Server » Verwarming » Electrische verwarming
Zelf aan de slag:
andere energiebronnen
Electrische verwarming
In de index "zelf aan de slag" zal u leren hoe u een temperatuuropnemer gebruikt, hoe de temperatuur voorspeld kan worden en hoe overshoot vermeden wordt. Bij een centrale verwarming wordt de warmteaanvoer per ruimte geregeld door middel van de keteltemperatuur, de snelheid van de circulateur en uiteindelijk de radiateurkleppen. Men bekomt daardoor een zeer nauwkeurige temperatuurregeling. Electrische verwarming kan slechts aan- of uitgezet worden.

18 jaar geleden was electrisch verwarmen zonder warmtepomp nog een geldige alternatief. Men was toen van mening dat aardgas en aardolie alsmaar schaarser gingen worden, terwijl electriciteit door zonnepanelen, windmolens en kernenergie alsmaar goedkoper gingen worden. Deze voorspelling is absoluut niet waar geworden: aardolie is nooit zo goedkoper geweest en ondanks de kleine schermutselingen met Rusland heeft men volop aardgas. Terwijl de windmolens blijkbaar heel duur zijn (zelfs met onze miljarden euro's die Vandelanotte in de windmolens gepompt heeft) en wij allemaal moeten betalen voor de zonnepanelen van de gebuur.

Nu is electrisch verwarmen enkel interessant voor wie heel veel zonnepanelen heeft en teveel energie produceert. Dat je de energie produceert op het ogenblik dat er een overvloed is, en de energie verbruikt op het ogenblik dat er schaarste is ('s morgens vroegs als iedereen de badkamerverwarming inschakelt en warm water nodig heeft) speelt geen rol. De tellers rekenen immers per jaar. Je pomp electriciteit op het net op een ogenblik dat die minder dan één eurocent kost, en je verbruikt die op het ogenblik dat die bijzonder duur is.

Verschil met CV

Toen ik een huis ben gaan kopen was mijn eerste keuze een huis dat volledig electrisch verwarmd werd. Mijn eerste ontwerp was dan ook voor een dergelijk systeem (ik had de bronkode van de software en het electrisch schema al klaar nog voor ik het huis had gekocht!). Bij dit ontwerp wordt de vermogensafgifte per kamer heel nauwkeurig ingesteld. De radiatoren worden niet gedimd door middel van fase aansnijding (dat mag trouwens niet, de enige verwarmingsapparaten die met fase aansnijding gedimd mogen worden zijn gloeilampen), maar worden gepulsd aangestuurd: 100% tijdens de opwarmingsfase, en dan dalend 83% - 66% - 50% ... bij het bereiken van de gewenste temperatuur. De cyclustijd was 1 minuut.

Het grote verschil met centrale verwarming is dat je de kamerverwarming niet kan dimmen: het is alles of niets.

Individuele electrische radiatoren die je in de handel koopt worden uitgerust met een thermostaat dat dicht bij het verwarmingselement staat, zodat de verwarming reeds uitgeschakeld wordt vòòr het bereiken van de gewenste temperatuur. Eenzelfde compensatiesysteem wordt trouwens ook gebruikt bij klassieke kamerthermostaten. Wij moeten eenzelfde systeem bekomen met onze computergestuurde electrische verwarming.

Wat hebben we nodig?

Zelfs bij electrische verwarming hebben we een buitenvoeler nodig om de kamertemperatuur bij te sturen. Hoewel niet 100% noodzakelijk, zal je later merken waarom de buitenthermometer wel aangeraden is.

Per ruimte dat verwarmd wordt hebben we een electronische thermometer nodig. Als schakelelement verdient de solid state relay de voorkeur boven een mechanische relais. Een solid state relais is nagenoeg onverslijtbaar, kan in pulserende mode werken, is volkomen geruisloos en schakelt probleemloos 20A. In het stookseizoen schakelen we de relais wel duizenden keer aan en uit per dag! Omdat er geschakeld wordt tijdens de nuldoorgang ontstaan er geen storingen.

De electrische radiatoren worden ofwel allemaal gezamelijk, ofwel individueel geschakeld per kamer. Door individueel te schakelen kan men het maximaal opgenomen vermogen beperken: bijvoorbeeld 1000, 2000 of 3000W naargelang de warmtevraag.

Gesloten regellus

Gesloten regellus - Open regellus

Een open regellus is alsof de gaspedaal van je je auto slechts twee standen heeft: ralenti en plankgas. Om de snelheid te regelen geef je plankgas totdat de snelheid bereikt is, en dan laat je de gaspedaal volledig los, enz...

Met een gesloten regellus doseer je exact het vermogen, en dit terwijl de electronische injectoren niet regelbaar zijn (het is brandstof spuiten of niet). Door de duurtijd van de inspuiting te veranderen regel je het vermogen.

Om een perfekte temperatuurregeling te bekomen hebben we een gesloten regellus nodig. De verwarming die in- en uitgeschakeld wordt vormt een onderbreking op de regellus. In plaats van de verwarming aan- en uit te schakelen rond de gewenste temperatuur, gaan we pulserend werken in de buurt van de gewenste temperatuur. Bij het naderen van de gevraagde temperatuur gaan we het vermogen verminderen zodat we mooi bij de gewenste temperatuur uitkomen, en dit zonder overshoot. Iedere minuut bepalen we opnieuw hoeveel warmte er nodig is.
  1. Bij een unieke enkelvoudige verwarmingselement schakelen we die pulserend aan of uit met een periodetijd van 1 minuut.
    De pulsduur varieert van 0 - 10 - 20 - 30 - 40 - 50 tot 60 seconden per minuut, voor een vermogen van 0% - 17% - 33% - ... tot 100%
  2. Bij een verwarmingselement met meerdere vermogens (in ons voorbeeld 1000 en 2000 watt) bepalen we iedere minuut welke elementen moeten werken.
  3. Bij meerdere identieke verwarmingselementen schakelen we ieder element om beurt (round robin) zodat er geen warmteverschillen in de ruimte optreden.

Warmtevraag:
Gemeten temperatuur

Gewenste temperatuur
Percentage werking
verwarmingselement
met één vermogen
Vermogensregeling indien
verwarmingselement over
meerdere vermogens beschikt
Effektief vermogen per periode
(1 minuut)
Voorbeeld voor een
totale vermogen van 3000W
<= -1100%2000W op 100%, 1000W op 100%3000W
-0.883%2000W op 100%, 1000W op 50%2500W
-0.667%2000W op 100%, 1000W uit2000W
-0.450%2000W op 50%, 1000W op 50%1500W
-0.233%2000W uit, 1000W op 100%1000W
0.017%2000W uit, 1000W op 50%500W
>= +0.20%2000W uit, 1000W uit0W

Bij een warmtevraag van 0.7 graden wordt er op 67% vermogen gestookt.
  1. Bij een unieke enkelvoudige verwarming staat de verwarming aan gedurende 40 seconden en uit gedurende 20 seconden.
  2. Bij een unieke verwarming met meervoudige aansluitingen staat het element van 2000W onder spanning en dat van 1000W niet.
  3. Indien de ruimte over drie identieke radiatoren van 1000W beschikt wordt er een cyclus van 1 minuut voorzien waarbij om de 20 seconden een ander verwarmingselement uitgeschakeld is.
In alle drie situaties is het geleverd wermogen 67%

Uit het voorbeeld zal je merken dat je de gewenste temperatuur nooit zal bereiken in de winter: je hebt bijvoorbeeld constant 1500W nodig om de ruimte op temperatuur te houden (om de warmteverliezen te compenseren). De temperatuur zal daardoor constant blijven steken op 0.5 graden onder de gewenste temperatuur, terwijl je juist wat meer warmte wenst in de winter. Daarvoor hebben we een buitenvoeler nodig. Bij een buitentemperatuur van nul graden tellen we bijvoorbeeld 1 graad op bij de gewenste temperatuur (maak daar ook een tabel van).

Praktische realisatie software

We werken met een periodetijd van 1 minuut. Iedere minuut wordt de warmtevraag voor iedere ruimte gemeten en het benodigd vermogen berekend.
De warmtevraag is de gemeten ruimtetemperatuur min de gewenste temperatuur gecompenseerd door de buitentemperatuur. Voor de ruimtetemperatuur gebruiken we de voorspelde temperatuur en voor de buitentemperatuur de gemiddelde temperatuur zodat we een stabiel geheel bekomen.

Hoe je de gesloten regellus tot stand brengt is niet zo belangrijk, je kan zelfs het vermogen regelen per seconde (bijvoorbeeld warmtevraag 0.6°= verwarming aan gedurende 43 seconden), als je maar niet werkt met een alles-of-niets regeling, want die zal in de praktijk niet deugen: de thermostaat zal de warmteaanvoer veel te laat oppikken.

Triphasé

Indien je je electrisch verwarmt, beschikt je waarschijnlijk over een driefasenspanning die een hoger vermogen mogelijk maakt. Met een driefasig net kan je een bepaalde "truc" uithalen.


Delta aansluiting
3 × 1000W = 3kW

Ster aansluiting
3 × 333W = 1kW
Een verwarmingstoestel dat op driefasenspanning aangesloten moet worden heeft doorgaans 3 identieke weerstanden. Worden de weerstanden in ster aangesloten, dan is het ontwikkeld vermogen een derde dan bij een aansluiting in delta. De nulgeleider (neutre) moet niet aangesloten worden omdat de weerstanden gelijk zijn.

Als er een lager vermogen gevraagd wordt, dan kan het beter zijn de schakelwijze te veranderen naar ster dan ze cyclisch aan- en uit te schakelen. Een gelijkmatige werking zal de weerstanden minder doen verslijten (het is immers bij het inschakelen, als de weerstand relatief koud is, dat er een weerstandsbreuk kan ontstaan).

Daarbij komt nog, dat een kW dat gelijkmatig verbruikt wordt over de drie fasen goedkoper is dan eenzelfde kilowatt afgenomen van één enkele fase (dit wordt reeds toegepast bij grote verbruikers).

Meer informatie over driefasenspanning kan u op deze pagina vinden.

Links to relevant pages - Liens vers d'autres pages au contenu similaire - Links naar gelijkaardige pagina's