zondag 31 mei 2015

Groener is goedkoper!



Vergroening, het inzetten van middelen om energie te besparen dan wel groene energie op te wekken is LUCRATIEF.
Uit alle berichten uit de media zou je haast anders gaan geloven. Ik ken eigenlijk niemand die die CO2 heel veel kan schelen, hoewel we natuurlijk als stoutste jongetje van de klas eigenlijk best weten dat al die CO2 niet goed is. Maar ja, wat doe je eraan?

Het is een tijdje geleden dat ik zonnepanelen nam, en dagelijks zie hoeveel geld deze mij besparen. Vervolgens ben ik eens verder gaan kijken. Wat kan ikzelf - als particulier - nog meer doen? Deze blog heb ik gewijd aan het beschrijven van een aantal technieken, die ook door uzelf zijn toe te passen.


  • Een belangrijk thema is: Hoe werkt warmtetransport?
    Warmtefolie op het raam, heeft dit zin?
    Waar gaat de warmte van mijn HR ketel allemaal heen?
    Heb ik daar invloed op?
  • Daarnaast bevat dit blog een beschrijving van allerlei verschillende technieken, met voorbeelden, cijfers en euro's.
    Wat kost het nou en wat heb ik eraan? Wat kost nou zo'n zonnepaneel?
    Mijn dak is niet op het zuiden, scheelt dat veel?



Op de interactieve pagina's van dit blog kunt u zelf aan de knoppen zitten. Animaties tonen u wat er zoal te weten valt van al die technieken, en onder aan de streep kunt u zien hoeveel energie of geld er uw kant uit komt. We hopen dat we u hiermee een mooie reis aanbieden langs een aantal prachtige technieken.

KIVI
Ik ben in mijn vrije tijd bestuurslid van de Nederlandse Ingenieursvereniging, KIVI. KIVI heeft bijna iedere maand weer enorm interessante bijeenkomsten en bedrijfsbezoeken. We organiseren veel thema's op het gebied van slimmer bouwen en energiebesparen. Kijkje nemen in de sterrenwacht, of een demonstratie van een windmolen? De bijeenkomsten zijn ook voor niet-leden toegankelijk, en je hoeft echt geen ingenieur te zijn om van hun voortreffelijke maandblad De Ingenieur te genieten. Kijkt u toch vooral op www.kivi.nl. Veel plezier alvast!

dinsdag 26 mei 2015

Hoe werkt mijn centrale verwarming?

NB als de tekst voor u te klein is: houd de Ctrl toets ingedrukt en draai aan het muiswieltje!

Hieronder ziet u een radiator-systeem verbonden met een hoogrendementsketel. Er zijn in dit geval drie radiatoren aan verbonden, die alle drie "aan" staan.




Via de hoogrendementketel wordt het warme water (oranje in de figuur, zo'n 60 graden Celsius) door het systeem gepompt, waarbij het langzaam zijn warmte verliest (bruin/blauw in de figuur, zo'n 40 graden Celsius).

Vraag: Waar gaat de warmte heen? Hoeveel van de warmte gaat naar iedere ruimte?
De uitdaging is nu, om voor uw eigen thuissituatie te berekenen waar de warmte van uw eigen verwarmingssysteem blijft.

Hoe dat gaat?

Nou, zet u een beetje schrap, er komt een klein beetje rekenwerk bij te pas. Maar: daar gaan we u natuurlijk bij helpen.

Mag het wat simpeler?
Zonder de uitkomst geweld aan te doen kunnen we de volgende vereenvoudigingen toepassen:
  • Alle radiatoren hebben dezelfde opbouw: ze zijn rechthoekig, hebben hetzelfde aantal platen en dezelfde hoogte.
    Alleen de lengte verschilt tussen de ene en de andere radiator.
    Bijvoorbeeld: alle radiatoren hebben twee radiatorplaten, en ze zijn 50 cm hoog.
  • Voor de berekening mogen we de radiatortemperatuur stellen op de insteltemperatuur van de HR ketel, deze is ongeveer 60 graden Celsius (*).
    (*) U kunt zelf in het menuutje van uw HR ketel de insteltemperatuur van uw eigen HR ketel opzoeken
  • Voor de berekening mogen we de omgevingstemperatuur overal in het huis bij benadering gelijk stellen, zeg bijvoorbeeld 18 graden Celsius
De reden dat we dit zo mogen doen zal later duidelijk worden, in een volgend blog artikel over de werking van een radiator. Voor nu nemen we het voorlopig gewoon aan.

Formule voor de warmteafgifte [1]
Voor de warmte-afgifte van een radiator geldt de volgende formule:

Q= h_radiator * A_radiator * (Tradiator - Tomgeving)

Hierbij is Tradiator de radiatortemperatuur (Celsius), Tomgeving de omgevingstemperatuur (Celsius) en A_radiator het totale radiatoroppervlak (m2).
De parameter h_radiator is een parameter die hoort bij een bepaalde radiator. Zowel de warmte-afgifte via convectie (luchtstroming) als de warmte-afgifte via warmtestraling zit in deze parameter verborgen.
In een later blog bericht zal ik via een interactieve pagina laten zien hoe je deze parameter berekent. Voor nu houden we het nog even eenvoudig, en hoeven we alleen te weten dat de waarde van deze parameter voor onze berekening in essentie uitsluitend (*) van de volgende zaken af hangt:
  • De radiatortemperatuur Tradiator
  • De binnentemperatuur Tomgeving
(*) Deze veronderstelling is geldig wanneer de radiatoren ongeveer dezelfde opbouw hebben en even hoog zijn

De afgegeven warmte is evenredig met het radiatoroppervlak!
De radiatortemperatuur en de omgevingstemperatuur waren nu juist voor alle radiatoren gelijk, hadden we gesteld. Dus in de formule [1] zijn zowel de waarde van h_radiator en de waarde van (Tradiator - Tomgeving) voor alle radiatoren AAN ELKAAR GELIJK!
GEVOLG: De enige waarde die overblijft in de formule die nog verschillend kan zijn, is het radiatoroppervlak. De warmte per vertrek is dus gewoon RECHT EVENREDIG met het radiatoroppervlak.


Voorbeeld 1
Alle radiatoren hebben een hoogte van 50 cm, en twee radiatorplaten.

VERTREK RADIATORLENGTE PERCENTAGE ENERGIEVERBRUIK
woonkamer 2.20 m 33%
Slaapkamer 1 2.20 m 33%
Slaapkamer 2 2.20 m 33%

Niet erg verrassend, maar wel noemenswaardig: drie vertrekken met een identieke radiator consumeren ieder een derde deel van de verstookte energie.

Voorbeeld 2
Alle radiatoren hebben een hoogte van 60 cm, en twee radiatorplaten.

VERTREK RADIATORLENGTE PERCENTAGE ENERGIEVERBRUIK
woonkamer 2.20 m 33%
woonkamer 1.50 m 22%
Slaapkamer 1 1.50 m 22%
Slaapkamer 2 1.50 m 22%

De woonkamer met zijn twee radiatoren consumeert in dit geval meer dan 50% van de verstookte energie.




Google nest, slimme radiatorknoppen en andere slimmigheden.

Als u het vorige blogbericht heeft gelezen weet u inmiddels, dat het warmteverbruik per vertrek ruwweg evenredig is van het oppervlak van de radiator(en) in dat vertrek ten opzichte van het totale oppervlak van alle radiatoren in uw huis. Tenminste, van de radiatoren die "aan" staan. Hier heeft u dus invloed op.

Waar gaat de warmte heen?

De warmte die niet naar een bepaalde radiator gaat omdat deze uit staat gaat uiteraard niet verloren maar wordt elders in uw huis verspreid door de radiatoren die wel aan staan. De HR ketel hoeft evenredig minder hard te stoken om de overige radiatoren te verwarmen.

Het is dus op vrij eenvoudige manier mogelijk om uw energieverbruik te drukken door - al is het tijdelijk - de verwarming in een vertrek uit te zetten.

De thermostaat in uw woonkamer

Doorgaans is het zo, dat de thermostaat van uw centrale verwarming in de woonkamer is aangebracht.

De meeste thermostaten werken als volgt: Per tijdvak staat de thermostaat ingesteld op een bepaalde minimum en maximum temperatuurgrens.

Stel de minimum ingestelde temperatuur tussen 8 uur 's ochtends en 6 uur 's avonds staat ingesteld op 17 graden, en de maximale temperatuur op 19 graden. Zodra de temperatuur in de woonkamer in deze periode onder de 17 graden zakt, schakelt deze de HR ketel aan, en worden de radiatoren die "aan" staan verwarmd. Zodra de temperatuur in de woonkamer de 19 graden bereikt, schakelt de thermostaat weer af.

(Heeft u het volgende al beredeneerd: In de woonkamer moet er dus minimaal een radiator flink "aan" staan, anders blijft die HR ketel maar stoken!)

Andersom is het zo, dat u bijvoorbeeld niet thuis bent binnen een bepaalde periode, of dat uw slaapkamer wordt verwarmd terwijl het nog maar 11 uur 's ochtends is, en u op dat moment daar helemaal niet bent. Niet handig, want zo verstookt u energie voor ruimten waar u op dat moment niet bent. 

Alleen stoken waar ook iemand aanwezig is

Jammer natuurlijk voor die kat die daar op bed ligt, maar misschien moet die dan maar beneden op de bank gaan liggen. Het is echt zonde om ruimten te verwarmen op het moment dat daar niemand aanwezig is! Zeker als dat de hele dag zo is!

Zelfs zonder extra hulpmiddelen zijn er nu al een aantal mogelijkheden in zicht waarmee het op eenvoudige wijze mogelijk is om uw energierekening naar beneden te krijgen. Denk bijvoorbeeld aan de volgende mogelijkheden:

    Een extra thermometer
    kost bijna niks, en geeft u
    waardevolle informatie.
  • Radiator in de hal?
Toen ik mij nog niet zo bezig hield met mijn energieverbruik, had ik jarenlang op de gang een dubbele radiator voluit aan staan. Die werd dan ook altijd behoorlijk heet. Qua radiatoroppervlak beslaat deze radiator ongeveer 15% van mijn totale radiatoroppervlak. De warmte die het ding verspreidde ging eigenlijk loodrecht omhoog via het trappenhuis naar de bovenste etage, waar bovendien eigenlijk bijna nooit iemand aanwezig was.

Ik heb de radiator in de hal uit gezet, en op de bovenste etage staat in de slaapkamer nu de radiator op de allerlaagste stand.

Op deze manier bespaar ik zomaar zonder enige moeite naar schatting een ruime 10% van mijn energierekening!

In de winter heb ik een paar keer gemeten. De temperatuur in die slaapkamer kwam nooit beneden de 17 graden, met die radiator op "laag".

  • Niet- of zelden gebruikte ruimten? Radiator bijna helemaal omlaag draaien, in de "niet bevriezen" stand.

  • U kunt zich misschien aanleren om de verwarming in de slaapkamer uit te zetten nadat u bent opgestaan, en weer aan te zetten zodra u weer 's avonds thuis komt. Ik doe dat zelf op dit moment, je vergeet het wel eens maar iedere dag dat je eraan denkt is er een!

Slimme radiatorknoppen

Het gemak dient de mens. Om nu niet telkens zelf die radiator in de slaapkamer uit te hoeven zetten - en in de werkkamer of badkamer aan, en dat vergeet je dan vervolgens weer te doen, is er een prachtige oplossing: de slimme radiatorknop.

Hieronder een voorbeeld van een slimme radiatorknop van HomeWizard. Deze slimme radiatorknoppen zijn stand-alone te krijgen (met andere woorden: per radiator kost u dit qua "hardware" slechts zo'n 37 euro, en kunt u het apparaat met de hand instellen op een bepaald verwarmingsschema. Er is ook een luxere versie, waarbij het mogelijk is om een en ander via tablet of mobiele telefoon in te stellen, en die oplossing is uiteraard wat duurder.









maandag 25 mei 2015

Interactief: Besparingswizard voor radiatorknoppen

Op deze pagina ziet u een besparingswizard, die u voor kan inschatten wat uw besparingspotentieel is bij het gebruik van slimme radiatorknoppen.

Onderstaande besparingswizard gaat uit van een huis met centrale verwarming met een hoogrendementsketel.
  1. Vul in het onderstaande wizard allereerst uw jaarlijkse stookkosten in, en het deel van die stookkosten die u gebruikt voor tapwater. Doorgaans is dat zo'n 30 euro per maand.
  2. Vul vervolgens de ruimten in die uw huis heeft, en de tijden waarop die ruimten in gebruik zijn.
  3. Geef vervolgens per vertrek aan wat de maten radiatoren zijn, en of het om een enkele of een dubbele radiator gaat.
De wizard berekent vervolgens uw besparingspotentieel op jaarbasis. Veel plezier bij het invullen!

VUL DE BESPARINGSWIZARD IN:


Een ruimte die je niet gebruikt hoef je niet te verwarmen. Over de periode dat zo'n vertrek niet wordt verwarmd, bespaart u de stookkosten van de energie die anders in die ruimte wordt verspreid. Door de wizard in te vullen kunt u zien hoeveel euro's u jaarlijks ten onrechte de buitenlucht in blaast, die u zou kunnen besparen door deze radiatoren met slimme radiatorknoppen uit te rusten en daarop het tijdschema in te stellen.

NB. De thermostaat is in de woonkamer geïnstalleerd. Om er nu voor te zorgen dat deze ook weer af slaat is er in de wizard voor gezorgd dat in de woonkamer ieder geval één radiator altijd brandt.

 NB2. De schattingen houden er nog geen rekening mee dat perioden op de dag waarop het doorgaans kouder is harder meetellen bij de besparing wanneer de radiator in die periode is uitgeschakeld (bij voorbeeld in de nacht of vroeg in de ochtend. Toch geeft de besparingswizard een aardige indruk van de orde van grootte van de besparing.

NB3. Er is in de wizard geen gebruik gemaakt van de mogelijkheid dat een lagere ingestelde temperatuur bij WEL branden in een bepaalde ruimte ook nog een hoop geld  en energie bespaart. 

donderdag 21 mei 2015

Interactief: enkele radiator

NB als de tekst voor u te klein is: houd de Ctrl toets ingedrukt en draai aan het muiswieltje!

Een radiator geeft op twee verschillende manieren warmte af: via warmtestraling (dat is voornamelijk infrarode straling) en via zogenaamde convectie (warmte via de luchtbeweging). De warmtestraling kun je voelen door je hand vlak bij de radiator te houden. De convectie kun je waarnemen door een papiertje boven de radiator te houden of een beetje rook richting de radiator te blazen.

Zie hieronder een radiator, met daarbij een schuifmaat. Door aan de schuifmaat te trekken kunt u de temperatuur van de radiator variëren. De radiator is 50 cm hoog, en de binnentemperatuur is 18 graden Celsius. De pijlen geven de grootte van de hoeveelheid warmtestraling en van de warmte afgegeven via convectie aan.





(NB. de weergegeven radiatortemperatuur is 1 graad Celsius te laag wanneer je de temperatuur met de slider verhoogt, en een graad Celsius te hoog wanneer je de slider verlaagt. Dit technische probleempje moeten we nog zien op te lossen)

  • Merk op dat wanneer de temperatuur van de radiator onder de 18 graden komt, de radiator warmte aan de kamer onttrekt via zowel convectie als via warmtestraling! De pijlen staan dan in de figuur de andere kant op.
  • De totale grootte van de afgegeven warmtestraling is twee keer de warmtestraling afgegeven aan een kant van de radiator. Hetzelfde kan gezegd worden over de convectieve warmte.
  • Bij 60 graden Celsius (dat is de insteltemperatuur van de meeste HR ketels) geeft de radiator aan beide kanten maar zo'n 160 Watt per vierkante meter radiatoroppervlak aan warmtestraling en daarnaast nog eens aan beide kanten zo'n 190 Watt per vierkante meter convectieve warmte af. In totaal is dat voor een radiator van lengte 2 meter ongeveer 1400 Watt.

Vraag: Hoe komt u aan deze getallen? Iedereen kan wel wat getallen roepen!

Dat klopt. Voor de geïnteresseerden heb ik wat moeite gedaan om de formules hierachter uit te leggen. Op deze manier kunt u hier zelf aan rekenen:
  • In het volgende spreadsheet is te vinden hoe je de warmtestraling zelf kunt berekenen, en staat een rekenvoorbeeld: spreadsheet warmtestraling (klik om te downloaden)
  • De berekeningen achter deze warmtestraling staan keurig beschreven op wikipedia: klik op de volgende link: wikipedia over warmtestraling. Voor zowel de kamer als voor de radiator heb ik een emissiviteit ε genomen van 70 procent.
  • Een formule voor de warmteafgifte via de bewegende lucht (convectieve warmteafgifte) staat een beschreven op wikipedia: klik op de volgende link: wikipedia over de convectiecoefficient.
  • Een spreadsheet waarbij deze formules worden gebruikt en u zelf een aantal waarden kunt invullen en zodat u zelf kunt experimenteren vindt u hier: spreadsheet convectie (klik om te downloaden).





woensdag 20 mei 2015

Interactief: dubbele radiator

Hier komt een interactieve pagina

Warmteafgifte van een dubbele radiator (2 platen). Deze is anders dan die van een enkele radiatorplaat. De warmteafgifte via convectie is relatief groter dan bij een enkelvoudige radiator.



dinsdag 19 mei 2015

Interactief: hoeveel verdwijnt door de muur?

Dit blogbericht gaat over het effect van radiatorfolie, en bevat een uitleg over hoeveel warmte er verdwijnt door de muur met- en zonder folie. Het volgende blog zal een interactieve weergave bevatten: daar kunt u zelf enkele omstandigheden aanpassen en het effect daarvan zien.

Warmte verdwijnt door de muur. Jammer natuurlijk, want anders zouden we een stuk minder hoeven stoken. Echter: we kunnen hier wel iets aan doen met behulp van het u waarschijnlijk wel bekende radiatorfolie.

Hierboven een plaatje van enkele rollen radiatorfolie. U kunt zien hoe goedkoop dat spul eigenlijk is, het kost ongeveer een euro per vierkante meter, een paar euro per radiator dus. Nu vraagt u zich misschien af: wat heb ik er precies aan? Werkt dat spul wel?

Omgevingsfactoren

Uiteraard hangt het effect van het folie van een aantal factoren af: in ons geval zijn de belangrijkste factoren die de berekening beinvloeden: de U-waarde van de muur, de binnentemperatuur, de buitentemperatuur, de radiatortemperatuur en het feit of het gaat om een dubbele of een enkele radiator.

Niet al die factoren zal ik hier gaan uitleggen. Degenen die willen weten wat het effect van het wijzigen van deze factoren is kunnen het interactieve model gebruiken, in het volgende blogbericht. Ik raad u wel aan om dit bericht eerst te lezen.

Ik loop ik een beetje vooruit op de isolatiewaarde van de muur, daar zal ik nog een ander blogbericht over schrijven. Voorlopig stel ik de zogenaamde U waarde van de muur op 3,13 Watt per vierkante meter en per graad Celsius temperatuurverschil: over deze U waarde later in dit blog meer. Voorlopig hoeft u alleen te weten dat deze waarde overeen komt met een muur van 23 cm dikte die geheel uit baksteen bestaat - kortom, met een niet zo geweldig goed geïsoleerde maar wel behoorlijk dikke muur. Op de interactieve pagina van het volgende blogbericht kunt u ook deze waarde aanpassen.

Het model van radiator en muur

Binnen is het 18 graden Celsius. De radiatortemperatuur is 60 graden Celsius. Buiten is het 5 graden Celsius. Het is geheel bewolkt en het waait met windkracht 3, de muur is aan de zogenaamde lijzijde (niet aan de kant waar de wind vandaan komt).

Enkele radiator - zonder radiatorfolie. Verliest 59 W/m2 bij deze omstandigheden.


U ziet hierboven de evenwichtssituatie: die evenwichtssituatie ontstaat nadat de kachel lange tijd brandt en de temperatuur van de muur niet meer verandert.

  • De radiator verwarmt de binnenzijde van de muur op tot boven de binnentemperatuur: in dit geval is dat 33 graden Celsius.
  • De radiator zendt iets minder warmtestraling naar de muur dan naar de kamer: 109 Watt per vierkante meter naar de muur, en 156 Watt per vierkante meter naar de kamer. Dit komt doordat de muur aan de binnenzijde iets warmer is dan de kamer.
  • Doordat de muur warmer is dan de omringende lucht in de kamer, verwarmt de muur via convectie (=warmte via luchtbeweging) de kamer in plaats van andersom. De warmte hiervoor is afkomstig van de stralingswarmte van de radiator, die eerder door de muur is opgenomen: de muur geeft 51 Watt per vierkante meter aan de kamer af.
  • Warmteafgifte aan de binnenzijde
    In evenwicht geeft de muur de som van de radiatieve en convectieve warmte af aan de buitenruimte: in ons geval is dit 109 Watt minus 51 Watt is 68 Watt per vierkante meter.
  • Warmteafgifte aan de buitenzijde
    Aan de buitenkant van de muur is de situatie anders dan binnen: de buitenkant van de muur is warmer dan de omgeving, namelijk 14 graden Celsius, terwijl het buiten 5 graden Celsius is.
    De convectieve warmte (48 Watt per vierkante meter) en de radiatieve warmte (48 Watt per vierkante meter) tellen samen op tot 69 Watt per vierkante meter (het verschil met de 68 Watt aan de binnenzijde is te wijten aan afronding). In evenwicht moet immers gelden: Warmteafgifte aan de binnenzijde = Warmteafgifte aan de buitenzijde!
Warmteafgifte en verspilling zonder radiatorfolie
  • Totale warmteafgifte van de radiator
    De radiator geeft in deze situatie 2 maal 189 W/m2 = 378 W/m2 convectiewarmte af. Daarnaast stuurt de radiator 109 W/m2 plus 156 W/m2 stralingswarmte weg. In totaal: 643 Watt.
  • Hoeveel warmte wordt er verspild?
    In totaal verdwijnt er direct zo'n 68 Watt per vierkante meter via de muur naar buiten. Delen we dat door 643 Watt, dan is dat ongeveer 9,1 procent. Voor de kamer blijft 643 min 68 = 575 Watt per vierkante meter over. U verwarmt op deze manier de kamer met een efficiency van ongeveer 90 procent: zo'n 10 procent van de warmte gaat verloren via de muur die achter de radiator staat. 
Warmteafgifte en verspilling MET radiatorfolie

Hieronder ziet u de situatie in evenwicht MET radiatorfolie. Op het folie na is de situatie hetzelfde: dezelfde U-waarde voor de muur, dezelfde binnentemperatuur, dezelfde buitentemperatuur en dezelfde radiatortemperatuur. 

enkele radiator met folie
enkele radiator - met radiatorfolie. Verliest 15 W/m2 bij deze omstandigheden

Het eerste dat misschien opvalt is dat het warmtetransport via straling richting radiator een stuk minder groot is. Dat komt doordat het folie zo'n 97 procent van de straling terugkaatst richting de radiator. De temperatuur van de binnenkant van de muur is nu een stuk minder hoog: vanwege het warmtetransport door de muur is deze nu net iets lager dan de binnentemperatuur.
  • Totale warmteafgifte van de radiator
    De radiator geeft in deze situatie nog steeds 2 maal 189 W/m2 = 378 W/m2 convectiewarmte af. Daarnaast stuurt de radiator 9 W/m2 plus 156 W/m2 stralingswarmte weg. In totaal: 543 Watt per vierkante meter radiatoroppervlak, iets minder dan in het eerste geval.
  • Hoeveel warmte wordt er verspild?
    In totaal verdwijnt er direct zo'n 15 Watt per vierkante meter via de muur naar buiten, een stuk minder dan in het geval zonder folie. Delen we dat door 534 Watt, dan is dat minder dan 3 procent. U verwarmt op deze manier de kamer met een efficiency van ongeveer 97 procent: zo'n 3 procent van de warmte gaat verloren via de muur die achter de radiator staat.
Besparing
  • U bespaart u bij gebruik van het folie ten opzichte van het vorige geval zo'n 7 procent van de verstookte energie.

    Orde van grootte: Wanneer u per jaar een rekening heeft van 800 euro aan gas voor stookkosten, en het bovenstaande voorbeeld voor alle radiatoren zou gelden, zou u een slordige 60 euro op jaarbasis besparen.

    Deze winst is bereikt met een velletje radiatorfolie van een paar euro. 
Tip
  • Tip: Gebruik wel stevige dubbelzijdige tape, dan blijft het folie goed zitten ;)
Zelf aan de knoppen zitten
  • In het volgende blogbericht kunt u zien wat het effect is van een dubbele radiator, en van andere gewijzigde omstandigheden (met name de buitentemperatuur en de isolatiewaarde van de muur).