Wat is een warmtewisselaar en hoe werkt hij?

Het principe: warmte gaat door een wand, water niet

Warmte stroomt altijd van warm naar koud. In een warmtewisselaar stromen twee media — meestal water, soms glycol, olie, stoom of lucht — langs weerszijden van een dunne wand. Het warme medium geeft warmte af aan de wand, de wand geeft die door aan het koude medium. De twee stromen mengen niet: elk houdt zijn eigen druk, kwaliteit en circuit. Dat is precies waarom een warmtewisselaar zo vaak wordt ingezet: hij koppelt twee systemen thermisch, maar houdt ze hydraulisch gescheiden.

Hoeveel warmte er overgaat hangt af van vier dingen: het oppervlak van de wand, het temperatuurverschil tussen de twee media, hoe goed de wand en de stroming de warmte geleiden (de zogenoemde U-waarde) en de hoeveelheid medium die per seconde langsstroomt. Wilt u meer vermogen, dan vergroot u het oppervlak (meer platen), het temperatuurverschil of de doorstroming. De formules daarachter staan op onze pagina over het berekenen van een warmtewisselaar.

Tegenstroom of gelijkstroom

De richting waarin de twee media ten opzichte van elkaar stromen bepaalt veel. Bij gelijkstroom komen beide aan dezelfde kant binnen: het temperatuurverschil is aan het begin groot en aan het eind klein, en het koude medium kan nooit warmer worden dan de uitgaande temperatuur van het warme medium. Bij tegenstroom komen ze aan tegenovergestelde kanten binnen. Het temperatuurverschil blijft dan over de hele lengte redelijk gelijk, en het koude medium kan dichter bij de ingaande temperatuur van het warme medium komen. Daarom zijn vrijwel alle platenwarmtewisselaars als tegenstroomwisselaar aangesloten: meer overdracht met hetzelfde oppervlak.

De soorten warmtewisselaars

De vorm van de wand bepaalt het type. De belangrijkste soorten die u in gebouwen en industrie tegenkomt:

• Platenwarmtewisselaar: een pakket geprofileerde platen waar de media om en om tussen stromen. Compact, veel oppervlak op weinig ruimte. Gesoldeerd (dicht, onderhoudsvrij) of met pakkingen (demontabel, uit te breiden, te reinigen).
• Buiswarmtewisselaar (shell and tube): een bundel buizen in een mantel. Groot en robuust, geschikt voor hoge drukken, stoom en vervuilende media; vraagt veel ruimte.
• Spiraalwarmtewisselaar: twee opgerolde kanalen. Goed bestand tegen vervuiling, vooral in de industrie.
• Lucht-waterwarmtewisselaar: een lamellenblok waar lucht overheen stroomt, zoals in een luchtverwarmer, een koeler of de buitenunit van een warmtepomp.
• Dubbelwandige uitvoering: een platenwisselaar met een dubbele plaatwand, zodat een lekkage naar buiten zichtbaar wordt in plaats van in het andere medium terecht te komen — de uitvoering voor de scheiding van drinkwater en verwarmingswater.

Waar u ze tegenkomt

In een woning zit de eerste warmtewisselaar in de cv-ketel zelf: daar geven de rookgassen hun warmte af aan het cv-water. Een tweede zit vaak in de combiketel voor het tapwater. Buiten de ketel duikt de platenwarmtewisselaar op zodra twee circuits gescheiden moeten blijven: een houtkachel op de cv, vloerverwarming op een oud leidingnet, een zwembad op een ketel of warmtepomp, of de afleverset van stadsverwarming. In de industrie en de scheepvaart doen platen- en buiswarmtewisselaars het koelen van machines, het terugwinnen van warmte uit proceswater en het verwarmen van tanks en productstromen.

Alle artikelen in deze kennisbank gaan over zulke toepassingen. Wilt u weten welke wisselaar bij uw situatie past, dan rekenen wij het na: stuur ons de temperaturen, het vermogen en de media, en u krijgt binnen één werkdag een voorstel.