Direct gestookte boilers

Geiser – gasboiler – elektrischeboiler

GEISER

Een geiser is geen boiler. Maar omdat het toch een apparaat is om warmwater te bereiden zullen we deze hier beschrijven. Het water wordt hierbij meestal verwarmd door middel van aardgas, soms met propaan of butaan,  maar er zijn ook geisers die gebruik maken van elektriciteit. De naam is (uiteraard) afgeleid van de warmwaterbron in de natuur die men al ‘geiser’ noemde. Een geiser is echter een warmwatertoestel waarbij het water pas wordt opgewarmd op het moment dat dit benodigd is, dit in tegenstelling tot de boiler waar een op temperatuur gehouden hoeveelheid warm water in een geïsoleerd vat is opgeslagen. Men noemt een geiser daarom een doorstroomtoestel en een boiler een voorraadtoestel. Vroeger was de geiser in veel Nederlandse woningen te vinden, langzaam is deze uit de keuken verdwenen. Dit komt enerzijds vanwege de populariteit van de combiketel en anderzijds doordat de geiser niet meer in elke keuken mocht hangen. Kwamen de verbrandingsgassen vroeger gewoon nog vrij in de keuken, later moest hier een rookgasafvoerbuis op die naar buiten ging. En dan nog moest er in de keuken goede beluchting zijn. Weer later zijn de gesloten toestellen op de markt gekomen, woningen werden immers beter geïsoleerd en kierdicht gemaakt. Een gesloten toestel haalt de lucht die nodig is voor de verbranding van buiten en ook de rookgassen worden natuurlijk naar buiten afgevoerd. Naast de kleine keukengeiser bestaat en bestond er ook een bad geiser welke meer comfort (liters per minuut) gaf voor een douche of bad. Een geiser is uiteraard ‘direct gestookt’.  De werking van een geiser was eenvoudig. Tijdens het tappen van water veranderd de druk voor en na een membraam dat in het koudwatergedeelte is opgenomen. Dit membraam drukte dan een gasklep open, een waakvlam (en later elektronische ontsteking) ontstak de vlam op het ‘branderbed,  wat onder een warmtewisselaar zat, door de warmtewisselaar stroomt het water naar de kraan wat door de brander werd verwarmd.
Voordelen:  -Geisers zijn zowel in aankoop als in verbruik goedkoper dan voorraadtoestellen. Ze verwarmen het water immers alleen op het ogenblik dat iemand de warmwaterkraan opendraait.  -Geisers kunnen een onbeperkte hoeveelheid water leveren.
Nadelen:  Ze leveren minder warm water per minuut dan een boiler, er kan vaak niet op twee plaatsen tegelijk warm water worden getapt en er dient een minimumhoeveelheid warm water per minuut te worden getapt: de tapdrempel. Onder de tapdrempel slaat het toestel af, met koud water of een wisselende temperatuur als gevolg. De tapdrempel ligt bij de meeste geisers tussen 1 à 3 liter per minuut, bij een kleinere hoeveelheid kan deze, uit veiligheidsmaatregelen, niet functioneren.

Gasboiler

De simpelste omschrijving voor een gasboiler is eigenlijk ‘een pan water op het gasfornuis’ . Zo is het eigenlijk begonnen: een buis gevuld met water met een thermostaat erin welke de gasbrander, onder de buis met water, middels een gasblok ontstak om zodoende het water in de buis te verwarmen.  Het soort gas kan zowel aardgas, propaan als butaan zijn. Het meest voorkomend is natuurlijk het ‘aardgas model’. Tevens bestonden er ook branders welke werden gestookt met ‘stookolie’  ook wel HBO (Huis Brand Olie) I of II genoemd.

Natuurlijk zijn de technieken in de loop der jaren enorm verbeterd, van de ‘open verbrandingstoestellen’  ook wel bekend als ‘atmosferische boiler’ welke de lucht die nodig is voor de verbranding uit de omgeving haalt naar ‘gesloten HR toestellen’ welke de lucht van buiten halen en uiteraard de rookgassen ook weer buiten vrij laten.

De HR gasboiler wordt ook wel condenserende boiler genoemd. De modernste en uitgebreidere gasboilers zijn bijvoorbeeld uitgevoerd met Premix branders (het gas/lucht mengsel wordt voor verbranding al met elkaar vermengd om zodoende een optimale verbranding te krijgen) , zijn modulerend (de kracht van de brander kan glijdend van laag naar hoog worden gestuurd), hebben elektronica aan boord met bijvoorbeeld een klokprogramma waarin precies kan worden vastgelegd op welke tijd de boiler met welke temperatuur gereed moet staan, hebben een desinfectie (anti legionella) programma, een storingsuitgang en zijn soms ook nog via internet vanaf afstand te bedienen of aan te sluiten op een GBS (Gebouw Beheer Systeem) en/of  domotica installatie.

De gasboiler is vaak uitgevoerd met een geëmailleerd waterreservoir. Hierin is een anode noodzakelijk, in de oude modellen moest de magnesium opofferingsanode periodiek worden vervangen (jaarlijks / twee jaarlijks) in de moderne boiler zit een zgn. zwerfstroom anode welke niet periodiek meer vervangen hoeft te worden (zie ook de pagina materiaal).

De meest verkochte gasboilers hebben een inhoud tussen de 80 en 200 liter, die daarboven (tot ca. 400 liter) worden minder verkocht. Indien er echt veel water nodig is door ‘gasboilers’ dan plaatst men er meestal meerdere bij elkaar.
Voordelen:  Doordat er geen transport nodig is van de warmte met een extra pomp is het rendement gunstig.  Doordat het vermogen van de brander in verschillende uitvoeringen leverbaar is  kan deze, indien gewenst, de boiler bij sommige modellen in korte tijd geheel weer warm zetten. Bij grote hoeveelheden die kort na elkaar getapt worden geeft dit het gewenste comfort (denkt u aan Restaurants en kapperszaken).
Nadeel: T.o.v. een combiketel of indirect gestookte boiler moeten er 2 ‘gastoestellen’ worden onderhouden.

Elektrische boiler

Elektrische boilers zijn er in velen inhoudsmaten, afmetingen en vormen.  Ze zijn liggend, staand , en hangend verkrijgbaar. Het is een voorraadvat met een elektrisch element er in.  Je zou kunnen zeggen een ‘dompelaar in een bak met water’.  Er zijn kant en klare boilers met ingebouwd element er in, maar je kunt ook een boilervat nemen welke diverse hydraulische aansluitingen heeft, bijvoorbeeld 2 “ binnendraad, en daar een element inschroeven om zodoende zelf je elektrische boiler te bouwen.  De elektrische voeding van het element dient te worden geschakeld met een regelthermostaat en vergrendelende maximaalthermostaat.

Ze zijn verkrijgbaar in230 Volt en in 3 fase installaties 3 x 400 Volt uitvoering.  er zijn er met 1 element maar er zijn er ook met meerdere elementen.
Het is maar net hoeveel voorraad nodig is en hoe snel deze weer warm moet zijn.

Een elektrisch element wordt ook wel ‘elektrische weerstand’ genoemd.

Deze elementen zijn er in diverse afmetingen en vermogens.
Bij zo’n element gelden de formules uit de elektra wereld  P = U x I   en  U = I x R
(Een element is een weeststand, er is geen cosinus phi nodig dan)

Waarbij:
P is het vermogen in  Watt
U is de spanning in Volt
I is de stroom in Ampère
R is de weerstand in Ohm

Vraag:  Ik heb een elektrisch element van 3000 Watt (is 3 kW) voor 230 Volt, wat is de stroom die gaat lopen en wat de weerstand van het element ?

Uitkomst:  P = U x I   dus  3000 Watt = 230 Volt  x I   == I  is dus 13,04 Ampère
Dan U = I x R  dus  230 Volt = 13,04 Ampere x R   == R is dus 17,63 Ohm

Er kan dus vrijsnel worden gemeten of een element goed is of niet.

Nog ’n vraag als voorbeeld: Stel dat ik een element heb van 20 Ohm,  hoeveel vermogen is deze bij 230 Volt ?
U = I x R ,   dus 230 = I x 20 , dat geeft dus I =  11,5 Ampere .
Vervolgens P = U x I ,   P = 230 x 11,5 = 2645 Watt,  ofwel 2,64 kW
Stel nu dat volgens de fabrikant het element ook geschikt is voor 400 Volt.
Dan wordt het verhaal:
U = I x R ,  dus 400 = I x 20, dat geeft dusi = 20 Ampere
P = U x I (bij elementen) P = 400 x 20=  8000 Watt of wel 8 kW !
Er zijn in de praktijk ook grotere boilers waarbij middels een schakeling tusen 230 Volt en 400 volt, dus 2 trappen in vermogen te maken zijn.
Als je dan ook nog meerdere verschillende elementen toepast die alle kunnen wisselen tussen 230 Volt en 400 Volt, dan kun je dus het vermogen steeds naar wens aanpassen.

Een element:

Een elektrische boiler moet dus minimaal een regel en een vergrendelende maximaal thermostaat hebben.
Dit mag ook een gecombineerde (2 in een huis zijn)
De regel thermostaat schakelt het element bijvoorbeeld onder de 63 °C aan en bij 65°C uit. Als de regel thermostaat dienst weigert schakelt demaximaal thermostaat bij 90 °C (of max. 110°C) het element alsnog uit en vergrendeld dan de stroomtoevoerpas na het indrukken van de ontgrendelknop kan de boilerweer in werking komen.

Hier onder een schema van een 230 Volt boiler.  Bij grotere 3 x 400 Volt boilers schakelt men alle 3 de fase uit/aan, dit kan door een meerpolige thermostaat of met magneetschakelaars/relais.

Werking capillair: In een buisje zit een vloeistof of gas welke bijverwarmen uitzet, door de uitzetting wordt via de holle draad in de thermostaat mechanisch een veertje omgedrukt welke dan het contact schakelt. Als de capillair weer kouder wordt zal het veertje het contact weer terug laten komen.

Voordeel: De elektrische boiler is een vrij simpel te installeren toestel (geen gasaansluiting) met goede isolatie kent het ook weinig stilstandsverlies.
Nadeel: De energie kosten (in euro) zijn meer per liter te verwarmen water t.o.v. aardgas.