelheid water die gevraagd of gepompt wordt naar de warmteafgifte in vele gevallen door de jaren heen gewijzigd. Bij grondige wijzigingen is het aangewezen naast de pompen ook de leidingdiameters na te kijken. Zeker bij overdimensionering van warmteafgifte-elementen zoals radiatoren of convectoren om te verwarmen met lagere temperaturen, is dit zeker aangewezen. Als extra aandachtspunt is er zeker ook de mogelijke uitzetting van de (bestaande en nieuwe) leidingen bij warmte, hoewel dit bij systemen op lagere temperaturen minder grote effecten tot gevolg heeft. De ingrepen die nodig zijn hangen sterk af van de materiaalkeuze van de leidingen (zie ook Buildwise TV 207 voor kunststofleidingen). Gevolg? Te kleine diameters (maar ook te lange leidinglengtes) zorgen voor hoge weerstanden en dus een hogere opvoerhoogte van de pomp en meer energieverbruik, geluid in de leidingen, schade door uitzettingen, te weinig warmte (o.a. door warmteverlies onderweg), enz.
   
   Afbeelding: uitzettingscoëfficiënt van materialen en leidingen, geeft de lengteverandering weer van 1 meter leiding bij een temperatuurschommeling van 1°C of 1Kelvin.
   
   
4. Tweepijpssysteem of het parallel schakelen van warmteafgifte: in de meeste oudere installaties werden radiatoren geschakeld in serie of in een eenpijpssysteem. Hierbij werd vaak rekening gehouden met de waterbalans en werden extra leidingen getrokken om het systeem in hydraulische evenwicht te houden (zoals het Tichelmann-systeem waarbij leidingen voor toevoer en retour zo goed als dezelfde lengte behouden om de hydraulische weerstand te verlagen). Vandaag worden moderne systemen in tweepijpssystemen of parallel geschakeld, met de hulp van verdelers en collectoren waarbij elke radiator of afgifte-element zijn eigen toevoer- en afvoerleiding krijgen. Bij het (deels) behouden van een eenpijpssysteem zijn 2 belangrijke overwegingen:
   • Krijgt het laatste element op de kring nog voldoende temperatuur bij lagere temperatuursregimes, en
   • Is het evenwicht van het water in het systeem nog optimaal voor de installatie?
   
   Bron: Dobbit – hoe je radiatoren kiezen
   
   
5. Galvanische corrosie: de laatste jaren worden CV-installaties gerenoveerd met behoud van oorspronkelijke delen, vaak in gegalvaniseerd staal (beschermlaag in zink, chroom of nikkel). Wanneer koperen leidingen of onderdelen in het bestaande circuit worden toegevoegd, is galvanische corrosie mogelijk. Ook messing onderdelen kunnen oorzaak zijn van galvanische corrosie maar in de galvanische reeks (zie afbeelding) staat deze dichter bij de minder edele metalen, waardoor het risico kleiner wordt (zie voor meer uitleg Buildwise artikel 2014-04.09). Gevolg? De gegalvaniseerde leidingen zullen sneller corroderen of problemen vertonen in een gerenoveerde installatie met koper of messing onderdelen. Deeltjes die in het leidingwater terecht komen, kunnen bovendien bijkomende corrosie (bv. in bochten) veroorzaken en het water vervuilen. Deze vervuiling heeft een bijkomende invloed op de werking van de bewegende onderdelen (zoals pompen), waardoor deze sneller vervanging vragen. Een filter met maximale maaswijdte van 150 ?m wordt aangeraden (zie Buildwise art. 2019/3.10).
   
   Bron: Buildwise TV 266 p. 17: hoe verder de materialen die met elkaar in contact staan of verbonden worden door een elektrolyt (vloeistof die elektriciteit geleidt, bv. water), hoe groter de kans op corrosie is. Het minst edele metaal zal meestal worden aangetast.
   
   
6. Fasering in renovaties van installaties: door budgetten en haalbaarheid worden verwarmingsinstallaties ook vaak in fases gerenoveerd. Dat betekent dat aanpassingen gefaseerd gebeuren (bv. toevoegen van vloerverwarming in een nieuwe aanbouw, afkoppelen van radiatoren op de verdiepingen, bijvoegen van hybride warmtepomp, enz.). Deze fasering zorgt vaak voor een disbalans in het hydraulisch systeem. Een correcte dimensionering en inregeling kan dan van nut zijn om comfortverlies en problemen te vermijden.
   
   
7. Waterkwaliteit: vervuiling in de leidingen kan voor problemen zorgen t.h.v. de pompen en andere draaiende delen. Het vulwater op het systeem dient dan ook een welbepaalde kwaliteit te garanderen om vervuiling en gekoppelde problemen te voorkomen. Zie onderstaande tabel. Zo is de pH-waarde afhankelijk van de aanwezigheid van aluminium in het circuit. Een test kan gebeuren door water af te laten of het water te testen alvorens de installatie aan te sluiten of te vullen. Gevolg? Vorming van kalk (bv. door de hardheid van het vulwater), corrosieverschijnselen en lekken. Onderhoud van filter en nazicht van het water kan uitsluitsel bieden over de waterkwaliteit.
   
   Afbeelding: eisen voor de waterkwaliteit ter voorkoming van afzettingen in de leidingen, Buildwise art. 2017/3.10
   
   
8. Lucht in de leidingen: wanneer de opwekker en pomp zich in de kelder of op gelijkvloers of begane grond bevinden, is de kans op lucht in de leidingen groter. Deze lucht vindt zijn oorzaak meestal in minder goed gedimensioneerde expansievaten of een expansievat met onaangepaste voordruk. Er dient in deze gevallen vaak water bijgevuld te worden en door onderdrukken kan er rechtstreeks lucht en zuurstof in de installatie gezogen wordt. In geval van kunststof leidingen kan een zuurstofremmend scherm zorgen voor minder zuurstof in de leidingen. Het is nuttig bij latere aanpassingen om het zuurstofremmend scherm te kennen en te vernieuwen als het water vervangen wordt. Gevolg? Corrosieverschijnselen en geluid.

Andere aandachtspunten

• Fasering en kennis van bestaande delen: door fasering van werken en geleidelijke aanpassingen van verwarmingsinstallaties ontstaan fouten en onachtzaamheden die vaak hun oorzaak vinden in onvoldoende kennis van de installatie en details.
• Professioneel advies: het is aangewezen om professionele ondersteuning en advies te bekomen als er zich problemen (blijven) voordoen. Het is voor professionals vaak een uitdaging om voldoende opleiding over de veranderende materiaal- en toestelkeuzes te bekomen. Overleg en onderzoek van de installatie kan hierbij het nodige inzicht verschaffen. Hoe meer details gekend zijn, hoe grondiger de installatie geoptimaliseerd kan worden.
• Handleiding volgen: het is zaak om onderdelen op de markt gebruiken zoals voorgeschreven door de fabrikant en deze steeds te gebruiken waar ze voor bedoeld zijn.
• Ganse installatie, ook bij kleine aanpassingen: bij aanpassing van leidingen, renovatie van warmteafgifte of verandering van opwekker blijft het aangeraden om het ganse systeem na te (laten) kijken en de nodige aanpassingen te doen zodat de installatie optimaal kan blijven werken.
• Waterdichtheidsproef: een waterdichtheidsproef zal aantonen hoe waterdicht het volledige systeem is en kan lekken helpen opsporen.

Hydraulische inregeling

Verschillende Europese lidstaten zoals Nederland en Duitsland (maar ook Frankrijk en Italië) hebben reeds verplichtingen ingevoerd om de installatie hydraulisch in te regelen. Een hydraulische inregeling beoogt een optimale distributie naar elke zone of ruimte van warm water in de verwarmingsinstallatie. Hierdoor kan er energie bespaard en het comfort verhoogd worden zonder bijkomende verbouwing aan de installatie. Een quick-win die in België niet verplicht, maar wel een aanrader is.

Onderzoek toont aan dat er energiebesparing en comfortverhoging mogelijk is door een hydraulische inregelen:

Opvallend uit dit onderzoek is:

• De instelwaarden voor de temperatuur van de thermostaat of kranen een invloed heeft op de resultaten. We zien dan ook dat meer comfort soms ook een hoger energieverbruik weergeeft.
• De beste resultaten behaald worden met recentere installaties.

In Nederland verplicht de herziene EPBD regeling sinds 2020 om een verwarmingsinstallatie zowel in woningen als utiliteitsbouw te voorzien van een hydraulisch balans (ofwel waterzijdige inregeling) na

• Vervanging van de warmteopwekker(s), of
• Wanneer 1/3 van de warmteafgifte-elementen worden nieuw geplaatst, vervangen of verbouwd.
• Uitzondering: als de installatie al waterzijdig ingeregeld was of er andere mechanismen voor hydraulische balans aanwezig waren (bv. dynamische hydraulische balancering).

De optimalisatie van volumestromen kan door zelfinstellende regelvoorzieningen, maar ook door inregelafsluiters op elke cv-groep, en radiatoren met instelbare thermostatische radiatorkraan en instelbaar voetventiel.

Er wordt best ook gekeken naar:

• De effecten voor volledige installatie of gebouw, bv. kijken naar instellingen en programmatie op maat van de toestellen (bv. warmtepomp en gas of enkel gasketel) en warmteafgifte (bv. radiatoren en vloerverwarming of enkel vloerverwarming).
• Voorkomen van gelijktijdig verwarmen en koelen: bv. door een zone in te stellen 4 à 5°C tussen verwarmingsmodus en koelmodus van de installatie.
• Meer tips zijn hier beschikbaar in de checklist klimaatinstallaties.
  (https://www.rvo.nl/onderwerpen/technieken-beheer-en-innovatie-gebouwen/installaties-goed-inregelen/checklist)

Conclusie

Er zijn belangrijke aandachtspunten bij de omschakeling of aanpassing naar een warmtepomp-systeem. Deze kunnen grote gevolgen hebben voor energieverbruik en comfort van de bewoners.

Er kan energie bespaard en comfort verhoogd worden door een waterzijdige of hydraulische inregeling te doen van een verwarmingsinstallatie, dit wordt reeds vanuit de EPBD opgelegd in verschillende lidstaten.

De inregeling of renovatie van een installatie gebeurt het meest optimaal als alle eigenschappen en elementen van de installatie in detail gekend zijn. Een warmteverliesberekening en genormaliseerd vermogen van de warmteafgifte (zoals radiatoren) zijn de basis om het nodige comfort af te stemmen op het waterdebiet en stooklijnen.

Een gespecialiseerd professional kan deze inregeling uitvoeren en indien nodig enkele aanpassingen aan bestaande installatiecomponenten:

• Pompen
• Drukregelaars
• Thermostatische kranen en eventueel binnenwerk van de kranen
• Leidingen
• Instelling van stooklijnen op de thermostaat of regelaar
• Enz.

Bronnen:

Buildwise, TVN 266 Technische Voorlichting Metalen dakbedekkingen en gevelbekledingen met staande naden en roefnaden

Buildwise artikel 2017/3.10 Afzettingen en corrosie in verwarmingsinstallaties vermijden: een noodzaak!

Buildwise artikel 2014/04.09 Messing medeverantwoordelijk voor de corrosie van verzinkt stalen leidingen

Buildwise, TVN 207 Technische Voorlichting Kunststofbuissystemen voor de distributie van warm en koud water onder druk in gebouwen

Bakker en Strootman, Parameterstudie waterzijdig inregelen/CV-optimalisatie in woningen, maart 2003

E. Willems en J. Persoon, Cauberg-Huygen Raadgevende Ingenieurs b.v. en Bouwhulp Groep, Praktijkonderzoek waterzijdig inregelen bestaande woningvoorraad, i.o.v. Novem, november 2002

Project Optimus, Fachhochschule Braunschweig/Wolfenbüttel, https://www.delta-q.de/wp-content/uploads/optimus_infos.pdf en voorstelling project: https://www.delta-q.de/wp-content/uploads/061005vdwbayern.pdf