Bij moderne verwarmingssystemen wordt vaak gebruik gemaakt van energie opslag in een buffervat.

Zo kan er bijvoorbeeld op dagen dat er weinig zon is gebruik worden gemaakt van de opgeslagen zonne energie van de dagen ervoor.

De werking van een houtvergasser of cv kachel wordt door een buffervat een stuk efficienter doordat de verbranding grotendeels op vol vermogen kan plaats vinden. De ketel hoeft slechts een deel van de dag te branden om het buffervat op te warmen waarna de rest van de dag er voldoende warmte beschikbaar is vanuit het buffervat.

Maar ook een warmtepomp en een pelletketel hebben baat bij de aansluiting op een buffervat doordat er minder slijtage en een hoger rendement wordt verkregen aangezien er minder starts en stops worden gemaakt.

Toepassingsmogelijkheden

Opslag van thermische solar energie

Verbetering ketel rendement

Verbetering installatie rendement

Verhoging comfort

Koppelen van verschillende warmte opwekkers

Combinatie van hoge en lage temperatuur kringen

Sanitair warm water productie

Toepassingsvoorbeelden

Toepassing met hout cv systeem

Om een hout cv optimaal te laten functioneren is aansluiting op een buffervat nodig.

Een houtvuur kan niet aan en uit schakelen zoals bijv. een gas- of stookoliebrander. Wel kan het vuur moduleren naar een lagere verbrandingstemperatuur door de lucht toevoer te smoren. Maar als het vuur op minder dan 30% van de normale sterkte gaat branden wordt de verbranding onzuiver en ontstaat er roetvorming.

Het beste kan een houtvuur dus op een zo hoog mogelijke temperatuur branden.

Maar er is natuurlijk niet altijd zoveel warmte gewenst.

Daarom wordt op momenten dat er minder warmte vraag is het teveel aan warmte opgeslagen in een buffer.

Op momenten dat er meer warmte vraag is

geeft de buffer zijn warmte af aan het cv systeem. Zelfs als de ketel niet brand kan er nog uren verwarmd worden met de opgeslagen warmte in de buffer. Zo hoeft u niet thuis te komen in een koud huis wanneer er de hele dag niet gestookt is. Maar kan er met een programmeerbare kamerthermostaat perfect op ieder moment dejuiste temperatuur worden verkregen.

Toepassing met warmtepomp

Door de warmtepomp op een buffervat aan te sluiten wordt pendelen van de compressor tegen gegaan en zal de compressor veel langer aan een stuk kunnen doordraaien waardoor het rendement wordt verbeterd. Het starten van de compressor vraagt immers een piekstroom die de COP nadelig beinvloed.

Ook is de gemiddelde retourtemperatuur lager wat de COP ook ten goede komt.

Een ander voordeel is dat de warmtepomp op de daluren kan worden ingezet zodat er optimaal gebruik kan worden gemaakt van het nacht tarief.

Als de warmtepomp in combinatie met andere verwarmingsbronnen zoals zonnecollectoren of een houtvergassingsketel wordt gebruik is de aansluiting via een buffervat de ideale manier om alle systemen probleemloos te combineren.

Wat is een buffervat ?

Een buffervat is vergelijkbaar met een boiler maar is niet gevuld met sanitair water maar met cv-water.Omdat cv-water geen zuurstof bevat zal het vat niet gaan corroderen en mag het vat daarom ook van staal zijn en hoeft het niet geëmailleerd.  Een buffervat heeft daarom ook geen magnesium anode. Een buffer is altijd voorzien van een isolatiemantel om afkoeling te beperken. Dit kan een vaste mantel zijn, maar bij de groter modellen is dit meestal een afneembare mantel. Het voordeel hiervan is dat de buffer hierdoor makkelijker te vervoeren is en door een kleinere doorgang past.

Hoe werkt een buffervat ?

Een buffervat in zijn eenvoudigste uitvoering is een hol vat zonder warmtewisselaars. Enkel aansluit moffen voor warmte aanvoeren afvoer zijn aanwezig. Door het natuurkundige stratificatie proces zal het warmste water zich altijd boven in de buffer bevinden en het koudste water onderin. Deze temperatuur gelaagdheid is vooral belangrijk wanneer er meerdere warmte opwekkers met verschillende temperaturen worden aangesloten zoals bijv. een houtketel en zonnepanelen.

Tevens werkt de buffervat als een evenwichtsfles waardoor hydraulische onbalans wordt opgeheven die wordt veroorzaakt doordat er meerdere pompen in eenzelfde circuit werken.

  Hoe groot moet de inhoud van een buffervat zijn ?

Warmte opwekker / Buffer Inhoud

Hout cv kachel: 35 Liter/kW

Atmosferische houtketel: 55 Liter/kW

Houtvergassingsketel: 70 Liter/kW

Thermische zonne collector: 50 Liter/liter per m² collector oppervlak

Lucht water warmtepomp: 25 Liter/kW

Als er een buffervat in de installatie wordt geplaatst zal de waterinhoud van de installatie aanzienlijk toenemen. Er moet dan ook een extra expansievat worden geplaatst. De inhoud van dit expansievat moet minimaal 15% zijn van het buffervolume. Dus voor een buffer van 1000 liter is een expansievat van minimaal 150 liter nodig enkel  om de uitzetting van het water in de buffer op te vangen.

Hoe lang geeft een buffervat warmte ?

De warmte inhoud van water is gelijk aan 4190 Joule per graad en per kilo...

Dus om 1 kg water 1 graad warmer te maken is er 4190 Joule aan energie nodig.

1 Joule = 1 Watt/seconde

Dus om 1 kg water 1°C op te warmen is er 0.001164 kWh (4.19/3600) nodig.

Een buffervat van 1000 liter zal wanneer dit is verwarmd van 30°C tot 90°C dus 69,84 kWh aan energie bevatten.

Wanneer er bijvoorbeeld 6,9 kWh aan warmte wordt onttrokken duurt het 10 uur voordat het vat tot 30°C is afgekoeld.

Het opnieuw tot 90°C opwarmen met een ketel van 20kW zal volgens dezelfde berekening ongeveer 3 uur duren.

Echter het is niet de bedoeling om een buffervat  volledig te ontladen. Een buffer dient ervoor om schommelingen op te vangen in opwekking en afgifte van warmte.

In praktijk zal er op het moment van opwarmen meestal ook warmte onttrokken worden aan het buffervat.

Bovenstaande cijfers zijn dan ook slechts een indicatie.

Thermisch gelaagdheid

De thermische gelaagdheid van een buffervat is zeer belangrijk. Elk buffervat heeft van nature een thermische gelaagdheid omdat warm water stijgt en koud water naar beneden zakt omdat dit zwaarder is. We noemen dit stratificatie.

Wanneer een buffervat een slechte thermische gelaagdheid heeft zal de temperatuur in het vat boven en onder vrijwel gelijk zijn. Dit kan veroorzaakt worden door circulatiepompen die stromingen in het vat veroorzaken waardoor de temperatuur gaat vermengen.

In een vat met een goede thermische gelaagdheid zou bovenin bijvoorbeeld 60 graden en ondering 30 graden heersen. Bij een vat met een slechte thermische gelaagdheid zou er een gemiddelde temperatuur van 45 graden in het hele vat heersen. De temperatuur van 45 graden is te laag om warm tapwater te bereiden of radiatoren te verwarmen. Terwijl de temperatuur weer te hoog is om zonne energie optimaal te kunnen toevoegen.

Bij een vat met een goede thermische gelaagdheid zal de opwarm tijd veel korter zijn. Vooral bij aansluiting van een houtketel is dit belangrijk. Ook kan de warmte in het vat optimaal benut worden als de thermische gelaagdheid goed is.

Thermische gelaagdheidssystemen

De meeste fabrikanten hebben hun eigen gepatenteerd systeem dat ervoor zorgt dat de thermische gelaagdheid zo min mogelijk verstoort wordt door de werking van de pompen. Dit systeem is er meestal op gebaseerd dat er een buis met kamers in het buffervat is geplaatst waar de stratificatie kan plaats vinden of een simpel inzetstuk dat de stroming van de pomp afremt. Maar wanneer er zonnecollectoren op het vat worden aangesloten zal er een warmtewisselaar nodig zijn. Deze warmewisselaar veroorzaakt welliswaar geen stroming omdat dit een gesloten spiraalbuis is, maar wanneer de temperatuur van de warmtewisselaar hoog oploopt ontstaan er wervelingen in het vat. Een oplossing is om een warmtewisselaar boven en een onder in het vat te plaatsen en wanneer de temperatuur van de collectoren hoog genoeg is via een drieweg klep de bovenste warmtewisselaar te gebruiken. Er bestaan echter ook systemen waarbij geen buiswarmtewisselaars in het vat zitten maar een platenwarmtewisselaar buiten het vat. Hiermee wordt een zeer goede thermische gelaagdheid verkregen waardoor het rendement van de zonne collectoren aanzienlijk wordt verbeterd.

Buffer systemen

PS

Standaard buffervat voor eenvoudige opslag van warmte.

PSR

Standaard buffer met retourstroom buis voor beter thermische gelaagdheid

PS1

Standaard buffer met 1 warmtewisselaar onderin voor aansluiting op zonne collectoren

PS2

Standaard buffer met 2 warmtewisselaars onderin en bovenin voor aansluiting op zonne collectoren met de mogelijkheid om thermisch te beladen.

Tank in Tank

Buffer met een ingebouwde boiler voor sanitair warm water.

HSP

Buffer met een geintegreerde geribbelde inox buis waar sanitair water door stroomt en wordt opgewarmd.