De herdimensionering van de radiatoren in het systeem

Gebouwtechniek, zoals verwarming, watervoorziening en ventilatie, alsook de elektrische en telecommunicatiesystemen, zullen ook worden gemoderniseerd om ze functioneel efficiënter en energie-efficiënter te maken. Het is aangetoond dat zelfs bij oude gebouwen het jaarlijkse energieverbruik kan worden teruggebracht tot minder dan 75 kWh/( m2a).

Wanneer oude gebouwen worden gerenoveerd, wordt de warmtevraag van de ruimtes aanzienlijk kleiner. Het is typisch dat de verhouding van de warmtevraag tussen verschillende ruimtes ook verandert, bijvoorbeeld wanneer extra thermische isolatie niet altijd gelijkmatig in alle ruimtes kan worden aangebracht. Een betere ventilatie verandert vaak ook de verhouding tussen de warmtevraag van de verschillende ruimtes. Om deze redenen moet voor het te renoveren gebouw een goede nieuwe warmtevraagberekening worden gemaakt.

Als voorbeeld bekijken we de situatie in een typische laagbouw uit de jaren 50 en 60, waar het energieverbruik van een gebouw doorgaans meer dan 250 kWh/( m2a) bedraagt.
De vergelijking bestaat uit ruimtes met vergelijkbare afmetingen op de drie verdiepingen van het gebouw.

Afbeelding 1. Vergelijkbare ruimtes op drie overlappende verdiepingen.

De berekening van de warmtevraag is gebaseerd op de instructies in de sectie Energie-efficiëntie 2018 van de Finse bouwcode. De startwaarden voor het oude gebouw zijn overgenomen uit de bijlage bij de Energiecertificaatgids 2018 van het ministerie van Milieu°– typische oorspronkelijke ontwerpwaarden voor bestaande oude gebouwen.

Opmerking! In het rekenvoorbeeld is als nieuw ventilatiesysteem een bidirectioneel ventilatiesysteem gekozen. Als alternatief kan de ventilatie worden gerealiseerd met een unidirectioneel ventilatiesysteem, waarbij de warmte van de afvoerlucht via een afvoerluchtwarmtepomp wordt overgedragen aan de verwarming en het huishoudelijk warm water. In dit geval worden de oude radiatoren vervangen door toevoerluchtradiatoren.

 

Berekeningswaarden Oppervlakten, m2	Oude startvoorwaarde	Toestand na renovatie
Vloeroppervlakte	20	20
Buitenwand	7	7
Raam 2,0 x 1,5	3	3
Boven-, midden- en onderzool	20	20
Kamerhoogte, m	2,5	2,5

 

 

U-waarden, W/(m2K)
Buitenmuren	0,8	0,17 (+15 cm extra isolatie)
Ramen en buitendeuren	3,0	1,0
Bovenzool	0,5	0,1 (+25 cm extra isolatie)
Bodemplaat	0,5	0,5 (geen extra isolatie, aards)
Ventilatie, 1/h	0,5 (zwaartekracht)	0,5 (warmteterugwinning η = 80%)

 

Andere invoergegevens

• Koudebruggen en infiltratie van lucht volgens de berekeningsinstructies.
• Ontwerptemperaturen binnen 21 °C en buiten -26 °C
  
  

Warmtevraag, W	Oude startvoorwaarde	Toestand na renovatie	Vergeleken met het oude
1e verdieping	1304	429	33%
2e verdieping	1119	244	22%
3e verdieping	1604	353	22%

Conclusies

- Als de oude radiatoren behouden zouden blijven, zou de ruimte op de 1e verdieping (benedenverdieping) 50% meer relatief vermogen vragen (33%/22% = 1,50) dan de ruimtes op de andere verdiepingen. De regeling van de aanvoertemperatuur, de verwarmingscurve, wordt ingesteld op basis van de hoogste temperatuurvraag, d.w.z. volgens de vereisten van de kamer op de 1e verdieping. In dit geval ontvangen andere ruimtes oververhit water, wat leidt tot de continue open-dichtwerking van de thermostaten, de schommeling van de kamertemperaturen en de onbalans van het verwarmingsnet.

- Met het oog op het energierendement, en met name bij gebruik van een warmtepomp voor warmteproductie, wordt aanbevolen om de ondermaatse radiator op de 1e verdieping te vervangen door een radiator die 50% groter en dus efficiënter is, zodat de aanvoertemperatuur op een lager niveau van de verwarmingscurve en voor alle radiatoren gelijkmatig kan worden geregeld.

Aanbeveling

Het verwarmingsnet moet opnieuw worden gedimensioneerd en de systeemafsluiters moeten worden gemoderniseerd wanneer het gebouw wordt gerenoveerd met als doel een gebouw dat bijna energieneutraal is. Er zijn verschillende factoren die veranderd zijn: de warmtevraag, de warmtedistributie, de temperatuurniveaus en waterstromen, en mogelijk een nieuwe manier van warmteproductie. Gewoonlijk worden de stijgleidingen en doorvoerleidingen behouden, worden de regelafsluiters van de statische leidingen vervangen door automatische drukverschilregelaars volgens de nieuwe dimensionering en worden de radiatoren uitgerust met nieuwe, vooraf ingestelde thermostatische ventielen.

Afbeelding 2. Een radiator met de juiste afmetingen heeft een groot warmte-uitstralend oppervlak. Het vervangen van de radiatoren wordt vereenvoudigd door de aansluitleidingen van de stijgleidingen naar de radiatorventielen te vervangen.

In veel gevallen worden oude radiatoren overal vervangen door nieuwe. Op deze manier kunnen de ontwerptemperaturen optimaal worden gekozen voor zowel het verwarmingssysteem als de warmteproductie. Wanneer alle warmtestralers in het gebouw tegelijk worden vervangen, zullen de individuele radiatoren in de toekomst minder vaak aan vervanging toe zijn. Dat is een macro-economische oplossing. De nieuwe radiatoren verbeteren ook de esthetische uitstraling van de kamers.

Aanbevolen ontwerptemperaturen radiatornetwerk

• Warmtepompen 45/35/21 °C
• Verbrandingsketels 55/45/21 °C
• Districtverwarming 60/30/21 °C

Enkele tabelgegevens met betrekking tot de vergelijking van het radiatorvermogen.

Afbeelding 3. Afhankelijkheid van radiatorvermogensverhouding k bij overtemperatuur ΔT. De warmteafgifte van een radiator in een oud gebouw is bijvoorbeeld 1304 W bij temperaturen Tflow/Trtn/Tin = 80/60/21oC1 waarbij ΔT = 48,3 K. Na de renovatie bedraagt de warmtevraag bij referentie 429 W of 33% van de oude. Volgens het voorbeeld in de afbeelding, punten 1 tot en met 4, is de nieuwe overtemperatuur ΔT20,5K, waarmee de vereiste 429 W wordt gerealiseerd. Geschikte temperaturen zijn bijvoorbeeld 50/35/21oC (ΔT20,6K) en 45/39/21oC (ΔT20,9K).
De referentiewaarde k = 1,0 voor ΔT50K in het diagram verwijst naar de warmteafgiftecapaciteit van de radiator die is gerapporteerd in overeenstemming met de norm EN 442.

Type	10	11	20	21	22	30	33
OP-snelheid	1.00	1.59	1.75	2.12	2.64	2.40	3,63

Afbeelding 4. Vermogensverhoudingen van paneelradiatoren afhankelijk van het type radiator. De typeaanduiding beschrijft het aantal panelen en convectieplaten. Type 21 betekent bijvoorbeeld dat de radiator twee watercirculatiepanelen en één convectieplaat heeft. Het vermogen van type 22 is bijvoorbeeld 2,64 / 1,59 = 1,67 keer hoger dan het vermogen van type 11 bij dezelfde breedte-/hoogteafmetingen.

Hoogte	300	400	450	500	600	900
OP-snelheid	1.00	1.25	1.37	1.45	1.70	2.31

Afbeelding 5. Vermogensverhoudingen van paneelradiatoren afhankelijk van de hoogte. Bijvoorbeeld, een 600 mm hoge radiator van hetzelfde type en dezelfde breedte is 1,70 / 1,25 = 1,36 keer hoger dan een radiator van 400 mm hoog. Het vermogen van paneelradiatoren is lineair in verhouding tot hun breedte.

De waarden in afbeeldingen 3, 4 en 5 kunnen worden gebruikt voor voorlopige schattingen. Het is echter raadzaam om nauwkeurigere berekeningsprogramma's te gebruiken die bijvoorbeeld door radiatorfabrikanten worden gepubliceerd.
_______________________________________________________________________________________
1. Informatie over bijvoorbeeld de verwarmingscurve en de bedrijfservaring.