Verwarmingssystemen

Introductie

Het verwarmen van historische gebouwen kent vele tijdlagen. De laatste grote transitie werd aangejaagd door de ontdekking van de gasbel in Slochteren in 1959. Dit was een belangrijk kantelpunt voor het centrale verwarmingssysteem zoals we deze heden ten dage kennen. Maar ook nu zitten we midden in een warmtetransitie, dit keer een overgang naar aardgasvrij verwarmen. Dit vraagt om aanpassingen aan het huidige verwarmingssysteem, ook monumenten staan voor deze belangrijke opgave. Een zorgvuldige afweging tussen het behouden van historische waarden en het realiseren van een duurzame energievoorziening is daarbij onmisbaar. Dit artikel beschrijft verschillende aspecten van moderne verwarmingstechnieken in historische woonhuizen. Ook leggen we u uit hoe en waarom u de warmte transitievisie van uw gemeente kunt verkennen.

De afbeelding toont een warmte-afleverset. Dit systeem is nodig om de warmte uit het warmtenet af te nemen. — Warmte-afleverset om warmte uit het warmtenet af te nemen.

Historische ontwikkeling

Voor de doorbraak van centrale verwarming werden woonhuizen anders gebruikt en verwarmd dan dat we tegenwoordig gewend zijn. Woningen waren veelal verdeeld in kleine ruimtes, die onder andere door schuifdeuren of alkoven gescheiden konden worden. Kleine ruimtes zijn makkelijker te verwarmen, en bovendien verwarmde men slechts één of enkele ruimten. Er werd gebruik gemaakt van lokale verwarmingsapparaten, zoals kolen-, stookolie- en petroleumkachels en gashaarden. Per verwarmde ruimte was er veelal een schouw voor de afvoer van verbrandingsgassen en rook. Sommige ruimtes, zoals slaapkamers, bijkeukens en zolders werden nooit verwarmd. Typerend voor deze lokale verwarmingsvorm is dat de opwekking en de afgifte van warmte in hetzelfde toestel plaatsvond. Hierdoor ontstond er met name rondom het toestel een warmere zone.

De comfortstandaard van voor de tijd van centrale verwarming, hoewel die sterk varieerde per woningtype, is niet te vergelijken met de standaard van nu. Temperatuurverschillen binnenshuis waren veelal groot. Daarnaast waren de woonhuizen destijds vrijwel ongeïsoleerd, waardoor er veel meer sprake was van tocht en koudeval. Men was dan ook uiterst vindingrijk in het toepassen van comfort verhogende maatregelen:

Lange tijd werden koude vloeren plaatselijk voorzien van vloerkleden of houten vlonders ter plaatse van zit- en werkplekken. Daarnaast werd er veelvuldig gebruik gemaakt van verschillende vormen van voetisolatie of voetverwarming, zoals de huisschoen of het voetenstoofje.
Bij ramen en deuren werden tocht, koudeval en koudestraling verminderd met behulp van (winter) gordijnen, raamluiken, tussendeuren en verschillende vormen van tochtstoppers (kranten, textiel, wol, hout, stro, etc.). Onder de welgestelden werden zelfs al dubbele vensters toegepast, die elke winter weer opnieuw teruggezet werden.
Binnenshuis kenden we in die tijd ook al tochtwerende maatregelen zoals portières , tochtschermen en deurdrangers. Maar ook de bedstede en het hemelbed zijn relikwieën om koude nachten comfortabeler maken.
In het alledaagse huishouden werd veelvuldig teruggegrepen op mensgerichte oplossingen, zoals kamerjassen, slaapmutsen, bedsokken en warme kruiken.

Vanaf de jaren zestig verandert de comfortstandaard enorm. In deze tijd werd er uitgebreid reclame gemaakt om huishoudens te stimuleren in de overstap naar Nederlands aardgas. Hierbij werden beloftes gedaan dat huishoudens het nooit meer koud zouden krijgen, en alle ruimtes (betaalbaar) verwarmd konden worden middels centrale verwarming.

De opschaling naar centrale verwarming (cv) heeft veel invloed gehad op de ontwikkelingen van de woonhuisplattegrond. Zo deed ook de doorzonwoning zijn intrede. Dankzij de stijgende welvaart en het relatief goedkope aardgas kon men het veroorloven om steeds meer grotere, open ruimtes te verwarmen. Inmiddels zijn we eraan gewend geraakt dat alle ruimtes aangenaam warm zijn. Steeds vaker verdwijnen scheidingen en creëren we open-woonkeukens. Het overgrote deel van de historische woonhuizen beschikt tegenwoordig over een cv-systeem, bestaande uit uiteenlopende warmteopwek en -afgiftesystemen. Lees meer over de historische ontwikkeling van installaties in historische gebouwen.

Warmtetransitie

Landelijk is in het klimaatakkoord (2019) afgesproken om in 2050 alle gebouwen van het aardgas af te hebben. Om dit te bereiken heeft elke gemeente een Transitievisie Warmte moeten vaststellen. Hierin worden per buurt de voorkeursoptie(s) voor een alternatief verwarmingssysteem beschreven. Monumenten en beschermde stads- of dorpsgezichten vormen hier geen uitzondering op.

In een transitievisie wordt onderscheid gemaakt tussen collectieve en individuele oplossingen. Bij collectieve oplossingen kan men denken aan warmtenetten (of stadsverwarming) of een alternatief gas. Maar er kan ook gedacht worden aan een kleiner, lokaal bronnet. Bij individuele oplossingen kan gedacht worden aan verschillende elektrische verwarmingstechnieken. In de meeste gevallen betreft dit een type warmtepomp, maar een biomassaketel of elektrische verwarming kunnen soms ook uitkomsten bieden.

Op het moment dat er verduurzaamd gaat worden in een monumentaal pand is het raadzaam om de lokale Transitievisie Warmte te raadplegen. Veelal is er in de transitievisie een kansenkaart te vinden waarin de verschillende oplossingsmogelijkheden per buurt in kaart zijn gebracht. Deze oplossingsrichtingen kunnen invloed hebben op individuele verduurzamingsbesluiten.

Wanneer er op relatief korte termijn potentie is voor een collectief systeem, kan het lonen om beperkte aanpassingen in het verwarmingssysteem te plegen. Een voordeel van een collectief systeem kan zijn dat deze minder impact heeft op monumentale waarden in het gebouw zelf en/of in de wijk. Bijvoorbeeld als er minder installatie ingrepen nodig zijn in de woning, het wijkprofiel of het straatbeeld. Ook kan het voor een historische wijk, die beperkt te isoleren is, een kans zijn om een collectief systeem te benutten welke hogere temperaturen levert. Naarmate pandeigenaren in deze buurten toch kiezen voor individuele oplossingen, neemt de haalbaarheid voor collectieve systemen af. Eveneens is het risico voor verrommeling van het straatbeeld groter bij individuele oplossingen. In deze situatie kan het vanuit monumentale waarden wenselijk zijn om op het collectieve systeem voor te bereiden.

Er zijn ook buurten waarin al duidelijk is dat een collectief systeem niet kansrijk wordt geacht. In dat geval is een individueel systeem meest voor de hand liggend.

In alle gevallen geldt, hoe beter de isolatie, hoe beter de warmte binnenblijft en hoe minder energie er nodig is om de woning te verwarmen. Tevens draagt dit bij aan het zo klein mogelijk ontwerpen van de verwarmingssystemen. Kortom, eerst isoleren om minder energie te verbruiken is, onafhankelijk van de plannen van de gemeente, altijd een goede keuze.

Een gemeente dient de transitievisie elke 5 jaar te herijken, zodat nieuwe onderzoeken en technologische ontwikkelingen meegenomen kunnen worden. Lees meer over de warmtetransitie in historische dorps- en stadskernen: Warmtetransitie in historische centra.

Hedendaagse toepassingen

Warmteafgifte

De daadwerkelijke ruimteverwarming, ook wel warmteafgifte genoemd, gebeurt in de meeste historische woningen via radiatoren of convectorputten. Typische opstelplaatsen voor deze elementen zijn onder ramen of deuren, om koudeval en tochtstromen te ondervangen. In veel historische gebouwen wordt er gebruik gemaakt van een hoge aanvoertemperatuur (70-80 °C) die door deze elementen stroomt. Met name in historische ledenradiatoren zijn deze hogere temperaturen wenselijk om voldoende afgiftevermogen te bieden. Naarmate er beter geïsoleerd wordt, in combinatie met tochtwering en kierdichting, kan deze aanvoertemperatuur al snel teruggebracht worden naar een midden aanvoertemperatuur (50-60 °C). Dit zal de efficiëntie van het cv-systeem ten goede komen, zonder dat het afgiftesysteem vervangen hoeft te worden.

Pas als een historisch pand volledig op lage aanvoertemperaturen (30-55 °C) verwarmd kan worden, kan de overstap naar een warmtepompsysteem gemaakt worden. Goede isolatie- en ventilatiemaatregelen zijn een vereiste om op deze lage temperaturen te verwarmen. Bestaande afgiftesystemen zijn veelal minder geschikt voor deze temperaturen, waardoor er systemen vervangen of bijgeplaatst dienen te worden. Behalve lage-temperatuurradiatoren, wordt er tegenwoordig steeds vaker gekozen voor vloerverwarming, of zelfs wandverwarming. Kijk de video onderin dit artikel om meer te weten te komen over warmteafgifte temperaturen in een monument.

Het is geheel afhankelijk van de historische vloer en deur- en trapaansluitingen of en welke type vloerverwarming passend is. Vloerverwarming heeft, dankzij het grote oppervlak, een gelijkmatige warmteafgifte die goed werkt op lagere aanvoertemperatuur (30-45 °C). Zorg bij vloerverwarming op de begane grond altijd voor vloerisolatie, om onnodig warmteverlies naar onderen te voorkomen.

Indien het afgiftesysteem van monumentale waarde is, dan kan er gezocht worden naar andere aanvullingen voor de warmteafgifte. Denk bijvoorbeeld aan extra radiatoren, vloer-, lucht- of infraroodverwarming.

Behalve infraroodverwarming bestaan er veel elektrische verwarmingsapparaten. Deze zijn in de regel minder zuinig dan een cv-systeem en behoeven daarom niet de voorkeur. Enkel bij doelgericht (lokaal) en sporadisch gebruik kunnen deze een uitkomst bieden, bijvoorbeeld als een vorm van bijverwarming.

Warmteopwekker

Vooralsnog is het overgrote deel van historische gebouwen voorzien van een centrale verwarmingsketel (cv-ketel). Bij een natuurlijk vervangingsmoment kan het interessant zijn om een alternatief warmteopwekker te overwegen. Het is daarbij raadzaam om de Transitievisie Warmte mee te nemen in de overwegingen. Als er een warmtenet of een ander collectief systeem voorzien is, kan het lonen om de overgangsperiode te overbruggen met een cv-ketel of een hybride warmtepomp. Mocht er een wens zijn om sneller van het aardgas te raken, of is een individuele oplossing het meest kansrijk, verken dan de optie voor een warmtepomptechniek of een biomassaketel (lees meer hieronder meer over beide technieken).

Warmtenet

In de Transitievisies wordt veelal inzicht geboden welke aanvoertemperaturen kansrijk zijn en op welk termijn een potentieel warmtenet te verwachten is. Er wordt hierbij onderscheid gemaakt in hoge temperatuur (> 75 °C), midden temperatuur (55 tot 75 °C), lagere temperatuur (30 tot 55 °C) en zeer lage temperatuur (10 tot 30 °C). Des te lager de temperatuur, des te beter dient het historische pand geïsoleerd te zijn. Eventueel is er aanvullende techniek nodig in de woning, zoals een kleine warmtepomp, om een hogere aanvoertemperatuur te bereiken. Bijvoorbeeld wanneer het monument het niet toelaat om nog meer te isoleren, en de aanvoertemperatuur van het warmtenet niet toereikend is voor deze isolatiestaat.

De warmtebron bepaalt veelal de warmtenettemperatuur, en is afhankelijk van beschikbaarheid in de buurt. Warmtenetten met duurzame bronnen zoals geothermie, biomassa of restwarmte zijn milieuvriendelijker dan systemen die afhankelijk zijn van fossiele brandstoffen. Een combinatie van bronnen is ook mogelijk. Ook de temperatuur van het warmtenet en warmteverlies door leidingen in de straat beïnvloed de mate van duurzaamheid. In het warmte-etiket rapporteren leveranciers de herkomst van de warmte en duurzaamheid van de bron per warmtenet.

Warmtepomp

Er bestaan veel verschillende types, die gebruik maken van verschillende warmtebronnen: de buitenlucht, de bodem of het (oppervlakte)water. Een warmtepomp onttrekt warmte uit dergelijke bronnen en verhoogt deze, met behulp van een beperkte hoeveelheid elektriciteit, tot een lage aanvoertemperatuur (30-55 °C). De isolatiestaat van het gebouw, alsmede het ventilatie- en afgiftesysteem, dienen hierop afgestemd te zijn. Dit kan je bijvoorbeeld toetsen door zelf een verwarmingstest te doen: Verwarmingstest: doe jij mee?. Mocht dit onvoldoende geborgd zijn, dan kan een hybride warmtepompopstelling een uitkomst bieden.

Bij een hybride opstelling wordt een warmtepomp gecombineerd met een andere techniek. Een veel gekozen combinatie is een warmtepomp met een gasketel. In deze situatie verzorgt de gasketel veelal het warm tapwater en zorgt de gasketel dat de ruimteverwarming in de koudste perioden voldoende is.

Biomassaketel en pelletkachel

Houtstook is een van de oudste warmtebronnen die we kennen. In historische panden voelt het dan ook vaak logisch om hierop terug te grijpen. De pelletkachel is een duurzamer en schoner alternatief voor de open haarden en gewone houtkachels (en ook dan speksteen- en tegelkachels), mits er niet meer gestookt gaat worden dan voorheen. Dit komt door de schonere en efficiëntere verbranding van houtpellets, korrels van geperst hout. Dergelijk systeem verwarmt meestal één kamer. Maar er zijn ook mogelijkheden om de pelletkachel hybride te schakelen met de centrale verwarming. Houd in je stookgedrag rekening met de Stookwijzer.

Een biomassaketel is een alternatief voor je cv-ketel. In tegenstelling tot de pelletkachel is dit systeem meer geschikt voor de centrale verwarming én warm water. Een biomassaketel wordt ook wel pelletketel of pellet cv-ketel genoemd. Er bestaan veel verschillende biomassaketels, die gevarieerd gebruik maken van houtpellets, houtsnippers (chips), hele houtblokken of zelf snoeiafval. Met name in buitengebieden en landgoederen waar houtresten uit onder andere het landschapsbeheer voortvloeien kan een biomassaketel interessant. Maar wees je bewust van de gezondheids- en klimaateffecten van deze vormen van verwarmen. Een (hybride) warmtepomp blijft een schoner en duurzamer alternatief.

Warm tapwater

In sommige gevallen zijn aanvullende toepassingen nodig om de warm tapwatervoorziening te verduurzamen. Voor deze voorziening zijn grofweg twee categorieën te onderscheiden: doorstroomtoestellen en voorraadtoestellen.

Bij een doorstroomtoestel wordt het water verwarmd terwijl het door het toestel stroomt, er vindt dan geen opslag plaats. Doorstroomtoestellen hebben weinig ruimte nodig, maar zijn vaak minder efficiënt in de warmteproductie dan voorraadtoestellen. De traditionele cv-ketel is hier een bekend voorbeeld van. Maar er bestaan ook elektrische varianten.

Bij een voorraadtoestel wordt het water opgeslagen in een geïsoleerd boilervat en op relatief constante temperatuur gehouden. Een boilervat heeft juist het nadeel van grotere stilstandsverliezen, in vergelijking met doorstroomtoestellen. Er zijn uiteenlopende type boilers: zonneboiler, warmtepompboiler, elektrische boiler en close-in boiler.

De duurzaamste keuze in warm tapwatervoorziening is sterk afhankelijk van het gebruikersprofiel en comfortwens. Zo behoeft een volledig elektrische warmtepomp veelal een boilervat. Maar als de transport- en stilstandsverliezen bijvoorbeeld niet opwegen ten opzichte van de het beperkt warm tapwatervraag, dan kan er bewust gekozen worden voor een decentrale voorziening, zoals een close-in boiler of een doorstroomtoestel.

Bewuste warmtevraag

De hedendaagse comfortstandaard is sterk veranderd. Doordat we beter isoleren is het makkelijker geworden om meer, vaker of langer te verwarmen. Dit geeft ons veel vrijheid, om ruimtes seizoen onafhankelijk te benutten. Waar we vroeger, vaak uit noodzaak gedreven, slim gebruik maakte van compartimenten, bezonning en comfortverhogende maatregelen, kiezen we tegenwoordig voor gemak. Zo zal een beter geïsoleerde woning sneller verleiden om de thermostaat hoger te zetten of meer ruimtes te verwarmen. Niet uit kwade wil, maar omdat aandacht verslapt.

Juist in oude gebruiken en gewoonten liggen wijsheden verborgen voor een duurzaam stookgedrag. Maak gebruik van de oorspronkelijke compartimenten en bestaande comfortverhogende elementen zoals vloerkleden, ensuitedeuren en raamluiken. Onderschat daarbij niet de kracht van het lichaam als warmtebron. Door gebruik te maken van huisschoenen en warme kleding kan de thermostaat een paar graden lager. Behalve energiebesparing draagt dit ook bij aan positieve gezondheidseffecten. Beweeg met de seizoenen mee en benut warmte en warm tapwater met aandacht, op het juiste moment en op een bewuste plek, in plaats van een vanzelfsprekendheid.

Nieuw ontmoet oud

Verwarming in historische gebouwen vraagt om een zorgvuldige balans tussen behoud van monumentale waarden, thermisch comfort en energiegebruik. Wees terughoudend en probeer bewust en doelgericht comfort te leveren. Door eerst de historische verwarmingsprincipes en -gebruiken van het monument te begrijpen en waar mogelijk te herstellen, kunnen aanvullende hedendaagse systemen op een respectvolle manier worden geïntegreerd.

De impact van de verschillende hedendaagse verwarmingssystemen op een monument zijn inzichtelijk gemaakt in een set van elf Techniekkaarten Warmte. Elke kaart beschrijft het werkingsprincipe, ruimtebeslag, technische aandachtspunten, monumentale aandachtspunten en ontwerptips. Het monument is daarbij altijd leidend in de positionering van opwekkers, leidingwerk, afgiftesystemen en warmtapwatertechnieken. Behalve de positionering is het essentieel om tijdens het ontwerpproces aandacht te besteden aan de visuele gevolgen, zoals dimensies, vormgeving, kleurstelling en materiaalkeuze.

De integratie van hedendaagse verwarmingstechnieken vraagt om een zorgvuldig ontwerp. Alvorens grote installatietechnische ingrepen te plegen, loont het om zo optimaal mogelijk te isoleren. De monumentale waarde zijn hierin altijd leidend. Op basis van de isolatie- en ventilatiestaat kan een verwarmingsconcept afgestemd worden op historische karakteristieken van het gebouw, alsmede de lokale Transitievisie Warmte.

Instructievideo's

In de onderstaande video's wordt allereerst uitgelegd wat de afwegingen zijn voor verwarmen met lage temperatuur en met hoge temperatuur. In de tweede video wordt dieper ingegaan op de vraag of het historische gebouw geschikt is om aardgasvrij verwarmd te worden. In de derde video passeren verschillende type aardgasvrije verwarmingssystemen de revue.