HR ketel 

Een HR ketel of hoogrendementsketel is een verwarmingsketel op aardgas die ten opzichte van een conventionele verwarmingsketel een hoger rendement behaalt. Dit hogere rendement wordt behaald door de condensatie van waterdamp in de rookgassen.  De eerste hoogrendementsketels kwamen rond 1981 op de Nederlandse markt. Ze werden door Nefit geïntroduceerd. We onderscheiden 3 types HR ketels in Nederland;

• HR 100 met een rendement van 100 %
• HR 104 met een rendement van 104 %
• HR 107 met een rendement van 107 %

Dankzij de waterdamp in de rookgassen bedraagt het maximaal te behalen rendement bij gebruik van aardgas 11 %.

Hoe werkt een HR ketel

Het hoge rendement wordt bereikt door het koude retourwater in een warmtewisselaar voor te verwarmen met de rookgassen zodat een deel van de waterdamp condenseert en daarbij veel warmte overdraagt. Dit gaat met 2258 Kj/kg. Vanwege de condensvorming moeten HR ketels zijn voorzien van een condens afvoer. De hoeveelheid condens is afhankelijk van de gebruikte brandstof. 1m3 aardgas (dat is 0,7kg) geeft 1,5 liter condensaat versus 1 liter condensaat per 1 liter stookolie.

Veiligheid

Alle HR combiketels zijn uitgevoerd met een vlambeveiliging waardoor geen gasgebrek beveiliging meer nodig is. De waakvlam kan alleen worden aangestoken terwijl een vlambeveiliging overbrugd wordt door een knop ingedrukt te houden zolang de thermokoppel nog niet is opgewarmd. Met andere woorden; wanneer de waakvlam uitgaat koelt de thermokoppel af en stopt de gastoevoer naar het toestel. De generatie HR combiketels vanaf 1988 is uitgevoerd met een elektronische ontsteking of een gloeiplug en de beveiliging tegen gas dat niet opbrandt gebeurt met een ionisatiepen die in de vlam is geplaatst. Er wordt een kleine spanning op gezet, vlammen geleiden een kleine stroom die door de elektronica wordt gezien. De brander mag dan blijven branden. Een ketel die professioneel is geïnstalleerd zal geen onverbrande gassen (koolmonoxide) uitstoten.

Het rendement van een HR ketel

Dat HR ketels een ‘rendement’ van meer dan 100% kunnen halen is een kwestie van definitie. In de Europese richtlijnen worden de verliezen door de afvoer van verbrandingsgassen immers niet in het rendement meegeteld. Er wordt gerekend met een zogenaamde onderste verbrandingswaarde. Nederlands aardgas bevat ongeveer 100% verbrandingsenergie en 11% condensatiewarmte. Op die manier is het dus mogelijk tot 111% rendement te halen uit het gas op basis van de onderwaarde. Wanneer de condensatiewarmte uit verbrandingsgassen wordt benut, zoals bij HR ketels het geval is, zou eigenlijk met de bovenste verbrandingswaarde moeten worden gerekend. In dat geval zou het rendement onder de 100% blijven steken.

Het rendement van de HR ketel wordt ongunstig beïnvloed door verliezen;

• Door convectie en uitstraling komt de warmte in de directe omgeving van de ketel terecht in plaats van in de warmwatercirculatie
• Via de verbrandingsgassen verdwijnt een deel van de warmte in de buitenlucht
• Een te hoge temperatuur van het retourwater van de radiatoren. Een HR ketel haalt het hogere rendement door de condensatiewarmte van de waterdamp in het verbrandingsgas. Dan moet de temperatuur van het retourwater van de radiatoren echter wel lager zijn dan 55 graden.

Warmtepompen bij hoog rendement systemen

Een conventioneel berekend rendement van 100% lijkt dus het hoogst haalbare. Echter, door middel van een warmtepomp is een veel beter resultaat te bereiken. Een warmtepomp werkt de warmte uit een groot reservoir zoals de buitenlucht, of een ondergrondse waterhoudende laag op tot warmte boven kamertemperatuur.

In een warmte kracht koppeling installatie ontbreekt de warmtepomp maar wordt de restwarmte van geëxpandeerde rookgassen direct benut voor ruimteverwarming terwijl de mechanische energie van de turbine wordt omgezet in elektriciteit. Een HR ketel is niet voorzien van een waterpomp of turbine, maar gebruikt hete verbrandingsgassen direct voor het verwarmen van koud water. We spreken in dit geval van een thermodynamisch onomkeerbaar proces waarbij nog bruikbare energie wordt verspild.

Weersafhankelijke regeling bij condensatieketels

De meeste condensatieketels zijn voorzien van een weersafhankelijke regeling. Bij sommige ketels zit dit er standaard op, bij andere ketels is het een optie. Dit betekent dat op de ketel een buitenvoeler wordt aangesloten. In tegenstelling tot een thermostatische regeling stuurt een weersafhankelijke buitenregeling dat niet. In dat geval wordt de ketel aangestuurd door de buitentemperatuur. Bij echte koude laat deze de brander aangaan totdat een hoge watertemperatuur bereikt is. Bij zacht weer is dan een lage watertemperatuur voldoende. In beide situaties stroomt dus continue water met een vaste temperatuur door de leidingen. Met andere woorden; de hoogte van de watertemperatuur is afhankelijk van de hoogte van de buitentemperatuur. Er is in dat geval sprake van een stooklijn. Is die stooklijn goed gekozen, dan zal het onder alle omstandigheden binnenshuis even warm zijn.

Een weersafhankelijke regeling is alleen een oplossing wanneer veel ruimtes overdag in gebruik zijn door verschillende mensen, met verschillende wensen. In de categorie woonhuizen is zo’n systeem bijvoorbeeld geschikt in studentenhuizen. In een doorsnee gezin met werkende ouders en schoolgaande kinderen is een weersafhankelijke regeling normaal gesproken zinloos. De apparatuur is immers duurder, moeilijker te bedienen en duurder in gebruik, behalve als ze uitgerust zijn met een optimalisering.

Weersafhankelijk samen met kamerthermostaat

Er kan echter ook nog worden gekozen voor een combinatie; weersafhankelijk regelen in combinatie met een kamerthermostaat. In dat geval schakelt de kamerthermostaat het verwarmingstoestel in op basis van de gemeten ruimtetemperatuur. Vervolgens gaat de CV ketel de watertemperatuur maken, berekend aan de hand van de stooklijn.