We streven er allen naar om in onze woning het nodige comfort te bereiken aan een zo gunstig mogelijke kostprijs. Toch mogen we ook het milieuaspect niet uit het oog verliezen. Zelfs in een passiefhuis is het energieverbruik niet te verwaarlozen. Met wassen, douchen, verlichting, koken, etc. verbruik je in een passiefhuis immers evenveel energie als in een traditionele woning.’Het is daarom ook zeker nuttig om de CO2-uitstoot van de verschillende energievormen mee in rekening te brengen.

Pelletkachel RIKA Topo – Bron: Stroomop bvba

De verschillende systemen die hierna beschreven worden, variëren van ‘uiterst eenvoudig’ tot ‘complex’. De keuze tussen de systemen is soms moeilijk en hangt af van veel factoren en mogelijkheden die ieder voor zich moet beoordelen. De belangrijkste factoren die de keuze bepalen zijn: kostprijs, plaatsgebruik, gasaansluiting of niet, toekomstvisie, …

In heel wat passiefhuisplannen kiest men ervoor om de ventilatielucht te verwarmen via een waterbatterij. Dit omwille van de eenvoud en de gunstige kostprijs van de installatie. Toch wordt frequent “vergeten” dat zo’n warmtebatterij zijn energie ergens vandaan moet halen. Om verschillende redenen is deze manier van verwarmen niet als ideaal te bestempelen. Eerst en vooral is er het gezondheidsaspect. Lucht verwarmen kan men bij een dergelijk systeem soms gepaard gaan met stofschroei, wat irritatie van de luchtwegen kan veroorzaken. Via de lucht verwarmen biedt ook niet altijd het gewenste comfort. Het vermogen dat door een dergelijk verwarmingssysteem kan afgegeven worden is zeer beperkt, Gezien de geringe luchtdebieten gedurende de nacht of bij afwezigheid, is het vermogen dat een dergelijk verwarmingssysteem afgeeft zeer beperkt. Ook de regeling en/of warmteverdeling is niet zo eenvoudig te optimaliseren. Een elektrische versie is af te raden omwille van het probleem van stofschroei. Verwarmen met elektriciteit kost bovendien meer aan ‘primaire energie’ dan rechtstreekse verwarming in huis. Vanuit ecologische standpunt is elektrisch verwarmen enkel aanvaardbaar als je werkt met onuitputtelijke of hernieuwbare energiebronnen (zon, wind, enz.).

Heel wat passiefhuisbewoners houden van techniek en kiezen soms voor ingewikkelde (lees: duurdere) systemen. Dit heeft als voordeel dat de techniek uiteindelijk voor meer mensen bereikbaar (lees: goedkoper) wordt, maar als nadeel dat er initieel natuurlijk een grotere investering moet gebeuren.

Hieronder bespreken we de mogelijkheden om in een passiefhuis te verwarmen en om - al dan niet gecombineerd met ventilatie (de zogenaamde combitoestellen) - sanitair warm water (SWW) te voorzien.

 

  • Energiebehoefte
    We gaan in de rest van het artikel uit van de volgende veronderstelling:
    • warmtebehoefte bij -10°C 3kW (transmissie en ventilatieverliezen) of 100W/K. stookgraaduren te Ukkel: 40 kKh/j
    • sanitaire behoefte : gemiddeld 35 l/p.d aan 45°C,
    • woning met 4 personen
    • elektriciteitsverbruik van de woning (verlichting, koken, huishoudtoestellen,ventilatie, computer, internetaansluiting, TV, etc) wordt geschat op 3.500 kWh/jaar
    • gasaansluiting is mogelijk
    • optioneel worden zonnepanelen geplaatst voor SWW en/of verwarmingsondersteuning
    • kostprijs van de energie (febr. 2017) en de CO2-uitstoot.
      • elektriciteit : 0,30 euro/kWh, 953 kg/MWh
      • gas: 0,065 euro/kWh, 256 kg/MWh
      • hout: 0,045 euro/kWh, 32kg/MWh
      • pellets: 0,05 euro/kWh, 35kg/MWh
    • Primaire energiefactor voor elektriciteit = 2.5
    • Primaire energiefactor voor gas = 1
    • Primaire energiefactor voor biomassa = 1

 

1. Er is een gasaansluiting aanwezig

 

Indien er een gasaansluiting aanwezig is, dan zijn er qua verwarming heel wat mogelijkheden. Een extra voordeel van een gasaansluiting is de mogelijkheid om te koken op gas.

Een eerste mogelijkheid bestaat erin de ruimteverwarming, het aanmaken van sanitair warm water (SWW) en de ventilatie volledig te scheiden.

De aanmaak van SWW vraagt in regel heel wat vermogen als we met het doorstroomprincipe werken. Hierbij zijn vermogens tot 27kW eerder regel dan uitzondering. De courante gasgeisers die op de markt verkrijgbaar zijn, kunnen dergelijk vermogen leveren. Ze zijn goedkoop en betrouwbaar. Als bijkomend voordeel kunnen geisers gemakkelijk gecombineerd worden met een zonneboiler. (zie nr 1 en 2)

Als alternatief kan ook gewerkt worden met een gasboiler. Die hebben een waterinhoud van ongeveer 100 tot 200 liter en hebben een kleiner vermogen. De moderne boilers zijn volledig luchtdicht en zijn goed geïsoleerd. De stilstandsverliezen zijn daardoor beperkt. Het SWW-comfort van een boiler is meestal hoger dan dit van een doorstromer. Maar voor beide geldt dat ze een slecht comfort leveren als ze te klein gedimensioneerd zijn. Om de ruimte te verwarmen is het nodige vermogen heel beperkt (tussen 1.5 à 3kW) en kunnen we werken met een houtkachel of pelletkachel. Er bestaat daarbij soms wel een kans op oververhitting. De badkamer kan dan eventueel via een kleine elektrische straler. (zie nr 3 en 4)

Ludwig van Wonterghem: “Een kleine, luchtdichte houtkachel brengt een natuurlijk vuur in de leefruimte. Vuur betekent warmte en gezelligheid. Dit is – zelfs in een passiefhuis – een grote meerwaarde. Voor mensen die houden van vuur maar het hakken, stapelen en drogen van hout minder evident vinden, zijn er ook pelletkachels.

Een pelletkachel biedt meer comfort dan een houtkachel omdat hij beschikt over een pelletvoorraad met een autonomie van 15 à 40 uur, automatisch ontsteekt, gemakkelijk regelbaar en programmeerbaar is.”

 

Soorten installaties

Ruimteverwarming

 

Als er gekozen wordt om met gas het SWW te bereiden, kan er ook gekozen worden om de ruimteverwarming op deze installatie aan te sluiten. De ruimteverwarming kan gebeuren via de ventilatielucht, een strook wandverwarming of vloerverwarming.

De vloer/wandverwarming biedt een zeer groot comfort en zorgt voor een behaaglijk binnenklimaat en verdient zeker de voorkeur boven het verwarmen via de ventilatielucht.

In grote lijnen kunnen we ons beperken tot 3 systemen:

  • Een modulerende gaswandketel met een vermogen van 24kW. Deze ketel kan het SWW in doorstroom verwarmen en kan gecombineerd worden met een zonneboiler. De ketel wordt aangesloten op vloer- of muurverwarming en kan moduleren tot ongeveer 10% van zijn vermogen of 2.4kW. Als we het afgiftesysteem (de vloerverwarming, wandverwarming en/of radiatoren) enkel dimensioneren op de lage verwarmingsbehoefte zitten we meestal onder de laagste modulatiegrens van de ketel. Dit zal onvermijdelijk leiden tot het pendelen (frequent starten en stoppen) van de ketel. Dit pendelen heeft als nadeel dat het verbruik en de slijtage stijgt. Een oplossing hiervoor is de vloerverwarming, wandverwarming en/of radiatoren te overdimensioneren (in gelijke verhouding), zodat de ketel ten allen tijde zijn warmte kwijt kan zonder te pendelen. Bijkomend voordeel is de kortere opwarmtijd: tijdens het opwarmen kan de ketel en het afgiftesysteem meer warmte kwijt, zodat de woning sneller op de gewenste temperatuur komt. Daarna zal de ketel zeer lang uit blijven omdat de woning die warmte goed zal bijhouden. Het lijkt een beetje gek om, in een woning waar we slechts 3kW warmteverliezen moeten compenseren, een 24kW ketel te plaatsen, maar door zijn modulatiebereik en correcte overdimensionering van de afgifte krijgen we hier een correct werkend systeem. Als we de afgifte-elementen én het ketelvermogen lager willen houden kijken we uit naar een tweede mogelijkheid. (zie nr. 5)
  • Een kleine, moderne en modulerende gaswandketel met een vermogen van maximaal 9 kW wordt geplaatst in combinatie met wand- of vloerverwarming. Deze oplossing is op maat gesneden voor de laag-energie-woning en passiefhuizen. Hierbij moeten we natuurlijk onmiddellijk opmerken dat de productie van SWW niet meer in doorstroom kan (te weinig maximaal vermogen) en we dus met een boiler of buffervat moeten werken. De (zonne-)boiler zorgt voor voldoende SWW-comfort (zie nr. 6a). Wordt met een buffervat gewerkt, dan vergroot de (eventuele) zonne-opbrengst en zal de gaswandketel ook meer uren op vollast kunnen werken en minder start/stops maken (zie 6b).
  • Een gesloten gasboiler van 100 à 200 liter wordt gecombineerd met een “klassieke” verwarming zoals wand- of vloerverwarming. Hydraulisch wordt de verwarming gescheiden van het sanitair via een inox warmtewisselaar. Deze boiler laat zich moeilijker combineren met zonne-energie. Het is echter wel een compacte installatie die bovendien zeer prijsgunstig is. (zie 7).

 

Ventileren

 

We bekijken volgende technieken in de bovenstaande tabel.

De ventilatie gebeurt in alle bovenstaande gevallen volledig los van de verwarmingstechniek (uitgezonderd indien wordt gewerkt met een waterbatterij). Dit biedt het voordeel dat de keuzevrijheid hier niet beperkt is. De bouwheer kan het ventilatietoestel kiezen die het best geschikt is voor zijn woning (qua prijs en/of qua technische specificaties).

Opmerking ivm gasaansluiting: De gasmaatschappij eist het onder andere het volgende:

  • De verwarmingsbron moet minstens 1,5 m van de teller staan.
  • De opstellingsruimte moet permanent geventileerd worden.

 

2. Er is geen gasaansluiting aanwezig. Elektrisch?

 

Is er geen gasaansluiting aanwezig of kies je er zelf bewust voor om CO2-neutraal te verwarmen, dan kan je de woning verwarmen op één van de volgende wijzen.

Zoals eerder aangegeven kan op een directe manier elektrisch worden verwarmd. Indien men de installatie wil beperken tot één centraal systeem voor de woning, kan dit verwarmen gebeuren met een elektrische weerstand in het ventilatiekanaal. Deze manier van verwarmen is zeer goedkoop in installatie, maar is qua verbruikskost en “gezondheidskost” zeker niet aan te bevelen. (zie nr. 8)

 

Een betere keuze, althans qua gezondheid, is de ventilatielucht niet te verwarmen met een elektrische weerstand maar met een warmwaterbatterij. Bij een dergelijke batterij beheerst men beter de maximale oppervlakte temperatuur (liefst onder de 50°C) waardoor stofschroei beter vermeden kan worden. (zie nr. 9)

 

  • Toch vooraf een kleine kantekening
    Elke vorm van elektrisch verwarmen is, vanuit ecologisch standpunt, te vermijden. We zullen in de toekomst alle creativiteit moeten gebruiken om alternatieven te zoeken. In België is ongeveer 57% van onze elektriciteit afkomstig van kernenergie. Als we de “uitstap” willen realiseren, dan zijn we genoodzaakt elke vorm van elektrisch verwarmen te vermijden.
    Het wijdverspreide misverstand dat PV-panelen de oplossing zijn, maakt het moeilijk om bouwheren van het tegendeel te overtuigen. Die PV-panelen leveren in de winter - juist wanneer de behoefte groot is - het minste energie. Het publieke net moet dan in staat zijn om de grote behoefte aan energie te leveren.

 

Soorten installaties

Combineren van functies

 

Gezien een passiefhuis of laag-energie-woning uitgerust is met een balansventilatie kan het een optie zijn om de drie functies (ventileren, verwarmen en SWW) in één toestel te combineren. Dergelijke toestellen worden combitoestellen genoemd. Meestal is er in dit toestel een kleine (zonne-)boiler ingebouwd die een basistemperatuur verkrijgt via een warmtepompje en die bijverwarmd wordt met een elektrische weerstand (met beperkt vermogen van 1 à 2kW).

Om te verwarmen op lage temperatuur (voor vloer- of wandverwarming) kan onder gunstige omstandigheden gewerkt worden met een water/ water-warmtepomp. Hierbij moet een captatienet in de bodem worden geplaatst (ongeveer een 70 meter buis per kW vermogen, afhankelijk van de grondsoort). Deze warmtepomp wordt het best gekoppeld op een combibuffervat waarbij het SWW op temperatuur kan gebracht worden hetzij door de zon, het zij door de WP (COP !!), hetzij door een elektrische weerstand (WP buiten bedrijf of bij te weinig beschikbaar vermogen). (zie nr. 12)

Een laatste en uiterst eenvoudige manier om elektrisch te verwarmen is te kiezen voor een elektrische boiler of een zonneboiler met verwarmingsweerstand en in de leefruimtes en badkamer kleine elektrische verwarmingstoestellen te plaatsen. Zo een installatie is qua installatiekost en –eenvoud niet te verslaan. De operationele kost, het ecologische aspect en de persoonlijke gezondheid (stofschroei) zijn echter alles behalve gunstig. (zie nr. 13).

 

  • COP
    De COP – ‘coefficient of performance’ of de verhouding tussen de hoeveelheid afgegeven warmte tegenover de hoeveelheid verbruikte energie - van een toestel wordt, over het jaar genomen, geschat op 2.8 à 3.5. (zonder SWW).
    In de simulatie wordt voor de eenvoud uitgegaan van een COP = 3.
    Voor de SWW bereiding nemen we aan dat die hoofdzakelijk gebeurt door de elektrische weerstand (COP = 1) in de winter. In de zomer wordt het SWW hoofdzakelijk door de zon verwarmd.

 

 

CO2-neutraal verwarmen en douchen

 

CO2-neutraal verwarmen kan ook. Om dit te realiseren combineren we hout of pellets met zonneenergie. De keuze en combinatiemogelijkheden zijn ook hier zeer groot.

Wanneer de bouwheer beschikt over (eventueel gratis) brandhout, kan er gekozen worden om te werken met een watervoerende houtkachel. Deze kachel wordt dan gewoonlijk in de leefruimte geïnstalleerd en wordt aangesloten op een combibuffervat. Dit buffervat combineert verschillende functies: energieopslag van zowel de houtkachel als de zon en het buffervat zorgt ook voor het SWW. De houtkachel is zo gebouwd dat het overgrote deel van de warmte wordt gebufferd door het water (70%), de rest van de energie (30%) komt als stralingswarmte vrij in de ruimte. (zie nr. 14)

 

Een pelletkachel of een pelletketel

 

De pelletkachel komt in de woonruimte te staan en wordt aangesloten op het buffervat. De pelletkachel heeft een ingebouwd reservoir van ongeveer 30 à 40 kg pellets. Dit geeft een autonomie van één tot meerdere dagen. De pelletkachel straalt ongeveer een 15 à 25% van de opgewekte energie in de ruimte (hoofdzakelijk via het vensterglas), de rest van de energie komt terecht in het watercircuit. (zie 15).

De automatische pelletketel komt in een technische ruimte te staan, en wordt in regel voorzien van een pelletvoorraad voor één stookseizoen. Deze ketels bieden een aantal voordelen t.o.v. de kachels zowel technisch als praktisch. Enkele voordelen zijn: onderhoudsvriendelijker, grotere autonomie, geen techniek en geen geluid in de woonkamer. Omdat er geen warmte vrijkomt in de woonkamer tijdens de werking van de ketel (zoals wel het geval is bij een kachel) kan het SWW in de zomer ook met deze ketel geproduceerd worden, zodoende kunnen de zonnepanelen eventueel achterwege blijven. (zie 16)

 

  • Opgelet!
    Bij het gebruik van een hout- of pelletkachel met watermantel is het noodzakelijk om in de opstellingsruimte ook verwarmingselementen (vloer- of wandverwarming of radiator) te voorzien. Wordt dit achterwege gelaten, dan zal dit onvermijdelijk leiden tot een gebrekkig comfort en tot een moeilijk regelbare installatie.

 

Soorten installaties

3. Wat kost het?

 

De grote vraag die velen van ons bezig houdt is: “Wat kost dit?”, “Wanneer is het terugverdiend?” of nog “Wat brengt het op?”.

Dit zijn vragen die belangrijk zijn, maar waar niemand een juist antwoord kan op geven. We spreken namelijk over energie. We meten nu, op vandaag (2009), met als referentie de prijs van ruwe olie. Heel veel van de energie die we gebruiken is afgeleid uit aardolie, of de aardolieprijs wordt als index gebruikt voor de prijsberekening (denk maar aan de gasprijs).

Als we even de aardolieprijs bekijken de laatste jaren dan merken we dat die prijs van 50 naar 147 dollar per vat gestegen is in een zeer korte tijd, om daarna nog sneller terug te vallen naar 30 dollar per vat.  In april 2013 zit de prijs weer boven de 100 dollar, in februari 2017 is de prijs gedaald  naar 55 dollar per vat.

 

Portefeuille vs. milieu

 

Onderstaande tabellen geven de kosten en milieu-impact weer van de verschillende systemen. Als we kijken naar de investeringskost, dan zijn de systemen met verwarming op basis van ventilatielucht (nr. 9 en 10) de meest voordelige en de verwarmingssystemen op basis van pellets of hout in combinatie met muur- of vloerverwarming en combibuffer voor SWW de duurste systemen (nr. 16 en 17).

Kijken we naar de verbruikskosten en de milieuimpact dan geldt echter het omgekeerde.

Hoe kunnen we nu betrouwbare en correcte “voorspellingen” doen om een “energie-investering” te verantwoorden?

Ik denk dat we verder moeten kijken dan de olie- of energieprijs. We kunnen kijken naar de CO2-uitstoot van de verschillende systemen. De CO2-uitstoot staat immer los van de barrelprijs.

Als we de CO2-uitstoot als maatstaf nemen, vergelijken we op een correctere manier en kunnen we duurzame beslissingen nemen.

In de onderstaande grafiek heb ik geprobeerd een vergelijking te maken tussen de 16 systemen. Het mag duidelijk zijn dat een verwarming met o.a. houtpellets beter scoort dan een verwarmingssysteem op basis van fossiele energie (of elektriciteit).

Enkele opvallende cijfers: stellen we de investering voor een louter elektrisch verwarmingssysteem gelijk aan 1, dan kost een systeem met gasverwarming ongeveer 3 tot 5 keer zoveel. Een systeem met hout of houtpellets (met zonne-panelen) kost zowat 8 tot 9 keer zoveel.

Maar … De operationele kost van het verwarmingssysteem kost jaarlijks ongeveer het tienvoudige van het systeem met houtpellets. En nog belangrijker misschien: de CO2-uitstoot van een elektrisch verwarmingssystemen bedraagt ongeveer het veertigvoudige!

4. Excuseer?

 

In een passiefhuis en/of een lage-energie woning is de energiebehoefte voor verwarming ongeveer één derde van de totale energiebehoefte. De productie van sanitair warm water vraagt ook ongeveer één derde van de totale energie, en ten slotte nemen de huishoudtoestellen het laatste derde van de energie.

Bovenstaande grafiek toont duidelijk aan dat er heel wat besparingspotentieel afhangt van de keuze en gebruik van huishoudtoestellen. Bovendien kan ongeveer de helft van de energie nodig voor het SWW bespaart worden als er gekozen wordt voor thermische zonnepanelen. Deze laatste betekenen dus een besparing van ongeveer 15% op het In de bovenstaande grafiek heb ik geprobeerd een vergelijking te maken tussen de 16 systemen. Het mag duidelijk zijn dat een verwarming met o.a. houtpellets beter scoort dan een verwarmingssysteem op basis van fossiele energie (of elektriciteit). Enkele opvallende cijfers: stellen we de investering voor een louter elektrisch verwarmingssysteem gelijk aan 1, dan kost een systeem met gasverwarming ongeveer 3 tot 5 keer zoveel. Een systeem met hout of houtpellets (met zonne-panelen) kost zowat 8 tot 9 keer zoveel. Maar … De operationele kost van het verwarmingssysteem kost jaarlijks ongeveer het tienvoudige van het systeem met houtpellets. En nog belangrijker misschien: de CO2-uitstoot van een elektrisch verwarmingssystemen bedraagt ongeveer het veertigvoudige! De CO2-uitstoot gebruiken als duurzame maatstaf totale jaarverbruik.

Als we omrekenen naar primaire energie dan wordt het belang van de huishoudtoestel nog belangrijker. Dit omwille van het feit dat deze toestellen elektriciteit verbruiken en deze kilowatts wegen 2,5 keer zwaarder door.

Hoe CO2 verminderen

 

Uit de grafieken en berekeningen blijkt overduidelijk dat het algemeen huishoudelijke energieverbruik sterk terug gedrongen moet worden willen we werkelijk de CO2-uitstoot verminderen.

In een woning waar CO2-neutraal verwarmd wordt, noteren we voor het huishouden toch nog een CO2-uitstoot van 3,4 ton per jaar of een primair energieverbruik van 10MWh (≈ 3500 kWh elektriciteit).

Om deze verbruiken te verminderen moet ingezet worden op zuinige en vooral minder elektrische verbruikers. De woningen worden echter meer en meer volgestouwd met elektrische apparaten die op zich misschien wel zuinig zijn, maar die door hun aantal toch de teller gezwind doen ronddraaien. Het komt er dus op aan om kritisch te zijn en er ons van bewust te zijn dat elektrische energie een kostbaar goed is waar we zuinig en bewust mee moeten omspringen.

De grafieken laten duidelijk zien dat elektrisch verwarmen (al dan niet met een warmtepomp) voor ons milieu geen goede zaak is. De CO2-uitstoot voor een gezin met 4 personen loopt al snel op tot 10 ton CO2 per jaar terwijl het primair energieverbruik tot meer dan 25 MWh oploopt (21 MWh met warmtepomp). Het verbruik op de teller varieert tussen 8,3 (met WP) en 10,6 MWh (directe elektrische verwarming).

De idee om de nodige energie te compenseren met PV-panelen is enkel en alleen realiseerbaar als er drastisch bezuinigd wordt in het huishouden, en als het SWW met thermische zonnepanelen wordt verzorgd. Bovendien moet er opgemerkt worden dat het aanbod van de zonne-energie en de vraag naar warmte (en dus naar elektriciteit) juist tegenovergesteld zijn. We blijven dus zeer sterk afhankelijk van het openbare net, dat in de winter die piekbelasting zal moeten kunnen verwerken (zowel qua infrastructuur als productiecapaciteit!).

 

5. En nu?

 

Aangezien we in een moderne woning niet op comfort willen inboeten en ons graag omgeven met wat de stand der techniek ons te bieden heeft, is het niet evident hier op te sparen. We zullen er toch alles moeten aan doen om ons huishoudelijk verbruik binnen de perken te houden. Gezien dit in een lageenergie woning of passiefhuis tot meer dan één derde van het energieverbruik uitmaakt, is er hier een zeer groot besparingspotentieel.

We kunnen de CO2 uitstoot heel sterk beïnvloeden door onze manier van verwarmen en baden. Door te kiezen voor een combinatie van hout of houtpellets met thermische zonnecollectoren kunnen we – zelfs in een passiefhuis – nog 6.5 ton CO2 besparen per jaar of zowat 65%!

De uitdaging voor de toekomst zal zijn om compacte en betaalbare systemen te ontwikkelen die werken op echte hernieuwbare brandstof zoals hout(-pellets) en die ons in combinatie met thermische zonnecollectoren en PV-panelen het gewenste comfortniveau geven en CO2 besparen.

We zullen creatief moeten zijn om aan de verleiding te weerstaan om een “beetje” elektrisch bij te verwarmen. Het kost ons en de planeet waarop we allen wonen gewoonweg te veel.

We zijn met zijn allen aan zet…

 

Nota: Dit dossier is geschreven door Ludwig Van Wonterghem van de firma Stroomop bvba en nagelezen door VIBE en een onafhankelijk leescomité. VIBE en het leescomité gaan akkoord met de grote lijnen van dit dossier. De cijfergegevens uit de grafieken zijn gebaseerd op gegevens uit 2009. Ze zijn een veralgemening van de situatie en zeker niet absoluut.