Elektrische boiler

In de jaren 60 t/m 70 waren er heel veel elektrische boilers in ons land. Toen het aardgas zijn intrede deed, werden deze vervangen door geisers, gasboilers en combiketels.  Inmiddels zijn we aangeland in 2016 en wordt het gebruik van aardgas niet meer aanbevolen. Nieuwbouwwijken worden gerealiseerd zonder aardgasaansluiting. Dus.. de elektrische boiler komt langzaam weer terug in het land.  Beter is het natuurlijk om dit via het warmtepompprincipe te doen met een warmtepompboiler, of met een voorgeschakelde zonneboiler of PV-boiler. Maar ook elektrische boilers zijn weer in trek.

 

Elektrische boilers zijn er in vele inhoudsmaten, afmetingen en vormen.  Ze zijn liggend, staand en hangend verkrijgbaar. Het is een voorraadvat met een elektrisch element erin.  Je zou kunnen zeggen een ‘dompelaar in een bak met water’.  Er zijn kant-en-klare boilers met een ingebouwd element erin, maar je kunt ook een boilervat nemen dat diverse hydraulische aansluitingen heeft, bijvoorbeeld 2” binnendraad, en daar een element inschroeven om zodoende zelf je elektrische boiler te bouwen.  De elektrische voeding van het element dient te worden geschakeld met een regelthermostaat en vergrendelende maximaalthermostaat. Ze zijn verkrijgbaar in 230 Volt en in 3-fase-installaties, 3 x 400 Volt uitvoering.  Er zijn er met 1 element, maar er zijn er ook met meerdere elementen. Het is maar net hoeveel voorraad nodig is en hoe snel deze weer warm moet zijn.

 

Een elektrisch element wordt ook wel ‘elektrische weerstand’ genoemd. Deze elementen zijn er in diverse afmetingen en vermogens.

Bij zo’n element gelden de formules uit de elektrawereld 

P = U x I en U = I x R
(Een element is een weerstand; er is geen cosinus phi nodig dan)

Waarbij:

• P is het vermogen in Watt
• U is de spanning in Volt
• I is de stroom in ampère
• R is de weerstand in Ohm

Vraag: Ik heb een elektrisch element van 3000 Watt (is 3 kW) voor 230 Volt. Wat is de stroom die gaat lopen en wat is de weerstand van het element?

Uitkomst: P = U x I, dus 3000 Watt = 230 Volt x I  

JE wordt dus 13,04 Ampère
Dan U = I x R, dus 230 Volt = 13,04 Ampère x R  

= R wordt dus 17,63 Ohm.  Er kan dus vrij snel worden gemeten of een element goed is of niet.

Nog 'n vraag als voorbeeld: stel dat ik een element heb van 20 Ohm, hoeveel vermogen is dit bij 230 Volt?
U = I x R, dus 230 = I x 20, dat geeft dus I = 11,5 Ampère.
Vervolgens P = U x I, P = 230 x 11,5 = 2645 Watt, ofwel 2,64 kW
Stel nu dat volgens de fabrikant het element ook geschikt is voor 400 Volt.
Dan wordt het verhaal:
U = I x R, dus 400 = I x 20, dat geeft dus I = 20 Ampere
P = U x I (bij elementen) P = 400 x 20 = 8000 Watt, ofwel 8 kW!

Er zijn in de praktijk ook grotere boilers waarbij middels een schakeling tussen 230 Volt en 400 Volt, dus 2 trappen in vermogen, te maken zijn. Als je dan ook nog meerdere verschillende elementen toepast die alle kunnen wisselen tussen 230 Volt en 400 Volt, dan kun je dus het vermogen steeds naar wens aanpassen.

 

Een afbeelding van een los element:

Een elektrische boiler moet dus minimaal een regel- en een vergrendelende maximaalthermostaat hebben.
Dit mag ook een gecombineerde (2 in een huis zijn)
De regel thermostaat schakelt het element bijvoorbeeld onder de 63 °C aan en bij 65°C uit. Als de regelthermostaat dienst weigert, schakelt de maximale thermostaat bij 90 °C (of max. 110°C) het element alsnog uit en vergrendelt dan de stroomtoevoer pas Na het indrukken van de ontgrendelknop kan de boiler weer in werking komen.

Hieronder een schema van een 230 Volt boiler.  Bij grotere 3 x 400 Volt boilers schakelt men alle 3 de fasen uit/aan. Dit kan door een meerpolige thermostaat of met magneetschakelaars/relais.

• Werking capillair: In een buisje zit een vloeistof of gas die bij verwarmen uitzet. Door de uitzetting wordt via de holle draad in de thermostaat mechanisch een veertje omgedrukt, welke dan het contact schakelt. Als de capillair weer kouder wordt, zal het veertje het contact weer terug laten komen.
• Voordeel: De elektrische boiler is een vrij simpel te installeren toestel (geen gasaansluiting). Met goede isolatie kent het ook weinig stilstandsverlies.
• Nadeel: De energiekosten (in euro) zijn meer per liter te verwarmen water t.o.v. aardgas. (zie ook onze pagina rekenen)

 

Zet de boilerthermostaat bij voorkeur op 65°C, en niet hoger. Zo voorkom je verkalking van het elektrische element.

Een elektrisch element is door een vakman makkelijk te vervangen; alleen de boiler moet natuurlijk 'afgetapt' worden voor deze klus.  Spoel na het vervangen van het element de boiler even goed door om te voorkomen dat er lucht in het vat blijft zitten. 

 

Voorbeeld doorsnede van een elektrische boiler:

 

Enkele varianten van elektrische boilers:

Bovenstaand: Dit is een zgn. Tank-in-Tank-systeem.  In de buitenste tank zit systeemwater of cv-water. Aan de aansluiting die rechts zit, kan een cv-ketel, warmtepomp of ander toestel worden aangesloten om zodoende de boiler ook te kunnen verwarmen. Dit is echter niet noodzakelijk. Wel moeten natuurlijk een overstort en een expansievat op het systeemwater worden aangesloten bij een 'standalone'-bedrijf.

Bovenstaande afbeelding: het elektrische element van de boiler zit rechtstreeks in het tapwater. Dit wordt ook wel 'nat element' genoemd. Deze vorm komt het meest voor bij kleinere (tot 200 liter) elektrische boilers.

Bovenstaande afbeelding toont een elektrische boiler met een zogenaamd 'droog element'. Het element zit in een metalen koker. De koker wordt verwarmd door het element en draagt op haar beurt de warmte over naar het tapwater.
Dit type komt minder vaak voor. Voordeel: Het element kan worden vervangen zonder dat er afgetapt hoeft te worden.
Nadeel: Doordat de warmte 2 keer moet worden overgedragen, is het rendement iets minder gunstig dan bij een 'nat element'.

Bovenstaande elektrische boiler heeft een ingebouwde spiraal voor zonne-energie. Op de spiraal kunnen thermische zonnecollectoren worden aangesloten. Als de zon voldoende energie levert, hoeft het element minder bij te komen voor verwarming.    Natuurlijk zijn er meer mogelijkheden dan bovenstaande 4 afbeeldingen. Denk alleen maar aan combinaties: droog element met zonne-spiraal, tank-in-tank met zonnespiraal en elektrisch element, tank-in-tank met cv-ketelaansluiting, zonaansluiting en elektrisch element, enz.   Er zijn vele wegen die naar Rome leiden.