Gasverbruik in de winter

published 2023-06-09 — category misc

Ons appartement wordt verwarmd met aardgas, maar in de komende jaren zullen we moeten overstappen op een andere warmtebron. Is een warmtepomp geschikt voor ons huis? Hoeveel vermogen hebben we dan nodig? Is het huis voldoende geisoleerd, of moet dat eerst nog verbeterd worden?

We kunnen dat vragen aan een energieadviseur (dat gaan we ook doen), maar die werkt met een rekenmodel dat gebruik maakt van allerlei aannames en schattingen. In plaats van schatten, wil ik proberen om het warmtegebruik zelf te meten.

In de winter van 2022/2023 heb ik de binnen- en buitentemperatuur en het dagelijks gasverbruik bijgehouden. Door die gegevens te combineren, probeer ik in te schatten hoeveel warmte er gebruikt is, en hoeveel warmte er tijdens een koude winter nodig kan zijn.

Gegevens

Ik lees verbruiksgegevens via de P1 poort van de slimme elektriciteitsmeter. Daarmee bepaal ik per dag hoeveel elektriciteit (kWh) en hoeveel gas (m3) er verbruikt is.

In de woonkamer en een 2e kamer heb ik draadloze temperatuursensors neergezet. Daarvan wordt een paar keer per dag de temperatuur uitgelezen. Op die manier bepaal ik per dag de gemiddelde temperatuur in huis.

Tot slot verzamel ik gegevens van de website van een weerstation in de buurt. Daarmee bepaal ik de gemiddelde buitentemperatuur per dag, en ook de gemiddelde sterkte van de zonnestraling (Watt per m2). Van een aantal dagen bleek ik de temperatuur niet goed te hebben opgeslagen. Voor deze ontbrekende dagen heb ik gebruik gemaakt van gegevens van het KNMI.

Gasverbruik en graaddagen

Als het buiten koud is, verbruikt de verwarming meer gas. Omdat de éne winter kouder is dan de andere winter, kun je uit het gasverbruik op zichzelf niet veel conclusies trekken tenzij je weet hoe koud het geweest is.

Een veelgebruikte methode is het berekenen van graaddagen. Daarvoor bepaal je eerst van elke dag de gemiddelde temperatuur (gemiddeld over de dag en nacht). Per dag neem je het verschil tussen de gemeten temperatuur en een referentietemperatuur, meestal 18 °C. Als bijvoorbeeld op een bepaalde dag de gemiddelde temperatuur 11 °C is, dus 7 graden lager dan 18 °C, dan heeft die dag 7 graaddagen. Voor alle dagen in een bepaalde periode tel je de graaddagen bij elkaar op. Een variant hiervan is gewogen graaddagen, maar die gebruik ik niet.

Als stookseizoen ga ik uit van de periode 1 oktober 2022 t/m 31 maart 2023. Als referentie neem ik 17 °C in plaats van 18 °C omdat we de thermostaat tegenwoordig lager zetten. Ik kom dan uit op 1704 graaddagen voor deze periode.

Ons gasverbruik in dezelfde periode was 392 m3. Dat komt uit op 0.23 m3 per graaddag.

Om gas te besparen hebben we wel een beetje valsgespeeld: De thermostaat in de woonkamer stond op 17.5 °C, maar sommige andere kamers werden kouder dan 16 °C. Ventilatieroosters hielden we zoveel mogelijk dicht (meestal wordt geadviseerd om die open te laten).

Onderstaande grafiek toont het gasverbruik en aantal graaddagen per dag. Er is duidelijk een samenhang tussen gasverbruik en graaddagen. Maar de twee lijnen verschillen nog behoorlijk van elkaar, wat erop wijst dat een deel van het gasverbruik nog onverklaard is.

gasverbruik vs graaddagen

Thermisch model

Om een nauwkeurige schatting te maken, gebruik ik een thermisch model van het huis. Het model bepaalt voor elke dag de hoeveelheid warmte die het huis binnenkomt, de hoeveelheid warmte die het huis uitgaat, en de hoeveelheid warmte die in het huis is opgeslagen.

Kleine waarschuwing: Ik heb geen verstand van verwarmingstechniek, gebouwen en isolatie. Ik heb mijn best gedaan om alles netjes uit te rekenen, maar het is best mogelijk dat ik verkeerde aannames gebruik en verkeerde uitkomsten krijg.

thermisch model

  • Gasverbruik reken ik om van m3 naar energie op basis van de calorische bovenwaarde van nederlands aardgas: 35.17 MJ/m3. Daarbij neem ik aan dat de CV ketel 95% efficient is.
  • Elektriciteitsverbruik reken ik mee omdat elektrische apparaten warmte afgeven in huis. Voor de meeste apparaten is dat weinig, maar bijvoorbeeld de oven kan behoorlijk wat extra warmte in huis brengen.
  • Als de zon schijnt, warmt het huis snel op, zelfs in de winter. Daarom neem ik de stralingssterkte van de zon mee als warmtebron. De omrekenfactor daarvoor leid ik af uit de best mogelijke match tussen model en meetwaarden.
  • Ik neem aan dat warmteverlies proportioneel is met het verschil tussen binnentemperatuur en buitentemperatuur. Hoe kouder het buiten is, hoe meer warmte weglekt uit het huis. De omrekenfactor is de warmtegeleiding in Watt per graad. Deze leid ik af uit de match tussen model en meetwaarden.
  • Als we de thermostaat tijdelijk een graadje hoger zetten, gebruikt de CV ketel extra gas om het huis op te warmen. Uit de gemeten binnentemperatuur en het gasverbruik schat ik hoeveel warmte er in huis is opgeslagen (in de temperatuur van de lucht en de muren).

Onderstaande grafiek toont de overeenkomst tussen de hoeveelheid warmte die volgens het model in het huis instroomt, en de hoeveelheid warmte die weglekt of tijdelijk in huis wordt opgeslagen. Er zijn nog steeds verschillen tussen de twee lijnen, maar die zijn een stuk kleiner dan de verschillen in de vorige grafiek. Het model is dus nauwkeuriger geworden door rekening te houden met zon, elektriciteit en warmtecapaciteit.

gasverbruik vs graaddagen

Benodigd vermogen

Volgens het thermisch model bedraagt het warmtelek uit ons huis 140 Watt per graad.

Voorbeeld:

Gemiddelde buitentemperatuur:    0 C         -5 C        -10 C
Binnentemperatuur:              18 C         18 C         18 C
Temperatuurverschil:            18 graden    23 graden    28 graden
Warmtelek:                     2.5 kW       3.2 kW       3.9 kW

Een buitentemperatuur van -10 °C (gemiddeld over dag en nacht) is uitzonderlijk koud voor Nederland. In de afgelopen 50 jaar is dit op slechts 13 dagen voorgekomen. Een gemiddelde buitentemperatuur van -5 °C komt wel regelmatig voor, maar niet elke winter.

Een verwarmingsinstallatie met een vermogen van 4 kW lijkt dus ruim voldoende voor zelfs de koudste winterdagen.

Links naar meer informatie