Regeling van de verwarming: van eenvoudige thermostaat tot slimme sturing

De norm NBN EN ISO 52120-1 bestrijkt een ruim gebied: naast verwarming komen ook koeling, ventilatie, sanitair warm water, verlichting, zonnewering en algemeen gebouwbeheer aan bod. Onder verwarming valt:

• de controle van distributietemperatuur en -debiet
• de warmteproductie en -opslag
• de warmteafgifte.

In dit artikel focussen we op het laatste punt. We delen dit op in vijf functionaliteitsniveaus.

Vijf niveaus om de warmteafgifte te regelen

Niveau 0: geen automatische regeling

Bij niveau 0 gebeurt de regeling van de warmteafgifte handmatig. We denken daarbij bijvoorbeeld aan een warmtebron op constante temperatuur, waarbij de gebruiker de afgifte regelt door radiatorkranen manueel open of toe te draaien. Een dergelijke regeling leidt dikwijls tot een laag comfort en een hoog energieverbruik.

Niveau 1: centrale automatische regeling

Bij een centrale regeling sturen een binnenvoeler, een buitenvoeler of een combinatie van beide het verwarmingssysteem aan.

Een typisch voorbeeld van een binnenvoeler is een kamerthermostaat in een representatieve ruimte, bijvoorbeeld de woonkamer in een ééngezinswoning of een koudere centrale ruimte in een kantoorgebouw. Op basis van de gemeten binnentemperatuur stuurt de regeling de warmtegenerator aan en voorkomt ze de oververhitting van het volledige gebouw.

Een buitenvoeler meet de buitentemperatuur en past op basis daarvan de watertemperatuur in het verwarmingssysteem aan via de zogenoemde stooklijn.

Een sturing door een combinatie van beide voelertypes kan leiden tot een nauwkeurigere regeling.

Het probleem bij een centrale sturing is dat de warmteafgifte in alle ruimtes op één gemeten temperatuur steunt. In een gebouw met verschillende oriëntaties, zonnewinsten en/of een variërend gebruik krijg je echter schommelingen in de binnentemperaturen. Dat kan leiden tot minder comfort en een hoger energieverbruik.

Niveau 2: individuele regeling per ruimte

Wil je het comfort in verschillende zones beter beheersen, dan moet je de warmteafgifte per ruimte kunnen bijsturen. Dat kan door het waterdebiet (bv. thermostaatkranen, elektronische ventielen) of de watertemperatuur (bv. driewegmengkranen) van een toestel of kring aan te sturen.

De centrale regeling blijft instaan voor de warmteproductie en de aanvoertemperatuur. De lokale regeling beperkt vervolgens de warmteafgifte wanneer een ruimte voldoende warm is.

Wat deze regeling echter niet kan, is een lokaal tekort aan warmte signaleren aan de centrale regeling. Zo gaat een thermostaatkraan wel terug open als de ruimte te veel afkoelt, maar heeft dat geen effect als de circulatiepomp niet draait of de warmtebron uit staat. Dat vergt communicatie tussen de individuele regeling en het centrale systeem.

Niveau 3: individuele regeling met communicatie

Op dit niveau wisselen de verschillende zones informatie uit met een centraal regelsysteem. Sensoren meten de temperaturen in de verschillende ruimtes. Het centrale systeem verwerkt die gegevens en stuurt vervolgens de juiste onderdelen aan. In grote gebouwen gebeurt dat vaak via een Building Automation and Control System (BACS) en in woningen via een Energy Management System (EMS). Zo combineer je een hoog comfortniveau met een efficiënte werking van de volledige installatie.

De werkelijke prestaties hangen echter in sterke mate af van de juiste configuratie, zoals de gewenste temperaturen, stooklijn, verwarmingstijden en inregeling. Controleer daarom regelmatig of die instellingen nog overeenstemmen met het werkelijke gebruik van het gebouw.

Niveau 4: individuele controle met communicatie en aanwezigheidsdetectie

Het hoogste functionaliteitsniveau voegt ook nog een aanwezigheidsdetectie toe. De installatie verwarmt dan enkel de ruimtes die daadwerkelijk gebruikt worden. Zo zou je in principe het veranderende gebouwgebruik continu kunnen opvangen, maar dat is in de praktijk niet altijd evident. Veel gebouwen en verwarmingssystemen reageren immers traag. Daarom zal het dikwijls nodig zijn om tijdens de gebruikelijke aanwezigheidsuren toch in een continu basiscomfort te voorzien.

Nog interessanter zijn de predictieve systemen. Die kunnen rekening houden met de (toekomstige) bezetting van het gebouw, de opwarmtijden van de installatie en ruimtes en zelfs met de energieprijzen.

Garandeert een geavanceerde regeling ook goede prestaties?

Naast de goede keuze en installatie van het regelsysteem, is het ook van belang om de juiste regelparameters in te stellen op maat van de gebruiker. Hoe hoger het functionaliteitsniveau, hoe uitgebreider de mogelijkheden van het regelsysteem en hoe meer parameters je kan en moet instellen. Bovendien moet je ook hydraulisch alles correct ontwerpen, op elkaar afstemmen en inregelen als je wil dat het systeem goed werkt. Een goede regeling moet ervoor zorgen dat elk onderdeel probleemloos functioneert.

Voor grote, nieuwe gebouwen is niveau 3 een goede keuze. De combinatie van een regeling per zone en een communicatie met het centrale regelsysteem zorgt voor een hoog thermisch comfort en een optimale energie-efficiëntie. Dat systeem implementeren in bestaande gebouwen blijft wel een uitdaging en verloopt best stapsgewijs. Plan upgrades bijvoorbeeld tijdens herstellingen of vervangingen van de installatie.

Voor kleinere gebouwen en woningen kan dit ambitieniveau wel een stap te ver zijn. Een regeling per kamer kan bijvoorbeeld hydraulische problemen veroorzaken bij een warmtepomp als het minimale debiet niet meer gegarandeerd is. Een opdeling in dag- en nachtzones en natte zones lijkt ons hier zeker voldoende.