September 2021
Innovatieve douche-unit brengt energievraag drastisch omlaag
Woningcorporaties in Nederland voeren naar schatting jaarlijks circa 75.000 badkamerrenovaties uit. Door een speciale warmtewisselaar te combineren met een elektrische boiler, kan continu warm worden gedoucht zonder gebruik te maken van een cv-ketel of een warmtepomp. De multifunctionele energie-efficiënte douche-oplossing (MEED) Energeyser, zoals het douchesysteem is gedoopt, maakt de warmtapwaterbereiding niet alleen energiezuinig, maar ook gasloos.
Bij renovatieconcepten wordt nog relatief weinig aandacht besteed aan energiebesparing bij warmtapwaterbereiding. En dat is opmerkelijk want juist in gerenoveerde en dus goed geïsoleerde woningen is warm tapwater de grootste energieverbruiker. Om energiebesparing bij het douchen te realiseren zonder verlies van comfort is in het TKI-project MEED een geïsoleerde, gesloten douchecabine ontwikkeld met daarin geïntegreerd een hoog rendement warmtewisselaar waarmee tot 70 procent energiebesparing op douchen wordt bereikt. Warmterugwinning uit douchewater wordt al veel toegepast. Maar de efficiëntie bij ‘traditionele’ systemen ligt doorgaans op 40 tot maximaal 50 procent. En dit is het rendement van de warmtewisselaar. Het systeemrendement is beduidend lager. Door afkoeling van het douchewater door verdamping en afkoeling aan tegels, leidingverliezen en het niet optimaal aansluiten, gaat vaak de helft van het rendement verloren.
Bij de inmiddels gepatenteerde MEED Energeyser werkt het anders. Het is een complete douche-unit waarbij achter het paneel met mengkraan en glijstang een close-in boiler is geplaatst. Het water wordt voorverwarmd door het afgevoerde douchewater, waardoor de elektrische boiler betrekkelijk weinig energie nodig heeft. Door de geïsoleerde cabine koelt het douchewater maar minimaal af. Het warme douchewater wordt omhoog gepompt en langs een helixvormige warmtewisselaar geleid. Zo warmt het afgevoerde water het verse koude water uit het leidingnet alvast goed op. De verticaal geplaatste warmtewisselaar bestaat uit 36 meter enkelwandige koperen buis. Sinds eind vorig jaar mag een dergelijke wisselaar worden toegepast mits voorzien van een atmosferische onderbreking. ‘Door de tegenstroom, het turbulente contact en het enorme koperoppervlak kan meer dan 80 procent van de warmte uit het douchewater worden teruggewonnen,’ stelt Sikko Luinge van MEED Solutions. ‘Daardoor is maar weinig energie nodig om de kleine ΔT te overwinnen die nodig is om het water op de vereiste temperatuur te krijgen. Wat verder voor een belangrijk deel bijdraagt aan de hoge efficiëntie van het douchesysteem is dat de warmtapwaterbereiding bij het tappunt plaatsvindt. Warmteverliezen door lange leidingen zijn niet aan de orde. In de nieuwe Beng-regels hebben wij dan ook een afgifterendement van 1. Ter vergelijking, een warmtepomp heeft een afgifterendement van 0,86.‘
Het ruimtebeslag is beduidend kleiner, een voordeel dat zich met name in kleine appartementen zal laten gelden.
2,5 keer zuiniger
Even onder de douche springen kost al gauw 16 kW aan thermisch vermogen. Binnen enkele minuten, zodra het douchesysteem op temperatuur is, verbruikt deze slechts circa 4,6 kW. Vergeleken met een warmtepomp, zo blijkt uit onderzoek van TNO, bedraagt de besparing circa 20 procent. Dit komt omdat de stilstandsverliezen van de 10 liter boiler maar 18 W bedragen. Dat is veel lager dan het verlies van een groot 200 liter boilervat dat naast een warmtepomp staat. Luinge: ‘Een uur douchen bij een temperatuur van 40 °C vraagt afhankelijk van de koudwatertemperatuur een energie tussen de 4,6 en 4,9 kWh. Dat is pakweg 1 euro per uur douchen. Kom daar bij een warmtepomp of gasketel maar eens om. Ik durf te stellen dat het gebruik van de MEED Energeyser het verbruik van warm water in huis grofweg 2,5 keer zuiniger maakt dan het gebruik van een traditionele douche.’
Met een kleine bypass zijn ook de wastafels in de badkamer aan te sluiten en kunnen desgewenst de tappunten in de keuken van warm water uit het douchesysteem worden voorzien. Op die tappunten wordt veel minder warm water afgenomen in vergelijking met de douche. Corporatiewoningen en tiny houses hebben vaak alleen tappunten in de douche en keuken. Het vermogen van de boiler in de MEED Energeyser is in beginsel dan ook voldoende om ook die tappunten te bedienen. Daarmee wordt bij gasloos bouwen een warmtepompboiler overbodig en is het ruimtebeslag beduidend kleiner, een voordeel dat zich met name in kleine appartementen en tiny houses zal laten gelden. Vooral directies van vakantieparken hebben volgens Luinge om die reden belangstelling in het douchesysteem. De energiebesparing is door TNO berekend conform de NTA 8800 rekenmethode. Deze rekenmethode toonde aan dat het douchesysteem ten opzichte van een warmtepomp met buffervat een energiebesparing op warmtapwater van 20 procent oplevert. Deze energiebesparing wordt bereikt door de hoge mate van warmteterugwinning en de veel lagere stilstandsverliezen van de kleine 10 liter-boiler. Ten opzichte van elektrische boilers wordt zelfs een energiebesparing bereikt van 41 tot 62 procent. Op basis van investeringsramingen en energiekosten heeft TNO ook gekeken naar de totale kosten voor warmtapwater over een periode van tien jaar. Dan blijkt dat het douchesysteem voor zowel een vier- als een tweepersoonshuishouden de laagste kosten voor warm tapwater heeft.
Vergeleken met een warmtepomp bedraagt de besparing circa 20 procent
De Meed Energeyser kan bovendien warmtapwater leveren aan de wastafel in de badkamer en aan de keuken.
Drie woningtypes
Bij de ontwikkeling van het systeem binnen het TKI-project heeft TNO voor de drie verschillende woningtypes de warmtapwaterconcepten uitgewerkt; toepassing van de MEED Energeyser bij vervanging van elektrische boilers, toepassing in portiekflats en toepassing in eengezinswoningen. Voor alle drie de woningtypen is het douchesysteem een interessante oplossing. Voor wat betreft de vervanging bij elektrische boilers is een situatie in Zoetermeer beoordeeld. Corporatie Vidomes heeft in Zoetermeer een viertal (qua bouwtype vergelijkbare) flats in beheer met in totaal ruim 500 woningen. Deze woningen zijn momenteel voor de warmwatervoorziening uitgerust met een elektrische 120 liter boiler die in de keuken hangt. Om de gebruikskwaliteit van de woning te verhogen is eerder de mogelijkheid onderzocht om de boiler naar de berging te verplaatsen, maar vanwege de hoge kosten die dit met zich mee zou brengen was dit geen realistische oplossing. Hier is de MEED Energeyser een interessante oplossing, want naast de energie-efficiëntie is voor de plaatsing van het douchesysteem minder leidingwerk nodig. Bovendien kan het ook warmtapwater leveren aan de wastafel in de badkamer en aan de keuken.
TNO onderzocht ook de toepassing bij renovatie van portiekflats, zoals die in de Haagse wijk Moerwijk Oost. Veel van deze flats zijn eigendom van Vestia en de corporatie wil deze grondig renoveren. Jarenlang werden deze flats verwarmd door een moederhaard in de woonkamer en radiatoren in de overige kamers. De moederhaard is inmiddels verwijderd en vervangen door een cv-ketel in de keuken op de plaats waar zich oorspronkelijk de gasgeiser bevond. Bij de op handen zijnde renovatie zou warmtapwater bijvoorbeeld kunnen worden opgewekt met een ventilatie-warmteboiler. Nadeel van een dergelijk concept voor portiekwoningen is het relatief grote volume en daarmee gerelateerde ruimtegebruik van de 150 - 200 liter boiler en het elektrisch energiegebruik voor stilstandsverliezen. Omdat het appartementen betreft, kan de pijp-in-pijp douchewarmteterugwinning, die op de verdieping onder de badkamer wordt geplaatst, niet worden toegepast. Een andere optie is een douchegoot wtw; maar deze zijn vaak moeilijk in de vloer in te bouwen en hebben een beperkt rendement. Zeker in deze appartementen is het douchesysteem dus een interessante nieuwe mogelijkheid voor warmwaterbereiding, concludeert TNO. Een derde woningtype dat in het onderzoek betrokken werd, is de eengezinswoning. Daarvoor is nauw samengewerkt met Corporatie Groenwest in Woerden. Ongeveer 70 procent van het woningbestand van Groenwest bestaat uit eengezinswoningen en die wil de corporatie graag all-electric maken. Voor de warmtapervoorziening lopen verschillende pilots. Bij de renovatie worden 26 tot 28 pv-panelen op het dak geplaatst. Uitgangspunt is ook om de uitwisseling met het elektriciteitsnet te minimaliseren. In dit verband wordt geëxperimenteerd met lintverwarming in combinatie met PCM (phase change material) op de begane grond. Op de verdieping wordt met IR-panelen verwarmd.
Warmtapwaterbereiding vindt plaats met behulp van een warmtepomp met thermodynamische panelen. Voordeel van dergelijke panelen is dat ze vergeleken met een conventionele buitenunit geen geluidshinder veroorzaken. Wel nemen ze dakoppervlak in dat ten koste gaat van beschikbaar pv-oppervlak. Een andere oplossing is elektrische warmwaterbereiding in een compacte elektrische PCM-boiler. In de pilot bij GroenWest is het douchesysteem hierop aangesloten. Het douchesysteem is ook voor dit woningtype interessant, zo concludeert TNO, door het voordeel van de lagere stilstandsverliezen door een veel kleinere waterbuffer en door de warmteterugwinning. Hierdoor wordt een elektriciteitsbesparing van circa 20 procent behaald. Deze besparing is vervolgens ook in het kader van toekomstige aanpassingen van de huidige salderingsregeling van belang. Het systeem is daarom zowel qua energiebesparing als investering een interessant alternatief voor warmtapwaterbereiding.
Ruimteverwarming
Om de toepasbaarheid van het douchesysteem bij het all-electric renovatieconcept van GroenWest te beoordelen, is het tevens van belang om de kosten van de installatietechniek voor de ruimteverwarming mee te nemen. In de berekening gaan de onderzoekers van TNO uit dat de investering voor een bodemwarmtepomp inclusief installatie circa 12.500 euro bedraagt. Aangenomen wordt dat de warmtevraag van de gerenoveerde woning 4.000 kWh per jaar bedraagt. Bij een COP van 4 voor ruimteverwarming en een COP van 2,4 voor warmtapwater is jaarlijks zonder douche-wtw 3.200 kWh elektrische energie vereist voor een vierpersoonshuishouden. Om dit op te wekken is een investering in pv-panelen van circa 3.500 euro nodig. De totale investeringskosten komen daarmee op 16.000 euro. Het alternatieve renovatiepakket, de MEED Energeyser (circa 4.000 euro) in combinatie met elektrische ruimteverwarming (circa 4.000 euro) vereist 5.818 kWh elektrische energie per jaar. Om dit op te wekken is een investering in pv-panelen van circa 6.000 euro noodzakelijk. De totale investeringskosten bedragen dan 14.000 euro. Conclusie is dat met name in goed geïsoleerde woningen met een lage warmtevraag het douchesysteem in combinatie met elektrische verwarming en pv-panelen een aantrekkelijk alternatief is. TNO stelt ook vast dat het douchesysteem naast bij renovatie ook bij uitstek geschikt is voor toepassing in nieuwbouwwoningen met een lage warmtevraag voor ruimteverwarming of aangesloten op een LT-warmtenet. Voor deze woningen die in de toekomst veel meer dan nu voor zullen komen, is een warmtepomp een relatief dure investering. Ook vereist een dergelijke warmtepomp met bijbehorend opslagvat voor warmtapwater een ruimtebeslag van circa 1,5 m2. Het douchesysteem kan met name in kleine woningen relatief veel ruimtewinst opleveren.
De douches zijn inmiddels geïnstalleerd in tientallen woningen van zowel corporaties als particulieren
Twee uitvoeringen
MEED Solutions uit Nijkerk biedt het douchesysteem aan in twee uitvoeringen. De Energyser Console is een complete douche-unit en is ontworpen voor toepassing in de renovatiemarkt. De console laat zich op de bestaande vloer monteren. De unit bestaat uit douchevloer, achterwanden, douchecabine, plafond, thermostaatkraan en glijstangset. Alle installatietechniek is in de unit geïntegreerd. Voor nieuwbouw en transformatiebouw is de Energeyser Frame ontwikkeld. Het principe van beide uitvoeringen is hetzelfde, maar de techniek is op een andere manier weggewerkt. Bij de Frame-uitvoering is er ook nog keuze in twee verschillende vermogens. Een kleine 10 liter boiler met 6 kW thermisch vermogen en een grote 45 liter boiler met 2,6 kW vermogen. Bij de uitvoering met een boiler van 10 liter van 6 kW kan onafgebroken worden gedoucht. De console vereist wel een 2 x 16 A aansluiting en een perilex stekker. In de 10 liter boiler zitten twee thermische elementen van elk 3 kW. In het grote boilervat van 45 liter zit één thermisch element.
Bij de uitvoering met 45 liter boiler met 2,6 kW vermogen is de doucheduur beperkt tot circa 40 minuten. Maar dat is voldoende voor een tweepersoonshuishouden. Voordeel is dat deze boiler op 1 x 16 A kan worden aangesloten, met een gewone 230 V-stekker. De douches zijn inmiddels geïnstalleerd in tientallen woningen van zowel corporaties als particulieren. Ook zijn er douches geplaatst in vakantieparken en hotels. In Den Bosch zijn de douches geplaatst in een voormalig verzorgingshuis dat getransformeerd is in een appartementencomplex. Deze appartementen zijn voor de warmwatervoorziening uitsluitend aangewezen op de MEED Energeyser.
Plug & play
Het inmiddels voor Beng gecertificeerde doucheconcept is voorzien van een legionellabeveiliging. De wisselaar heeft een inhoud van meer dan 1 liter. Drie kwartier na de laatste douchebeurt wordt het systeem automatisch doorgespoeld met koud water om de warmtewisselaar af te koelen. De boiler blijft wel op 65 °C.
Tekst: Mari van Lieshout
Fotografie: Herbert Wiggerman