04_HVAC_boilers.pdf

# Warmtegeneratoren en boilers Dit onderwerp behandelt de verschillende typen warmtegeneratoren, met een focus op boilers, hun werking, onderdelen en typen brandstoffen. ### 1.1 Warmtegeneratoren Een warmtegenerator is een apparaat dat de warmteoverdrachtsvloeistof van een systeem voorziet van de benodigde thermische vermogens. Warmte kan worden geleverd via [2](#page=2): * Verbranding van geschikte stoffen (brandstoffen), in welk geval men spreekt van een ketel [2](#page=2). * Omzetting van elektriciteit, bijvoorbeeld via elektrische weerstanden of warmtepompen [2](#page=2). * De warmte van een hetere vloeistof, waarbij de generator een warmtewisselaar is [2](#page=2). Bij gebruik van brandstoffen moeten de verbrandingsproducten via een schoorsteen uit het gebouw worden afgevoerd [3](#page=3). #### 1.1.1 Brandstoffen Brandstoffen kunnen vast zijn (bv. biomassa), vloeibaar (bv. diesel) of gasvormig (bv. methaan). Ze worden gekenmerkt door hun calorische waarde, die verwijst naar de eenheid van massa of volume [3](#page=3). #### 1.1.2 Calorische waarde De calorische waarde (heating value) is de hoeveelheid warmte die uit de producten van een volledige verbranding kan worden gehaald, per eenheid van brandstofmassa, wanneer deze worden afgekoeld tot de oorspronkelijke temperatuur van de reactanten (brandstof + oxidant). Er zijn twee typen [4](#page=4): * **Lagere calorische waarde (LHV):** Neemt de warmte door condensatie van waterdamp niet mee [4](#page=4). * **Hogere calorische waarde (HHV):** Neemt de warmte door condensatie van waterdamp wel mee [4](#page=4). | Brandstof | LHV (kJ/kg) | HHV (kJ/kg) | | :-------- | :---------- | :---------- | | Hout | 10 700 | 13 800 | | Cokes | 30 200 | 30 500 | | Diesel | 42 900 | 45 700 | | Methaan | 50 050 | 55 550 | | LPG | 45 500 | 49 300 | | Waterstof | 120 000 | 141 900 | De HHV houdt rekening met de latente warmte van verdamping van waterdamp aanwezig in de verbrandingsproducten [4](#page=4). #### 1.1.3 Energiebalans van een ketel Een ketel is een thermodynamisch systeem dat energie uit een oxidatiereactie (verbranding) van een brandstof benut. De massabalans is [5](#page=5): $m_{\text{fuel}} + m_{\text{air}} = m_{\text{flue gases}} + m_{\text{losses}}$ [5](#page=5). De energiebalans, indien brandstof en lucht op omgevingstemperatuur zijn, is: $m_{\text{fuel}} \cdot \text{HHV}_{\text{fuel}} + P_{\text{electric}} = P_{\text{useful thermal}} + Q_{\text{losses}} + P_{\text{flue gases}}$ [6](#page=6). De thermische efficiëntie van de ketel wordt gedefinieerd als: $\eta_{\text{boiler}} = \frac{P_{\text{useful thermal}}}{m_{\text{fuel}} \cdot \text{HHV}_{\text{fuel}} + P_{\text{electric}}}$ [6](#page=6). Traditionele ketels vermijden condensatie van waterdamp, wat leidt tot warmteverliezen via de schoorsteen [6](#page=6). ### 1.2 Opbouw van ketels Ketels die worden gestookt met vloeibare of gasvormige brandstof bestaan hoofdzakelijk uit: * **Brander:** Hier wordt het lucht/brandstofmengsel gevormd en vindt de verbranding plaats met een vlam. De warmte wordt overgedragen aan de warmteoverdrachtsvloeistof door convectie (via het rookgas) en straling [7](#page=7). * **Verbrandingskamer:** Kan onder druk staan of een onderdruk hebben [7](#page=7). * **Warmtewisselaar:** Waar de warmte van de verbranding wordt overgedragen aan de warmteoverdrachtsvloeistof. Deze kan bestaan uit vinnen, vinnige buizen of een schelp- en buisconstructie [7](#page=7). #### 1.2.1 Soorten branders Er zijn drie hoofdtypen gasbranders [7](#page=7): 1. **Atmosferische gasbrander:** * Brandstof en lucht worden op atmosferische druk aangevoerd [8](#page=8). * Lucht wordt in de verbrandingskamer gebracht via systemen die onderdruk creëren (primaire lucht) en via opstijgende hete rookgassen (secundaire lucht) [8](#page=8). * **Voordelen:** Goedkoop, stil (geen ventilatoren), eenvoudige installatie en opstart [8](#page=8). * **Nadelen:** Lage prestaties, hoge productie van stikstofoxiden (NOx) [8](#page=8). 2. **Voorgemengde gasbrander (pre-mixed burner):** * De brander is uitgerust met een ventilator die het lucht/brandstofmengsel naar het verbrandingsgebied stuurt [9](#page=9). * **Voordelen:** Betere verbrandingsefficiëntie door regelbare lucht/brandstofverhouding, minder warmteverlies wanneer de brander uit is [9](#page=9). * Sommige typen (radiants) absorberen warmte door straling [9](#page=9). 3. **Geperforeerde brander (pressurized burner):** * Kan onafhankelijk van de ketel worden gekozen [10](#page=10). * Moet zorgen voor een correcte menging van lucht en brandstof en voldoende druk om drukverliezen te overwinnen [10](#page=10). * Heeft dezelfde voordelen als voorgemengde branders [10](#page=10). #### 1.2.2 Soorten verbrandingskamers Er zijn twee typen verbrandingskamers [11](#page=11): * **Open kamer:** * Neemt verbrandingslucht af uit de ruimte waar de ketel is geïnstalleerd, via natuurlijke ventilatie [12](#page=12). * Moet worden aangesloten op een schoorsteen voor veilige afvoer van rookgassen [12](#page=12). * Vereist adequate ventilatie om koolmonoxidevorming te voorkomen [12](#page=12). * Natuurlijke toevoer van lucht gebeurt via een kleine opening aan de voorkant van de ketel [12](#page=12). * **Gesloten kamer (sealed chamber):** * Neemt verbrandingslucht van buitenaf met geforceerde ventilatie [13](#page=13). * Kan ook in kleine ruimtes en zonder speciale ketelruimte worden geïnstalleerd [13](#page=13). * Gebruikt een dubbele leiding voor luchttoevoer en rookgasafvoer [13](#page=13). > **Tip:** Het belangrijkste verschil tussen open en gesloten kamers is de bron van verbrandingslucht en het type ventilatie [11](#page=11). ### 1.3 Warmtebenutting en efficiëntie Ketels kunnen worden onderscheiden op basis van hoe de warmte wordt benut [15](#page=15): * **Traditionele ketels:** Kunnen de latente warmte van waterdamp in de rookgassen niet gebruiken [15](#page=15). * **Condenserende ketels:** Kunnen de latente warmte van waterdamp in de rookgassen wel gebruiken [15](#page=15). De condensatie van waterdamp in de ketel vereist specifieke materialen die bestand zijn tegen corrosie en ketels die kunnen werken met laag-temperatuur retourwater [15](#page=15). #### 1.3.1 Condensatieproces * De condensatie begint wanneer de temperatuur van de rookgassen onder de dauwpunttemperatuur daalt [20](#page=20). * Bij temperaturen boven de 56 °C wordt alleen voelbare warmte teruggewonnen [20](#page=20). * Onder de 56 °C begint de condensatie en wordt ook latente warmte teruggewonnen [20](#page=20). * Hoe lager de temperatuur van de rookgassen, hoe groter de hoeveelheid condensaat en hoe groter de teruggewonnen warmte [20](#page=20). De rookgassen van een condenserende ketel kunnen buiten de ketel verder afkoelen, wat leidt tot condensatie in de leidingen en schoorsteen [20](#page=20). #### 1.3.2 Efficiëntie van ketels Commercieel worden condenserende ketels soms aangegeven met een efficiëntie hoger dan 100%, omdat deze prestaties refereren aan de LHV, niet aan de HHV. Correct weergegeven ten opzichte van de HHV, is de efficiëntie altijd minder dan 100%. De referentie naar LHV is commercieel om een vergelijking mogelijk te maken met traditionele ketels [17](#page=17). De efficiëntie van een condenserende ketel is sterk afhankelijk van de bedrijfsvoorwaarden. Hoe lager de retourwatertemperatuur, hoe meer condensaat en dus hoe hoger de efficiëntie [16](#page=16) [23](#page=23). ### 1.4 Traditionele ketels Traditionele ketels kunnen problemen ondervinden bij te lage retourwatertemperaturen, wat kan leiden tot: * **Corrosie:** Bij temperaturen onder 50-55 °C condenseert waterdamp, wat door reacties met andere stoffen (bv. CO2 in methaan) zuur wordt [18](#page=18). * **Thermische schok:** Abrupte temperatuurverschillen tussen retourvloeistof en ketelwater kunnen materiaalbreuk veroorzaken [18](#page=18). ### 1.5 Condenserende ketels Condenserende ketels verschillen van traditionele ketels door: * Vorm en materiaal van de warmtewisselaar [19](#page=19). * Aanwezigheid van een systeem voor opvang en afvoer van condensaat [19](#page=19). #### 1.5.1 Warmtewisselaars in condenserende ketels De warmtewisselaars zijn ontworpen om condensatafvoer te bevorderen en zijn gemaakt van corrosiebestendige materialen zoals roestvast staal, aluminiumlegeringen en gietijzer. Typen warmtewisselaars zijn onder andere [23](#page=23): * Vinnige oppervlakken [24](#page=24). * Schelp- en buiswarmtewisselaars [24](#page=24). * Monoblok- of platenwarmtewisselaars [24](#page=24). Het deel van de warmtewisselaar waar condensatie plaatsvindt, wordt de condensor genoemd [25](#page=25). #### 1.5.2 Rookgasafvoer en condensaat De rookgasafvoer moet in dezelfde richting als de condensaatafvoer plaatsvinden (naar beneden) om herverdamping te voorkomen. De rookgassen van een condenserende ketel zijn verzadigd met damp en kunnen condenseren in de leidingen en de schoorsteen. Deze moeten dus lekdicht, corrosiebestendig en vorstbestendig zijn. Een condensaatafvoersysteem is noodzakelijk om lekkage van verbrandingsproducten, bevriezing van condensaat te voorkomen en de zuurgraad te verminderen (met huishoudelijk afvalwater of neutralisatoren) [26](#page=26) [27](#page=27). ### 1.6 Schoorsteen De schoorsteen heeft als taak de verbrandingsproducten in de atmosfeer te lozen. De trek in de schoorsteen kan natuurlijk zijn of geforceerd (met een ventilator). Voor de dimensionering van de schoorsteensectie (A in cm²) worden relaties gebruikt die afhankelijk zijn van het type brandstof, de thermische vermogen van de ketel en de hoogte van de schoorsteen [28](#page=28). ### 1.7 Regeling en modulatie van ketels Moderne ketels kunnen worden geclassificeerd op basis van de instelling en werking van de brander [29](#page=29). * **Modulerend:** De brandstofstroom wordt continu gevarieerd tussen een minimum en maximum (nominaal) waarde [29](#page=29). * **Enkele trap Aan/Uit (On-Off):** De brandstofstroom is alleen nominaal en wordt geregeld door de brander aan of uit te zetten [29](#page=29). #### 1.7.1 Regelingstypes 1. **Enkele trap Aan/Uit:** De meest eenvoudige vorm waarbij de brander niet wordt gemoduleerd, maar aan- of uitgeschakeld wordt bij het bereiken van respectievelijk de maximum of minimum watertemperatuur [30](#page=30). 2. **Meerfasenregeling:** Bijvoorbeeld tredenregeling (50-100%), waarbij de brander op twee snelheden kan werken [31](#page=31). 3. **Modulerende regeling:** De brandervermogen varieert continu tussen bijvoorbeeld 50% en 100% van het maximale vermogen, wat leidt tot maximale efficiëntie en minder energieverspilling [31](#page=31). > **Tip:** Modulerende regelingen bieden de hoogste efficiëntie en minimaliseren energieverspilling [31](#page=31). ### 1.8 Thermische centrales (TPP) De thermische centrale (TPP) is de ruimte waar de ketel en andere componenten van het verwarmingssysteem worden geïnstalleerd. De afmetingen van de TPP moeten rekening houden met eenvoudige installatie, onderhoud en veiligheid. De TPP moet voldoen aan veiligheidsvoorschriften met betrekking tot brandveiligheid en luchtvervuiling, afhankelijk van het type brandstof [32](#page=32). #### 1.8.1 Automatische veiligheidsvoorzieningen Warmtegeneratoren moeten zijn voorzien van automatische veiligheidsvoorzieningen [33](#page=33): * Niet-afsluitbare veiligheidsleiding (minimaal 18 mm binnendiameter bij open expansievat) [33](#page=33). * Veiligheidsklep (minimaal 15 mm binnendiameter bij gesloten expansievat) om overschrijding van de veiligheidsdruk te voorkomen [33](#page=33). * Thermische beveiligingsklep om overschrijding van de veiligheidstemperatuur te voorkomen [33](#page=33). * Brandstofafsluitklep die de brandstoftoevoer onderbreekt bij te hoge watertemperatuur [33](#page=33). #### 1.8.2 Beschermingsapparaten en controleapparaten De warmtegeneratoren moeten ook beschermingsapparaten hebben [34](#page=34): * Regelthermostaat die de warmtetoevoer onderbreekt bij 95°C [34](#page=34). * Noodstopthermostaat met handmatige reset, die ingrijpt bij 100°C [34](#page=34). * Drukregelaar met handmatige reset (voor gesloten systemen) [34](#page=34). * Minimumniveau/drukbeveiliging [34](#page=34). Controleapparaten omvatten een watertemperatuurmeter en een manometer [34](#page=34). ### 1.9 Dimensionering van ketels De dimensionering van ketels is afhankelijk van de toepassing [36](#page=36). 1. **Verwarming + productie van sanitair warm water (DHW) met thermische opslag:** De ketel wordt gedimensioneerd op het verwarmingsvermogen [36](#page=36). 2. **Verwarming + productie van DHW zonder thermische opslag:** De ketel wordt gedimensioneerd op de instantane productie van DHW, wat een hoog thermisch vermogen vereist (minimaal 25 kW) [36](#page=36). --- # Verbranding en verbrandingswaarden Dit onderdeel introduceert het concept van verbranding, de verschillende soorten brandstoffen en hun bijbehorende verwarmingswaarden, zowel de lagere (LHV) als de hogere (HHV). ### 2.1 Het concept van verbranding Verbranding is een chemische reactie waarbij brandstoffen oxideren en energie vrijgeven. Bij het gebruik van brandstoffen is het essentieel dat de verbrandingsproducten, zoals rookgassen, veilig uit een gebouw worden afgevoerd via een schoorsteen [3](#page=3). #### 2.1.1 Soorten brandstoffen Brandstoffen kunnen worden onderverdeeld in drie hoofdcategorieën: * **Vaste stoffen**: zoals biomassa [3](#page=3). * **Vloeistoffen**: zoals diesel [3](#page=3). * **Gassen**: zoals methaan [3](#page=3). Deze brandstoffen worden gekarakteriseerd door hun verwarmingswaarde, die wordt uitgedrukt per eenheid van massa of volume [3](#page=3). ### 2.2 De verwarmingswaarde De verwarmingswaarde definieert de hoeveelheid warmte die uit de rookgassen van een volledige verbranding kan worden gewonnen, per eenheid massa van de brandstof. Deze berekening gaat uit van het koelen van de rookgassen tot de begintemperatuur van de reactanten (brandstof en oxidant, meestal zuurstof uit de lucht) [4](#page=4). #### 2.2.1 Lagere verwarmingswaarde (LHV) en hogere verwarmingswaarde (HHV) Er zijn twee typen verwarmingswaarden: * **Lagere verwarmingswaarde (LHV)**: Dit is de hoeveelheid warmte die vrijkomt zonder rekening te houden met de latente warmte van waterdamp in de verbrandingsproducten [4](#page=4). * **Hogere verwarmingswaarde (HHV)**: Dit type neemt de warmte mee die vrijkomt door de condensatie van waterdamp die aanwezig is in de verbrandingsproducten [4](#page=4). ##### 2.2.1.1 Vergelijking van verwarmingswaarden | Brandstof | LHV (kJ/kg) | HHV (kJ/kg) | | :-------- | :---------- | :---------- | | Hout | 10.700 | 13.800 | | Cokes | 30.200 | 30.500 | | Diesel | 42.900 | 45.700 | | Methaan | 50.050 | 55.550 | | LPG | 45.500 | 49.300 | | Waterstof | 120.000 | 141.900 | #### 2.2.2 Componenten die de verwarmingswaarde beïnvloeden De HHV houdt rekening met de latente verdampingswarmte van water, die aanwezig is in de rookgassen onder stoichiometrische omstandigheden (zonder overtollige lucht). De water latente warmte van vaporisatie is circa 2465 kJ/kg bij 15°C [4](#page=4). ### 2.3 De boiler Een boiler is een thermodynamisch systeem dat de energie van een chemische oxidatiereactie, oftewel verbranding, van een brandstof benut [5](#page=5). > **Tip:** De boiler kan worden geschematiseerd met de input van brandstof en lucht, en de output van energie als energiedrager, rookgassen, en warmteverliezen door de omhulling. Elektrische stroom is nodig voor de hulpmiddelen [5](#page=5). #### 2.3.1 Massabalans in een boiler De algemene massabalans voor een boiler kan als volgt worden weergegeven [5](#page=5): $$ m_{brandstof} + m_{lucht} = m_{rookgassen} + m_{warmteverliezen} $$ waarbij: * $ m_{brandstof} $ de massa van de brandstof is. * $ m_{lucht} $ de massa van de lucht is. * $ m_{rookgassen} $ de massa van de rookgassen is. * $ m_{warmteverliezen} $ de massa die verloren gaat door warmte is. --- # Efficiëntie en warmtebenutting Dit onderwerp onderzoekt hoe de efficiëntie van boilers wordt bepaald, met speciale aandacht voor traditionele en condenserende boilers en de benutting van latente warmte. ### 3.1 Algemene principes van boiler efficiëntie De efficiëntie van elk thermodynamisch systeem, inclusief boilers, kan nooit meer dan 100% bedragen. Op commercieel niveau worden condenserende boilers geadverteerd met efficiënties hoger dan 100%. Deze prestaties verwijzen echter naar de Onderste Verbrandingswaarde (LHV - Lower Heating Value) en niet, zoals het zou moeten, naar de Hogere Verbrandingswaarde (HHV - Higher Heating Value). Wanneer correct verwezen naar de HHV, is de efficiëntie van elke boiler, dus ook een condenserende, altijd minder dan 100%. De keuze om te verwijzen naar de LHV is vaak om commerciële redenen, om de prestaties van condenserende boilers te kunnen vergelijken met traditionele boilers, die historisch gezien altijd werden geëvalueerd op basis van de LHV [17](#page=17). De energiebalans van een boiler, wanneer brandstof en lucht op omgevingstemperatuur zijn, wordt gegeven door de nuttige thermische vermogen gedeeld door het thermische vermogen van de brandstof. De thermische efficiëntie van de boiler is het nuttige thermische vermogen gedeeld door het ingevoerde thermische vermogen [6](#page=6). #### 3.1.1 Traditionele boilers In traditionele boilers wordt condensatie van waterdamp vermeden, waardoor deze latente warmte niet wordt benut. Deze boilers houden rekening met warmteverliezen via de schoorsteen. De efficiëntie van een traditionele boiler is onafhankelijk van de bedrijfsomstandigheden [15](#page=15) [16](#page=16) [6](#page=6). #### 3.1.2 Condenserende boilers Condenserende boilers zijn in staat om de latente warmte van waterdamp in de verbrandingsrookgassen te benutten. De waterdamp die ontstaat bij verbranding bevat een aanzienlijke hoeveelheid latente condensatiewarmte (bij de verbranding van methaan is dit ongeveer 11% van de corresponderende LHV). Het herwinnen van deze warmte verbetert de efficiëntie van een boiler aanzienlijk [15](#page=15). De implementatie van condensatie in een boiler vereist: * Materialen die bestand zijn tegen de corrosie die door condensatie wordt gegenereerd [15](#page=15). * Boilers die kunnen werken met retourwater met lage temperaturen [15](#page=15). Condenserende boilers verschillen van traditionele boilers in hun vorm en materialen voor de warmtewisselaar, en de aanwezigheid van een systeem voor het opvangen en afvoeren van condensaat [19](#page=19). ##### 3.1.2.1 Condensatieproces Het condensatieproces is afhankelijk van het zuurstofgehalte in de droge rookgassen. Als de temperatuur van de rookgassen daalt, wordt alleen de latente warmte herwonnen. Bij een temperatuur van ongeveer 56 °C wordt de verzadigingstoestand bereikt, waarna de condensatie van waterdamp in de rookgassen begint. Vanaf dit punt, door de temperatuur van de rookgassen verder te verlagen, wordt ook latente warmte herwonnen. Hoe lager de temperatuur van de rookgassen, hoe groter de hoeveelheid condensaat en hoe groter de herwonnen warmte [20](#page=20). > **Tip:** De rookgassen worden afgevoerd bij 40 °C. Verdere koeling zal condensatie veroorzaken, maar geen toename in efficiëntie omdat dit buiten de boiler plaatsvindt [20](#page=20). ##### 3.1.2.2 Efficiëntie van een condenserende boiler De efficiëntie van een condenserende boiler wordt bepaald op basis van de overmaat aan lucht en de afvoertemperatuur van de rookgassen. Hierdoor wordt condensaat geproduceerd per eenheid brandstofverbruik. De hoeveelheid condensaat is gerelateerd aan de herwonnen latente warmte, en daardoor kan de toename in rendement door het herwinnen van latente warmte worden bepaald. Dit maakt het mogelijk om de indicaties van rookgasanalyse-instrumenten te corrigeren, die alleen de latente koelwarmte van de rookgassen onderzoeken. De efficiëntie van een condenserende boiler is sterk afhankelijk van de bedrijfsomstandigheden [16](#page=16) [21](#page=21). ##### 3.1.2.3 Warmtewisselaars en retourwatertemperatuur De warmteoverdracht (en dus de warmteterugwinning) in een condenserende boiler is veel groter: * Hoe lager de retourwatertemperatuur [22](#page=22). * Hoe lager het temperatuurverschil tussen water en rookgassen (operatie bij laag vermogen) [22](#page=22). Hoe lager de retourwatertemperatuur in een condenserende boiler, hoe meer de hoeveelheid verkrijgbaar condensaat toeneemt, en daarmee de efficiëntie. Het is daarom belangrijk om de prestaties op jaarbasis te evalueren, rekening houdend met de tijdsperioden waarin het water met bepaalde temperaturen naar de boiler terugkeert [23](#page=23). De warmtewisselaars zijn vervaardigd met geometrieën die de afvoer van condensaat bevorderen en met corrosiebestendige materialen, zoals roestvrij staal (met een hoog chroompercentage), aluminiumlegeringen en grijs gietijzer [23](#page=23). --- # Veiligheidsapparatuur en regelgeving voor thermische centrales Dit onderwerp behandelt de essentiële veiligheidsvoorzieningen en regelgevingen die van toepassing zijn op de installatie en werking van warmtegeneratoren in thermische centrales. ### 4.1 Vereisten voor rookgasafvoer Rookgassen die vrijkomen bij een condenserende ketel bevatten verzadigde damp die kan condenseren in de leidingen en de schoorsteen. Daarom moeten deze componenten voldoen aan de volgende eisen [27](#page=27): * Dichtheid [27](#page=27). * Corrosiebestendigheid [27](#page=27). * Bestandheid tegen bevriezing van condensaat [27](#page=27). Een condensaatafvoersysteem is eveneens vereist met de volgende functies: * Voorkomen dat de verbrandingsproducten in de omgeving of het riool terechtkomen [27](#page=27). * Voorkomen dat condensatie bevriest [27](#page=27). * Verminderen van de zuurgraad van het condensaat, dit kan via huishoudelijk afvalwater of specifieke systemen zoals neutralisatoren [27](#page=27). #### 4.1.1 Schoorsteenfunctie en dimensionering De schoorsteen heeft als taak het afvoeren van de verbrandingsproducten naar de atmosfeer. De schoorsteentrek kan natuurlijk zijn, gebaseerd op het dichtheidsverschil tussen rookgassen en lucht, of geforceerd met behulp van een ventilator. Voor de dimensionering van de sectie $A$ (in vierkante centimeters) van de schoorsteen worden algemene relaties gebruikt die afhangen van het type brandstof (goede kwaliteit brandstoffen, vloeibare brandstoffen en branders onder druk) en de thermische prestatie van de ketel en de hoogte van de schoorsteen. Voor gasvormige brandstoffen zijn specifieke tabellen beschikbaar [28](#page=28). > **Voorbeeld:** Voor een cilindrische rookgasafvoer met een hoogte van minder dan 10 meter en een thermisch vermogen van minder dan 35 kW, moet de interne sectie minimaal 80 vierkante centimeter bedragen [28](#page=28). ### 4.2 Thermische centrales en veiligheidseisen Thermische centrales (TPP's) zijn ruimtes waarin de ketel en andere componenten en accessoires van het verwarmingssysteem worden geïnstalleerd. Het ontwerp van de TPP moet rekening houden met eenvoudige installatie, onderhoud en veiligheid van de geïnstalleerde componenten. Maximale waarden voor de oppervlakte kunnen worden afgeleid uit het thermisch vermogen [32](#page=32). Afhankelijk van het thermisch vermogen en het type brandstof, moet de TPP voldoen aan diverse eisen met betrekking tot de veiligheid van de ruimte en het gebouw, inclusief voorschriften voor brandveiligheid en luchtvervuiling [32](#page=32). ### 4.3 Automatische veiligheidsvoorzieningen voor warmtegeneratoren Warmtegeneratoren moeten voorzien zijn van de volgende automatische veiligheidsapparatuur [33](#page=33): * **Niet-afsluitbare veiligheidsleiding:** Moet een interne diameter hebben van minimaal 18 millimeter in het geval van een open expansievat [33](#page=33). * **Veiligheidsklep:** Moet niet-afsluitbaar zijn en een interne diameter groter dan 15 millimeter hebben, met een aansluiting van minimaal 18 millimeter voor gesloten expansievaten. Dit om te voorkomen dat de veilige druk wordt overschreden [33](#page=33). * **Thermische afblaasklep:** Voorkomt het overschrijden van de veilige temperatuur [33](#page=33). * **Brandstofafsluiter:** Onderbreekt de brandstoftoevoer wanneer de watertemperatuur de vooraf ingestelde veiligheidstemperatuur overschrijdt [33](#page=33). ### 4.4 Beschermings- en controleapparatuur Warmtegeneratoren moeten ook worden uitgerust met de volgende beschermingsapparatuur [34](#page=34): * **Regelingsthermostaat:** Onderbreekt de warmtetoevoer bij een temperatuur gelijk aan het kookpunt onder atmosferische druk, verminderd met 5 graden Celsius (95 graden Celsius) ] [34](#page=34). * **Noodstop thermostaat met handmatige reset:** Treedt in werking bij 100 graden Celsius [34](#page=34). * **Noodstop drukschakelaar met handmatige reset:** Voor systemen met gesloten vaten, ingesteld op een druk lager dan de instelling van de veiligheidsklep [34](#page=34). * **Minimale niveau / druk beveiliging:** Een apparaat dat een te laag waterniveau of te lage druk detecteert en de werking stopt [34](#page=34). Daarnaast moeten geschikte controleapparaten worden geïnstalleerd [34](#page=34): * **Watertemperatuurmeter:** Meet de temperatuur van het water dat de generator verlaat [34](#page=34). * **Manometer:** Meet de druk, direct op de generator of op de aanvoer- en retourleidingen daarvan [34](#page=34). > **Tip:** Het correct functioneren van deze apparatuur is cruciaal voor de operationele veiligheid van thermische centrales en de bescherming van het gebouw en de omgeving tegen gevaarlijke situaties zoals oververhitting, overdruk of brand [33](#page=33) [34](#page=34). [ ] bevat een diagram dat visueel de verschillende veiligheidscomponenten toont, waaronder de veiligheidsklep, thermometer, brandstofafsluiter, druksensor, en verschillende schakelaars en kleppen [35](#page=35). --- ## Veelgemaakte fouten om te vermijden - Bestudeer alle onderwerpen grondig voor examens - Let op formules en belangrijke definities - Oefen met de voorbeelden in elke sectie - Memoriseer niet zonder de onderliggende concepten te begrijpen

| Term | Definition | |------|------------| | Warmtegenerator | Een apparaat dat de warmteoverdrachtsvloeistof van een systeem voorziet van de benodigde thermische energie, bijvoorbeeld door verbranding, elektrische omzetting of via een warmtewisselaar. | | Verbranding | Een chemisch oxidatieproces waarbij een brandstof reageert met een oxidant (meestal zuurstof in lucht) en daarbij warmte en verbrandingsproducten produceert. | | Boiler | Een thermisch systeem dat energie uit een verbrandingsreactie benut om een warmteoverdrachtsvloeistof te verwarmen, meestal water. | | Verwarmingwaarde (Heating Value) | De hoeveelheid warmte die uit de producten van een volledige verbranding kan worden gehaald, per eenheid van brandstofmassa, wanneer deze worden afgekoeld tot de beginsnelheid van de reactanten. | | Lagere Verwarmingwaarde (LHV) | De verwarmingwaarde waarbij de warmte van de condensatie van waterdamp in de verbrandingsproducten niet wordt meegerekend. | | Hogere Verwarmingwaarde (HHV) | De verwarmingwaarde waarbij de warmte van de condensatie van waterdamp in de verbrandingsproducten wel wordt meegerekend. | | Brandstof | Een stof die bij verbranding energie kan leveren, zoals vaste stoffen (biomassa), vloeistoffen (diesel) of gassen (methaan). | | Comburent | Een stof die nodig is voor de verbranding, meestal zuurstof die in de lucht aanwezig is. | | Vlamgas | De hete gassen die ontstaan als gevolg van een verbrandingsproces. | | Thermische Kracht | De hoeveelheid warmte die een warmtegenerator kan leveren aan het verwarmingssysteem. | | Thermisch Rendement | De verhouding tussen de nuttige thermische energie die wordt geleverd door de boiler en de totale energie die de brandstof levert. | | Brander (Burner) | Het onderdeel van een boiler waar de lucht-brandstofmengsel wordt gevormd en de verbranding plaatsvindt. | | Verbrandingskamer | De ruimte binnen een boiler waar de verbranding van het lucht-brandstofmengsel plaatsvindt. | | Warmtewisselaar | Een apparaat dat warmte overdraagt van de ene vloeistof of gas naar de andere, in een boiler gebruikt om de warmte van de verbrandingsgassen aan het verwarmingswater over te dragen. | | Atmosferische Brander | Een type brander dat lucht op atmosferische druk gebruikt voor de verbranding en lucht introduceert via natuurlijke trek of luchtstromen. | | Voorgemengde Brander (Pre-mixed Burner) | Een type brander waarbij de lucht en brandstof worden gemengd voordat ze de verbrandingsruimte bereiken, vaak met behulp van een ventilator. | | Geperste Brander (Pressurized Burner) | Een type brander dat zelfstandig van de boiler kan worden gekozen en zorgt voor de juiste menging van lucht en brandstof en voldoende druk. | | Open Verbrandingskamer | Een type verbrandingskamer die de verbrandingslucht uit de ruimte haalt waarin de boiler is geïnstalleerd. | | Gesloten Verbrandingskamer | Een type verbrandingskamer dat de verbrandingslucht van buiten de ruimte haalt via geforceerde ventilatie. | | Traditionele Boiler | Een boiler die de latente warmte van waterdamp in de rookgassen niet kan benutten. | | Condenserende Boiler | Een boiler die de latente warmte van waterdamp in de rookgassen kan benutten door condensatie te laten plaatsvinden, wat leidt tot een hoger rendement. | | Latente Warmte | De warmte die wordt opgenomen of afgegeven tijdens een faseovergang (zoals condensatie) bij constante temperatuur. | | Condensaat | De vloeistof die ontstaat wanneer waterdamp condenseert. | | Rookgassen | De gassen die vrijkomen bij een verbrandingsproces. | | Corrosie | De aantasting van materialen door chemische reacties, vaak verergerd door zure condensaten in condenserende boilers. | | Thermische Schok | Een plotselinge, grote temperatuurverschil tussen het retourwater en het water in de boiler, wat schade kan veroorzaken. | | Condensor | Het deel van de warmtewisselaar in een condenserende boiler waar de condensatie van rookgassen plaatsvindt. | | Rookgasafvoer | Het systeem dat de rookgassen van de boiler naar buiten leidt, wat specifieke eisen stelt aan materialen en constructie bij condenserende boilers. | | Neutralisator | Een apparaat dat de zuurgraad van het condenswater neutraliseert voordat het wordt afgevoerd, om schade aan leidingen en riolering te voorkomen. | | Schouw (Chimney) | Een verticale constructie die wordt gebruikt om rookgassen veilig naar buiten af te voeren. | | Thermische Centrale (TPP) | De ruimte waarin de boiler en andere componenten van het verwarmingssysteem zijn geïnstalleerd. | | Veiligheidsventiel | Een apparaat dat overmatige druk in het systeem voorkomt door overtollig medium af te laten. | | Thermische Ontlastklep | Een veiligheidsapparaat dat overmatige temperatuur voorkomt door warmte af te voeren. | | Brandstofafsluitklep | Een veiligheidsklep die de brandstoftoevoer onderbreekt bij overmatige temperatuur. | | Regelthermostaat | Een apparaat dat de temperatuur regelt door de warmtetoevoer te onderbreken wanneer een vooraf ingestelde temperatuur is bereikt. | | Lockout Thermostaat | Een veiligheidsthermostaat met handmatige reset die ingrijpt bij een kritieke temperatuur. | | Drukschakelaar | Een apparaat dat druk meet en ingrijpt wanneer een bepaalde druk wordt bereikt of overschreden. | | Waterthermometer | Een instrument voor het meten van de temperatuur van het water. | | Manometer | Een instrument voor het meten van de druk. | | Moduleren | Het continu aanpassen van de brandstoftoevoer tussen een minimum- en maximumwaarde om de thermische output te variëren. | | Aan/Uit Regeling (On-Off) | Een eenvoudige besturingsmethode waarbij de brander alleen volledig aan of uit kan staan. | | Thermisch Opslagvat (DHW) | Een vat dat warm water opslaat voor sanitair gebruik (Domestic Hot Water). |