Warmte- en ventilatietechniek

WAT GA JE DOEN DEZE LES ?

In deze les ga je wat leren over hoe een verwarming werkt en wat warmte betekent in

je huis. Ook ga je deze les wat leren over ventilatie in een woonhuis.

 

 

LEERDOELEN DEZE LES

Je leert:

  • zelfstandig bepaalde lesstof;
  • wat de afkorting C.V. betekent en waar het voor dient;
  • waarom hebben we ventilatie nodig en is dit hetzelfde als wanneer we spreken over lucht;
  • Welke eisen zijn er voor warmte en ventilatie in een woning.

 

Het is de bedoeling dat je na het bestuderen van deze les een helder beeld hebt gekregen van de bovenstaande  begrippen en dat je met deze opgedane kennis het vervolgens toe kunt gaan passen in de praktijk.

DE GESCHIEDENIS VAN WARMTE

De prehistorie

Prehistorie

In de Prehistorie warmden de mensen zich,
meer mogelijkheden waren er niet,
aan vuur en aan de zon.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

De romeinen

De Romeinen waren vermoedelijk de eersten die de vloerverwarming introduceerden (net als het toilet, beton, et cetera); hoewel ook van de Koreanen bekend is dat ze al een soort vloerverwarming hadden, die ze Ondol noemden.
In de tweede eeuw voor Christus vond de Romein Gaius Sergius Orata het hypocaustum uit, een verwarmingssysteem waarmee hij zijn visvijvers opwarmde, via gangen die onder de vijver doorliepen. Dit systeem werd daarna ook toegepast in openbare gebouwen. Via een houtvuur en onderaardse gangen lieten de Romeinen warme lucht onder de vloeren doorstromen, zodat die vloeren lekker verwarmd werden. De warme lucht stroomde door kanalen van ongeveer 60 centimeter hoog onder de complete vloeren door en zorgde zo voor een comfortabel vloeroppervlakte.

           

 

De tijd van de open haard en kachel

Na de Romeinse Tijd was vooral de open haard een belangrijke manier om het huis te verwarmen. Doorgaans werd er hierbij hout gebruikt om het huis warm te krijgen. De open haard bleef in de Oudheid en tijdens de Middeleeuwen, tot aan de zeventiende eeuw, de belangrijkste verwarmingsmethode.

 

 

 

 

 

Gedurende de zeventiende eeuw raakte de kachel in gebruik. Een kachel kent – anders dan de open haard – een gesloten verwarmingssysteem. Om met een kachel te stoken, gebruikte men turf, hout en steenkool als brandmateriaal.

Aanvankelijk deden deze kachels hun intrede in woningen, maar later werden ze ook steeds meer gebruikt in bedrijven en fabrieken. Meer warmte en comfortabele temperaturen betekende dat het personeel efficiënter kon werken.

Warmwater-, stoom- en centrale verwarmingssystemen

In 1838 vond de warmwaterverwarming ingang in Nederland, toen het eerste pand, namelijk het huis van Adriaan van der Hoop aan de Keizersgracht in Amsterdam, een warmwatersysteem kreeg. Al eerder gebruikten Nederlandse kassen warm water als verwarmingsmethode, een systeem dat voor het eerst in 1716 in Engeland gebruikt was in kassen.

Later in de achttiende eeuw werden naast warmwaterinstallaties ook stoomverwarming en de centrale verwarming uitgevonden. In 1745, omstreeks het begin van de Industriële Revolutie, vond William Cook de stoomverwarming uit. Al snel, in 1784, bouwde James Watt een stoomverwarmingssysteem voor in zijn eigen huis. Een radiator was hierbij belangrijk en werd kort hierna ontwikkeld dor het bedrijf Boulton, Watt & Cie. Dit bedrijf leverde in de jaren 1790 de eerste verwarmingsinstallaties met stoom aan Engelse textielfabrieken.

 

In 1825 werd in Nederland, voor zover bekend, de eerste CV-installatie aangelegd met luchtverwarming: in Huis Landfort te Gendringen. De belangrijkste voordelen van centrale verwarming waren het veel grotere gebruiksgemak, de gelijkmatigere verdeling van de warmte en de betere luchtkwaliteit in de verwarmde ruimten.

 

Nieuwe ontwikkelingen op het gebied van radiator- en verwamringssystemen vonden in de negentiende eeuw onder meer plaats in het kersverse keizerrijk Duitsland. In 1878 werd hier het systeem Bechem & Post ontwikkeld, dat vanaf de jaren 1880 ook in Nederland populair werd. De Duitse vinding had als voordeel dat de verwarmingselementen veel minder heet werden.

Pas na 1965, toen de welvaart toenam en er in Nederland een groot aardgasveld bij Slochteren was ontdekt, kon de gemiddelde Nederlander het financieel opbrengen om een centrale verwarming aan te schaffen. Tot de jaren 1960 waren centraleverwarmingsinstallaties voornamelijk aanwezig in fabrieken, bedrijfspanden, openbare gebouwen en overheidsinstellingen.

 

Tegenwoordig

Nu hebben we meestal een centrale verwarming in huis. Wat wilt dit nu zeggen?

  • Er is in de woning een warmtebron. Dit kunnen allerlei apparaten zijn, hier komen we later nog op terug in deze les.
  • De warmte die er ontstaat door de warmtebron moet verplaatst worden naar de ruimtes waar warmte gewenst wordt.
  • Voor dit transport hebben we een transport- en een hulpmiddel nodig.
  • De temperatuur moet ook geregeld worden zodat de juiste temperatuur wordt geleverd.

 

WARMTE SYSTEMEN

We kunnen de verwarmingssystemen in twee groepen verdelen namelijk:

  • Lokale verwarming
  • Centrale verwarming

Lokale verwarming

Lokale verwarming is plaatselijke verwarming. Slechts een deel van de totale woning wordt verwarmd door deze lokale verwarmingsbron.

Lokale verwarming is het tegengestelde van centrale verwarming. Lokale verwarming dient meestal als bijverwarming en als bron van sfeer en gezelligheid.

Voorbeelden van lokale verwarming zijn:

  • gaskachel
  • elektrische kachel / verwarming
  • gashaard
  • houtkachel
  • houthaard  

In het voorjaar en najaar kan er met lokale verwarming wel bespaard worden op stookkosten. Als alleen de avonden koud zijn is het voordeliger om even een houtkachel of gaskachel aan te doen dan het gehele centrale verwarmingssysteem op te starten. Bovendien mag het in slaapkamers altijd kouder zijn dan in de woonkamer. Lokale verwarming is vaak voorzien van een thermostaat.

Centrale verwarming

In de volgende hoofdstukken worden de verschillende CV-Installaties uitgelegd.

Om een centrale verwarmingsinstallatie te kunnen laten slagen is deze afhankelijk van een aantal factoren. Deze factoren zijn:

  • Hoe wordt de warmte opgewekt?
  • Hoe wordt deze warmte getransporteerd?
  • Hoe wordt de warmte in de ruimtes afgegeven?
  • Hoe wordt de warmte geregeld?

Hoe wordt warmte opgewekt?

Er zijn verschillende methodes om warmte op te wekken. In deze les zal ik jullie er een aantal uitleggen.

 

De traditionele CV-Installatie

De belangrijkste energiebronnen voor elektriciteit en warmte in huis zijn nu nog fossiele brandstoffen, zoals steenkolen en aardgas.

Energie uit deze bronnen is relatief goedkoop en in tegenstelling tot duurzame bronnen als zon en wind altijd en in voldoende mate beschikbaar. Deze brandstoffen hebben echter een belangrijk nadeel - ze stoten CO2 uit, de belangrijkste oorzaak van klimaatverandering. Op het moment zijn de meeste CV-installatie voorzien van gas.

 

Aardwarmte en bodemwarmte

Warmte uit de aardbodem en het bodemwater is een duurzame vorm van energie. Afhankelijk van de diepte heet het aardwarmte of bodemwarmte. Aardwarmte is in Nederland moeilijk bereikbaar en daardoor erg duur. Bodemwarmte is wel bereikbaar en belandt als woningverwarming onder meer in nieuwbouwhuizen.

 

Aardwarmte en bodemwarmte in het kort

  1. Bodemwarmte halen we tot 100 meter diepte uit de bodem. De warmte wordt gebruikt voor verwarming van woningen, gebouwen en bijvoorbeeld kassen.
  2. Het water in de aardbodem op 20 tot 300 meter diepte is geschikt voor warmte-uitwisseling: we kunnen het oppompen, vervolgens warmte erin stoppen (in de zomer) of eruit halen (in de winter) en dan weer terugpompen. Ook dit heet bodemwarmte.
  3. Op zeer grote diepte (vanaf 500 meter) zit bruikbare aardwarmte. IJsland gebruikt deze voor verwarming.
  4. Aardwarmte ontstaat in de kern van de aarde. Bodemwarmte is afkomstig van de zon.

 

Hoe wordt warmte getransporteerd?

De warmte in de cv ketel wordt getransporteerd door het stromende water. Dit is ook een manier van warmtetransport die stroming genoemd wordt. Via deze manier van warmtetransport wordt de warmte door een bewegend(e) gas/vloeistof meegenomen. In de radiator zit dus, na opwarming ervan, warm water.

 

Het transporten of te wel verplaatsen van dit water gebeurt door middel van:

  • leidingen die we ook wel aan-  en afvoerleidingen noemen
  • natuurlijke circulatie, door de lucht die in de ruimtes aanwezig is
  • mechanische circulatie, door een circulatiesysteem ook wel vaker luchtbehandelingssystemen genoemd.

Hoe wordt warmte afgegeven?

Om de warmte uiteindelijk bij de eindgebruiker te krijgen zodat deze het lekker warm krijgt hebben we een apparaat nodig. Deze apparaten hebben we in de volgende vormen:

Radiator

Dit is een gesloten bak waar warm water doorheen kan lopen. Deze zijn in diverse vormen te krijgen en meestal gemaakt van metaal.

Bij een radiator loopt het warme water van boven naar beneden door de verschillende elementen in staal, aluminium of gietijzer. Die warmen op hun beurt de omringende lucht op.

           

 

 

Convector

In een convector stroomt het warme water door een buis omgeven door kleine lamellen. Door deze lamellen vergroot het contactoppervlak met de omringende lucht.
Net zoals bij een radiator stijgt de warme lucht en trekt zo koelere lucht naar het toestel. In sommige types kan een ventilator dit proces versnellen.

Een convector verwarmt hoofdzakelijk via convectiewarmte. In de afbeelding hieronder is een convectieput afgebeeld. Bij de verwarming wordt het proces versneld door een ventilator

 

Vloer- ,wand- en plafondverwarming 

Bij dit principe van verwarmen ligt er meestal in de vloer, wand of plafond een circuit van leidingen, zowel aanvoer als retour waar warm water doorheen gaat. Hierdoor wordt het oppervlakte waarin zich hijn bevindt op gewarmd. Het leggen van een vloerverwarming wordt meestal in een slakhuis vorm gedaan.

 

                  

 

Vloerverwaming scheelt ook in de energiekosten omdat je een veel lagere temperatuur nodig hebt om tot het gewenste resultaat te komen.

Hoe wordt de warmte gereguleerd?

Of te wel hoe kunnen we de temperatuur in ons huis op de gewenste temperatuur krijgen en houden.

Dit kunnen we op een aantal manieren doen namelijk:

Centraal

Dan heb je ergens in de woning een apparaat hangen die de temperatuur meet en waar je de temperatuur in het huis kunt regelen. Zo'n apparaat noemen we een thermostaat. Deze heb je in allerlei vormen van simpel tot ingewikkeld en wordt vaak in de woonkamer geplaatst omdat we daar het meeste doorbrengen op een dag.

        

 

Lokaal

Bij lokale regulatie of regeling wordt de temperatuur bij de radiator zelf geregeld. Dit wordt dan gedaan door middel van een thermostaatkraan

      

 

Weersafhankelijk

Bij deze regeling wordt de temperatuur geregeld door weersinvloeden. Dat wil zeggen dat wanneer het buiten koud is de temperatuur binnen automatisch hoger wordt. Dit wordt gedaan met behulp van een weersafhankelijke regeling. 

Terwijl een kamerthermostaat een verwarmingsketel stuurt naargelang van de temperatuur die hij meet in de kamer waarin hij hangt, houdt een weersafhankelijke regeling ook rekening met wat voor weer het buiten is en stuurt hij op basis daarvan de ketelwatertemperatuur aan.

   

 

LUCHTBEHANDELING (ventilatie)

Ventileren

Onder ventileren wordt verstaan het voortdurend verversen van verbruikte binnen lucht door verse buitenlucht.

Waarom ventileren?

Vroeger was natuurlijke ventilatie in een woning standaard ingebouwd.
De energiecrisis van 1973 bracht hierin verandering. Hogere energieprijzen leiden tot een ware “isolatiegolf”. Hierdoor kan de warmte niet meer naar buiten, maar hierdoor kan de frisse lucht echter ook niet meer naar binnen.

Dit is dan voor de mens niet zo gezond. We hebben zo'n 17m³/h en wenselijk is 30m³/h per persoon ventilatie nodig.

Schimmel en huismijt

Wanneer we een vochtig en bedompt binnenklimaat hebben kunnen schimmel en huismijt vrij spel hebben. Dus daarvoor is het ook belangrijk om te ventileren.

 

 

Ventilatie en Milieu

Energiezuinige gelijkstroom motoren verbruiken ca 50% minder energie dus ook minder CO2 uitstoot uit de energiecentrale
Binnenmilieu is ook milieu …… (luchtkwaliteit)

Niet ventileren kost meer omdat vochtige lucht meer energie nodig heeft om warm te blijven.

Soorten ventilatie

Wanneer we voor een ventilatiesysteem gaan kiezen is het belangrijk dat men weet welke soort ventilatiemethodes er zijn.

Een goede ventilatie is niet alleen belangrijk voor uw gezondheid. Ze verbetert ook de werking van de haard of dampkap en verkleint de kans op onaangename geurtjes en allergieën.

Ventileren gebeurt met een ventilatiesysteem. Dat voert verse lucht aan via droge ruimtes (slaapkamer, woonkamer). De lucht verplaatst zich vervolgens via de gang en trappenhal naar vochtige ruimtes (keuken, badkamer), waar ze wordt afgevoerd door het ventilatiesysteem.

Er bestaan vier erkende centrale ventilatiesystemen, variërend van volledig natuurlijke ventilatie over gemengde ventilatie tot gecontroleerde mechanische ventilatie (GMV) met dubbele flux. Deze systemen worden aangeduid met de letters A tot D.

Daarnaast bestaan er ook individuele apparaten voor decentrale ventilatie. Die kunnen handig zijn om de lucht te zuiveren in doorgaans vochtige ruimten zoals de badkamer, de keuken of de berging.

 

Centrale ventilatie

 

Systeem A:

Natuurlijke luchtaanvoer en -afvoer

 

Dit is een installatie waarbij geen mechanische hulp nodig is.

De aanvoer van verse lucht gebeurt op natuurlijke wijze via ingebouwde ventilatieroosters in de ramen. De luchtdoorlaatbaarheid van deze roosters zijn manueel aan te passen.

Vervuilde lucht wordt afgevoerd via een verticale schacht in de badkamer of keuken (vochtige ruimtes).

Voordelen Nadelen
  • Goedkoop
  • Makkelijk te installeren                          
  • Weinig onderhoud
  • Minst energiezuinig
  • Beperkt regelbaar
  • Niet alle systemen zijn akoestisch isolerend

 

Systeem B:

Natuurlijke luchtafvoer en mechanische luchtaanvoer

 

Een natuurlijke toevoer van lucht is niet altijd mogelijk wegens  teveel omgevingslawaai, kamers zonder ramen of omdat de te verluchten ruimte zit ingesloten in een appartementsgebouw. Dan is de mechanische aanvoer van verse lucht een optie. Daarbij wordt een gecontroleerde toevoer van verse buitenlucht  via een ventilator doorheen de woning gestuwd.

Afvoer en circulatie van de lucht gebeurt net als bij systeem A. Dit systeem wordt in België evenwel weinig toegepast.

Voordelen Nadelen
  • Gecontroleerde aanvoer van verse lucht
  • Interessante oplossing in lawaaierige omgeving
  • Keuze qua plaats van de luchttoevoer
  • Energieverbruik van de ventilatoren      

 

Systeem C:

Natuurlijke luchtaanvoer en mechanische luchtafvoer

 

Indien u uw woning al grondig hebt gerenoveerd, is een natuurlijke luchtafvoer niet altijd mogelijk. In dat geval kunt u een ventilatiesysteem met mechanische luchtafvoer plaatsen. De vochtige en vervuilde lucht wordt dan aangezogen via luchtkanalen in vochtige kamers zoals de keuken en badkamer.

Bij het klassieke 'C'-systeem gebeurt de luchtaanzuiging continu. Het 'C+'systeem is zelfregelend en ververst de lucht op basis van het vocht- of CO2-gehalte.

Voordelen Nadelen
  • Betere ventilatie dan systeem A
  • Keuze in de plaatsing van de luchtafvoer
  • Duurder dan systeem A  
  • Energieverbruik van de ventilator     

 

Systeem D (balansventilatie):

Mechanische luchtafvoer en mechanische luchtaanvoer

 

Dit systeem is van begin tot einde volledig automatisch gestuurd omdat zowel aan- als afvoer van de lucht via ventilatoren gebeurt. Een netwerk van leidingen doorheen de woning verspreidt deze lucht langs ventilatieroosters in elke kamer zonder dat de verschillende luchtstromen elkaar kruisen.

Ook hier kan de ventilatie vraaggestuurd gebeuren met behulp van sensoren (vocht, CO2).

Voordelen Nadelen
  • Mogelijkheid tot warmteterugwinning uit afgevoerde lucht (met behulp van een warmtewisselaar)
  • De luchtstromen zijn in balans
  • Filters zuiveren de lucht (stof, pollen)
  • Keuze in de plaatsing van de luchttoevoer en
    -afvoer
  • Energieverbruik van de ventilatoren
  • Vraagt meer onderhoud dan de andere systemen
  • Mogelijke geluidshinder                                                                      

 

 

EINDTOETS

Toets:EINDTOETS

  • Het arrangement Warmte- en ventilatietechniek is gemaakt met Wikiwijs van Kennisnet. Wikiwijs is hét onderwijsplatform waar je leermiddelen zoekt, maakt en deelt.

    Auteur
    Will Lombardi
    Laatst gewijzigd
    2020-06-30 17:43:19
    Licentie

    Dit lesmateriaal is gepubliceerd onder de Creative Commons Naamsvermelding 4.0 Internationale licentie. Dit houdt in dat je onder de voorwaarde van naamsvermelding vrij bent om:

    • het werk te delen - te kopiëren, te verspreiden en door te geven via elk medium of bestandsformaat
    • het werk te bewerken - te remixen, te veranderen en afgeleide werken te maken
    • voor alle doeleinden, inclusief commerciële doeleinden.

    Meer informatie over de CC Naamsvermelding 4.0 Internationale licentie.

    Aanvullende informatie over dit lesmateriaal

    Van dit lesmateriaal is de volgende aanvullende informatie beschikbaar:

    Toelichting
    In deze les ga je wat leren over hoe een verwarming werkt en wat warmte betekent in je huis. Ook ga je deze les wat leren over ventilatie in een woonhuis.
    Eindgebruiker
    leerling/student
    Moeilijkheidsgraad
    gemiddeld
    Trefwoorden
    cv, luchtbehandeling

  • Downloaden

    Het volledige arrangement is in de onderstaande formaten te downloaden.

    Metadata

    LTI

    Leeromgevingen die gebruik maken van LTI kunnen Wikiwijs arrangementen en toetsen afspelen en resultaten terugkoppelen. Hiervoor moet de leeromgeving wel bij Wikiwijs aangemeld zijn. Wil je gebruik maken van de LTI koppeling? Meld je aan via info@wikiwijs.nl met het verzoek om een LTI koppeling aan te gaan.

    Maak je al gebruik van LTI? Gebruik dan de onderstaande Launch URL’s.

    Arrangement

    Oefeningen en toetsen

    Lokale verwarming

    Warmte opwekking

    EINDTOETS

    IMSCC package

    Wil je de Launch URL’s niet los kopiëren, maar in één keer downloaden? Download dan de IMSCC package.

    QTI

    Oefeningen en toetsen van dit arrangement kun je ook downloaden als QTI. Dit bestaat uit een ZIP bestand dat alle informatie bevat over de specifieke oefening of toets; volgorde van de vragen, afbeeldingen, te behalen punten, etc. Omgevingen met een QTI player kunnen QTI afspelen.

    Versie 2.1 (NL)

    Versie 3.0 bèta

    Voor developers

    Wikiwijs lesmateriaal kan worden gebruikt in een externe leeromgeving. Er kunnen koppelingen worden gemaakt en het lesmateriaal kan op verschillende manieren worden geëxporteerd. Meer informatie hierover kun je vinden op onze Developers Wiki.

  • Gebruik
    Weergave
  • Wikiwijs is een dienst van