Gas eruit: zo verwarmen we onze woning en maken we warm water
Onze woning heeft geen gasaansluiting meer.
Dat betekent dat niet alleen koken elektrisch gebeurt, maar ook het verwarmen van de woning en het maken van warm water. Daarvoor gebruiken we een combinatie van airco’s, infraroodpanelen, een elektrische boiler en zonnepanelen.
Die combinatie is niet ontstaan vanuit het idee dat één apparaat alles moet overnemen.
Ik zie de verschillende technieken juist als onderdelen met ieder een eigen sterke en zwakke kant. De airco’s zijn geschikt voor het verwarmen van volledige ruimtes. De infraroodpanelen kunnen gericht warmte geven op een vaste plek. De boiler maakt warm water en de zonnepanelen leveren een deel van de elektriciteit die daarvoor nodig is.
De volgende stap is zorgen dat die onderdelen niet alleen aanwezig zijn, maar ook rekening met elkaar houden.
Gas verwijderen betekent meer dan een cv-ketel uitzetten
Bij een traditionele woning zijn verwarming en warm water vaak grotendeels gekoppeld aan dezelfde cv-ketel.
Wanneer gas verdwijnt, worden die functies verdeeld over verschillende elektrische apparaten.
In onze situatie betekent dit:
- de airco’s verzorgen het grootste deel van de ruimteverwarming;
- infraroodpanelen kunnen lokaal extra comfort geven;
- de elektrische boiler verzorgt het warme water;
- zonnepanelen leveren een deel van de benodigde elektriciteit;
- Home Assistant houdt de verschillende systemen bij elkaar.
Daardoor ontstaat een andere manier van denken.
Bij gas keek ik vooral naar hoeveel kubieke meter er werd gebruikt. In de huidige situatie is niet alleen het totale elektriciteitsverbruik belangrijk, maar ook wanneer verschillende apparaten tegelijkertijd vermogen vragen.
Een airco, boiler, wasmachine en infraroodpaneel kunnen afzonderlijk prima werken. Wanneer ze allemaal op hetzelfde moment inschakelen, wordt het een ander verhaal.
Airco’s als primaire verwarming
De airco’s zijn bij ons niet alleen bedoeld om in de zomer te koelen.
Ze worden ook gebruikt om de woning te verwarmen.
Een airco werkt tijdens het verwarmen als een lucht-luchtwarmtepomp. Hij zet elektriciteit niet rechtstreeks één-op-één om in warmte, maar haalt ook warmte uit de buitenlucht en verplaatst die naar binnen.
Daardoor kan een airco meer warmte leveren dan de hoeveelheid elektriciteit die hij zelf gebruikt.
Dat maakt de airco in veel situaties geschikter voor structurele ruimteverwarming dan een gewoon elektrisch verwarmingselement.
In de woning zijn drie klimaatzones:
- de begane grond;
- de eerste verdieping;
- de zolder.
Iedere zone heeft een eigen regeling en een eigen temperatuurdoel.
De airco’s werden al vanaf het begin aangestuurd met externe temperatuursensoren. De interne sensor hangt hoog aan de wand en geeft niet altijd een representatief beeld van de temperatuur op de plek waar wij daadwerkelijk zitten.
De eerdere thermostaatregeling werkte met een marge van een halve graad.
Bij verwarmen ging de airco door tot een halve graad boven de ingestelde temperatuur. Bij koelen ging hij door tot een halve graad onder het doel.
Dat werkte prima als losse regeling. De optimalisatie zit nu vooral in het combineren van meerdere meetwaarden en het laten samenwerken van de verschillende verdiepingen en andere apparaten.
Niet iedere ruimte reageert hetzelfde
Een woning warmt niet overal even snel op.
De begane grond heeft een andere inhoud, indeling en gebruiksduur dan de slaapkamer of zolder. Ook open deuren, zonlicht en de buitentemperatuur hebben invloed.
Daarom wil ik niet alleen weten of een ruimte te koud is.
Ik wil uiteindelijk ook weten:
- hoe snel de ruimte normaal opwarmt;
- hoe snel de temperatuur weer daalt;
- hoeveel invloed de buitentemperatuur heeft;
- hoelang vooraf de airco moet starten;
- hoeveel ruimte er is om tijdelijk terug te schakelen;
- of een andere warmtebron lokaal verstandiger is.
Op de begane grond gebruik ik bovendien meerdere klimaatsensoren. De woonkamer en keuken vormen samen een grotere leefzone, maar de temperatuur kan per meetpunt verschillen.
Door bijvoorbeeld het gemiddelde van de woonkamer en keuken te gebruiken, krijgt de regeling een representatiever beeld dan wanneer één sensor alles bepaalt.
De rol van infraroodpanelen
Naast de airco’s zijn er verschillende infraroodpanelen aanwezig.
Onder andere bij:
- de bank;
- de eettafel;
- het kantoor;
- de slaapkamer;
- de kinderkamer;
- de badkamer.
Een infraroodpaneel werkt anders dan een airco.
Het zet de gebruikte elektriciteit vrijwel volledig om in warmte. Dat omzettingsrendement is hoger dan bij een cv-installatie, waar onder andere ketel- en leidingverliezen optreden.
Dat betekent alleen niet automatisch dat infrarood altijd goedkoper is.
Een airco kan als warmtepomp uit dezelfde hoeveelheid elektriciteit meer warmte halen. Voor het structureel verwarmen van een volledige kamer ligt de airco daarom meestal meer voor de hand.
De interessante kracht van infrarood zit voor mij ergens anders: lokale comfortwarmte.
Moet de hele kamer warmer?
Stel dat we maar kort aan de eettafel zitten.
Dan kan ik de volledige benedenverdieping warmer laten worden. Maar ik kan ook gericht warmte geven op de plek waar we daadwerkelijk zitten.
Een infraroodpaneel verwarmt niet eerst alle lucht in de ruimte. De stralingswarmte wordt directer ervaren door mensen en oppervlakken in het bereik van het paneel.
Daardoor kan het interessant zijn voor:
- een vaste zitplek;
- een werkplek;
- kort badkamergebruik;
- een ruimte die maar tijdelijk bezet is;
- een situatie waarin de centrale ruimtetemperatuur al bijna goed is.
De eerlijke vraag is daarom niet:
Is infrarood beter dan een cv-ketel of airco?
De betere vraag is:
Welke vorm van verwarmen past het beste bij deze ruimte, deze plek en dit gebruiksmoment?
Voor langdurige warmtevraag zal de airco vaak logischer zijn. Voor twintig minuten lokale warmte kan een infraroodpaneel juist interessant zijn.
Dat wil ik uiteindelijk niet alleen op gevoel bepalen, maar ook met praktijkdata vergelijken.
Infrarood slim aansturen
Op dit moment kunnen de infraroodpanelen worden geschakeld, maar het uiteindelijke doel gaat verder dan alleen aan en uit.
De regeling moet per paneel rekening kunnen houden met:
- aanwezigheid in de betreffende ruimte of zone;
- de lokale temperatuur;
- de gemiddelde temperatuur van de ruimte;
- de actuele status van de airco;
- de verwachte gebruiksduur;
- de actuele zonneproductie;
- de belasting op de netaansluiting;
- andere apparaten die al actief zijn.
Wanneer niemand op kantoor zit, hoeft het infraroodpaneel daar niet automatisch aan.
Wanneer de volledige woonkamer duidelijk te koud is, kan de airco beter de structurele warmtevraag oplossen.
Wanneer de ruimte bijna op temperatuur is en alleen de plek bij de eettafel bezet is, kan lokaal infrarood juist een goede aanvulling zijn.
De badkamer als aparte situatie
De badkamer is een logisch voorbeeld van een ruimte die niet de hele dag warm hoeft te zijn.
Een infraroodpaneel kan daar gericht worden gebruikt rond het moment waarop iemand de badkamer gebruikt.
De regeling kan later bijvoorbeeld kijken naar:
- aanwezigheid;
- het tijdstip;
- de temperatuur in de badkamer;
- een actieve douchestatus;
- de maximale gewenste looptijd.
Het paneel hoeft dan niet urenlang aan te staan. Het levert vooral warmte wanneer die daadwerkelijk wordt ervaren.
Daarbij kan de mechanische ventilatie tegelijkertijd reageren op douchen en stijgende luchtvochtigheid.
De oude ventilatiebox is technisch niet bijzonder modern, maar de aansturing is inmiddels wel slimmer. Sinds de ventilatie automatisch reageert op het douchen, heb ik geen beslagen spiegel meer gehad.
Warm water uit een elektrische boiler
Voor warm water gebruiken we een elektrische boiler van 150 liter.
De boiler wordt verkocht als een slim apparaat.
Hij heeft:
- wifi;
- tijdschema’s;
- bediening via een app;
- een boostfunctie;
- een vakantiestand.
Wat hij niet heeft, is inzicht in de rest van de woning.
De boiler weet niet:
- hoeveel elektriciteit de zonnepanelen produceren;
- hoeveel vermogen er op dat moment al wordt gebruikt;
- of de wasmachine straks moet starten;
- hoe snel het water in onze situatie afkoelt;
- wanneer wij waarschijnlijk warm water nodig hebben;
- hoelang hij kan wachten zonder onder de minimumtemperatuur te komen.
Ook is de boiler niet zelflerend.
Zijn eigen tijdschema voert vooral vaste opdrachten uit. Het schema begrijpt niet waarom een bepaald tijdstip gunstig of ongunstig is.
De boiler als thermische opslag
Warm water kan energie tijdelijk vasthouden.
Daarom behandel ik de boiler deels als een thermische accu.
Wanneer voldoende zonneproductie beschikbaar is, kan het water naar een hoger temperatuurdoel worden verwarmd. De opgewekte energie wordt dan niet teruggeleverd, maar opgeslagen als warmte die later kan worden gebruikt.
Daarbij werk ik met verschillende grenzen.
Er is:
- een normaal temperatuurdoel;
- een hoger doel bij gunstige zonneproductie;
- een minimumtemperatuur om voldoende warm water beschikbaar te houden.
De boiler mag wachten wanneer het water nog warm genoeg is en later een gunstiger laadmoment wordt verwacht.
Hij moet juist eerder starten wanneer de temperatuur te laag dreigt te worden of wanneer er een duidelijke warmwaterbehoefte aankomt.
Home Assistant kan niet met zekerheid voorspellen wanneer wij gaan douchen. Het kan wel actuele waarden, bekende opwarmtijd, afkoelsnelheid, tijdstippen en historische patronen combineren.
Daarmee komt de regeling veel dichter bij een nuttige planning dan het vaste tijdschema van de boiler zelf.
Zonnepanelen maken planning belangrijker
De zonnepanelen produceren niet de hele dag hetzelfde vermogen.
De productie verandert door:
- het tijdstip;
- het seizoen;
- bewolking;
- temperatuur;
- schaduw;
- weersomstandigheden.
Daarom is “zet de boiler aan wanneer de zon schijnt” geen volledige regeling.
Bij een korte zonnige piek wil ik niet dat de boiler direct aanspringt om bij de volgende wolk weer te stoppen.
De regeling gebruikt daarom onder andere:
- een minimale hoeveelheid overschot om te starten;
- een bevestiging dat het overschot lang genoeg aanwezig is;
- een minimale draaitijd;
- een lagere grens om na de start door te mogen draaien;
- een minimale pauze voordat opnieuw gestart wordt.
Een klein deel netafname kan daarbij soms acceptabel zijn wanneer de boiler daardoor een stabiele verwarmingscyclus kan afronden.
Het doel is niet om iedere seconde exact nul watt van het net te gebruiken.
Het doel is om de beschikbare zonne-energie praktisch en zonder onnodig schakelen te benutten.
Alles deelt dezelfde aansluiting
Doordat verwarming, warm water en andere apparaten elektrisch zijn, delen ze dezelfde aansluiting.
Dat maakt centrale coördinatie belangrijk.
Wanneer de boiler ongeveer 2,4 kW gebruikt en tegelijkertijd een wasmachine, vaatwasser, infraroodpaneel en meerdere airco’s actief zijn, kan de totale vraag snel oplopen.
De Energy Manager moet daarom uiteindelijk kunnen bepalen:
- welk apparaat direct moet draaien;
- welk apparaat kan wachten;
- hoeveel flexibel vermogen beschikbaar is;
- welke comfortgrenzen gelden;
- welk programma al loopt en niet meer mag worden onderbroken.
Een wasmachine of vaatwasser mag vóór de start wachten op een gunstig moment.
Zodra het programma loopt, blijft de stroom erop.
Vanaf dat moment kunnen juist andere flexibele apparaten tijdelijk ruimte maken. De boiler kan wachten zolang de warmwatervoorraad voldoende is. Een infraroodpaneel kan tijdelijk uit. Een airco kan binnen ingestelde of later geleerde comfortmarges terugschakelen.
Geen apparaat is altijd de winnaar
Ik wil niet vooraf bepalen dat één verwarmingsvorm altijd de beste is.
De airco is meestal efficiënt voor structurele ruimteverwarming.
Infrarood kan interessant zijn voor lokale en tijdelijke comfortvraag.
De boiler kan zonnestroom opslaan als warmte, maar moet ook voldoende warm water blijven leveren.
De zonnepanelen verlagen het energiegebruik uit het net, maar produceren niet altijd op het moment waarop de vraag ontstaat.
Daarom draait de optimalisatie vooral om samenwerking.
Niet:
Welk apparaat is het zuinigst?
Maar:
Welk apparaat past op dit moment het beste bij de vraag, de omstandigheden en het beschikbare vermogen?
Eerst de bestaande flexibiliteit gebruiken
Een thuisaccu kan later interessant zijn.
Voordat ik die stap zet, wil ik eerst weten hoeveel energie al op andere manieren kan worden verschoven.
Bijvoorbeeld door:
- de boiler op een gunstiger moment te verwarmen;
- witgoed rond zonneproductie te plannen;
- lokaal infrarood te gebruiken in plaats van een volledige ruimte extra te verwarmen;
- airco’s vooraf te laten beginnen;
- apparaten tijdelijk vermogen te laten delen;
- onnodige gelijktijdige belasting te voorkomen.
Een accu is uiteindelijk één manier om energie in de tijd te verschuiven.
Warm water, thermische massa, flexibele programma’s en lokale verwarming bieden ook vormen van flexibiliteit. Ze vervangen een thuisaccu niet volledig, maar kunnen wel invloed hebben op de capaciteit en investering die later werkelijk nodig is.
De volgende stap is de technische fundering
Om al deze onderdelen samen te laten werken, draait er meer dan alleen Home Assistant.
De basis staat op een Proxmox-server met verschillende virtuele machines en containers. Home Assistant, Node-RED, MQTT en Zigbee2MQTT hebben ieder een eigen rol binnen de infrastructuur.
In het volgende artikel laat ik zien hoe die technische basis is opgebouwd, waarom ik de onderdelen van elkaar heb gescheiden en hoe ze samen één automatiseringsplatform vormen.
Dit is een persoonlijk praktijkproject. Vanuit Floor-IT pas ik dezelfde manier van denken toe op IT, automatisering en slimme integraties voor bedrijven.