Warmteterugwinning is in wezen een verzamelnaam voor het hergebruik van thermische energie binnen een proces. In detail betekent dit dat de thermische energie van een materiaal kan worden gebruikt en overgedragen op een ander materiaal. Een typisch voorbeeld hiervan is woonhuisventilatie doormiddel van wtw units, waarbij de warmte van de gebruikte afvoerlucht wordt gebruikt om de frisse en koude buitenlucht op een aangename temperatuur te brengen zonder enige verwarming. In dit artikel wordt uitgelegd hoe warmteterugwinning werkt, welke types worden onderscheiden en wat de voordelen ervan zijn.

Wat is warmteterugwinning eigenlijk?

Warmteterugwinning is een technisch proces waarbij de energie van een materiaal wordt overgedragen op een ander materiaal. In de woonruimte gaat het er meestal om de warmte van niet meer benodigde ruimtelucht, die meestal een temperatuur heeft van 20 graden Celsius of meer, bruikbaar te maken voor verwarming. Dit bespaart niet alleen verwarmingskosten, maar ontlast ook het klimaat.

Welke soorten warmteterugwinning zijn er?

Om de energie van de gebruikte afvoerlucht te kunnen gebruiken in bijvoorbeeld een ventilatiesysteem, is een zogenaamde warmteterugwinningseenheid nodig. Afhankelijk van hoe dit werkt, wordt er tegenwoordig onderscheid gemaakt tussen

  • recuperatieve warmteterugwinning met gescheiden materiaalstromen
  • regeneratieve warmteterugwinning met warmteopslagmedium
  • warmteterugwinning met warmtepompen

Recuperatieve warmteterugwinning

Het kenmerkende van recuperatieve warmteterugwinning is dat beide media – in het geval van woonhuisventilatie, de verse buitenlucht en de gebruikte ruimtelucht – in afzonderlijke kanalen worden geleid. Dit betekent dat de twee luchtstromen niet met elkaar in contact komen.

Een typisch voorbeeld is de platenwarmtewisselaar, die bijvoorbeeld in veel centrale ventilatie-eenheden wordt gebruikt. In dit geval stromen buitenlucht en afvoerlucht langs elkaar heen in verschillende kanalen die naast of boven elkaar zijn geplaatst, terwijl de energie wordt overgedragen van het ene medium naar het andere. Een bijzonder grote hoeveelheid warmte kan worden teruggewonnen indien de verse lucht en de uitlaatlucht in tegenstroom, d.w.z. parallel en in verschillende richtingen, langs elkaar stromen.

Aangezien de verschillende media bij recuperatieve warmteterugwinning niet met elkaar in contact komen, is het bijzonder geschikt wanneer er bijzonder hoge eisen aan de hygiëne worden gesteld.

Regeneratieve warmteterugwinningseenheden

In tegenstelling tot recuperatieve warmteterugwinningseenheden wordt de thermische energie in regeneratieve eenheden niet rechtstreeks, maar indirect van het ene medium naar het andere overgedragen. In het ventilatiesysteem worden de afvoerlucht en de buitenlucht afwisselend door een specifiek opslagmedium geleid. Deze absorbeert de energie van de eerste stroom en geeft deze met een tijdvertraging door aan de tweede.

Een typisch voorbeeld is de roterende warmtewisselaar. Deze bestaat uit talrijke buizen gevuld met opslagmedia, die met elkaar verbonden zijn om een groot wiel te vormen. Dit lijkt op veel strootjes aan elkaar knopen. Terwijl het wiel draait, gaan de afzonderlijke buizen afwisselend door de uitlaat- en de toevoerluchtstroom. Het bijzondere hieraan is dat naast de warmte ook de vochtigheid van de gebruikte lucht kan worden overgedragen.

Aangezien de twee luchtstromen tijdens de regeneratieve warmteoverdracht niet van elkaar gescheiden zijn qua materiaal, is de technologie niet geschikt als er hoge eisen worden gesteld aan de hygiëne. Door het terugwinnen van de vochtigheid wordt de buitenlucht, die vooral in de winter erg droog is, bevochtigd, waardoor een gezond leefklimaat ontstaat.

Een ander voorbeeld van regeneratieve warmtewisselaars zijn samengestelde cyclussystemen. Hierbij wordt de energie eerst overgebracht op een stromend medium en van daaruit op een tweede stof. Dankzij het tussencircuit, waarin bijvoorbeeld water kan circuleren, is warmteterugwinning mogelijk zelfs wanneer de buiten- en uitlaatluchtkanalen ver van elkaar verwijderd zijn.

Warmteterugwinning met de warmtepomp

De warmtepomp biedt een andere mogelijkheid voor energieterugwinning. Net als andere systemen kan het ook thermisch energie terugwinnen uit de afvoerlucht. Het bijzondere eraan is echter dat een warmtepomp de energie niet rechtstreeks gebruikt om de toevoerlucht op te warmen. Door middel van een technisch proces, dat wij uitleggen in het artikel Warmtepomp – eenvoudig te begrijpen, kan het temperatuurniveau van de teruggewonnen warmte zodanig worden verhoogd dat deze zelfs kan worden gebruikt voor verwarming of warmwaterproductie. Zogenaamde afvoerlucht-warmtepompen, die energie onttrekken aan de gebruikte kamerlucht, zijn meestal de moeite waard wanneer voldoende grote luchtvolumes worden uitgewisseld. Alleen dan kunnen zij voldoende energie leveren voor verwarming en warm water. In de praktijk onttrekken afvoerlucht-warmtepompen hun energie aan kelderruimten en leveren zij voornamelijk warm water.

Naast afvoerlucht kan ook afvalwater als energiebron worden gebruikt. In dit geval werkt de zogenaamde afvalwaterwarmtepomp als een klassieke water-water-warmtepomp en gebruikt de energie in het bedrijfswater (meestal tussen tien en 20 graden Celsius) om een koelmiddel te doen verdampen. Het wordt vooral gebruikt in grotere gebouwen met een constant hoog volume afvalwater en minder in particuliere huishoudens.

Wat zijn de voordelen van warmteterugwinning?

Warmteterugwinning maakt gebruik van energie die anders verloren zou gaan via ramen, ventilatiesystemen of afvalwaterleidingen. Dit bespaart verwarmingskosten en beschermt ook het klimaat. Dit komt doordat de energie die wordt teruggewonnen door bijvoorbeeld recuperatieve of regeneratieve systemen, niet langer door de ketel hoeft te worden opgewekt. Vooral wanneer apparaten worden gebruikt die niet alleen warmte maar ook een deel van het vocht terugwinnen, wordt ook een aangenaam leefklimaat gecreëerd.