Eenvoudige uitleg en rekenvoorbeeld voor een doe‑het‑zelf warmtebatterij die de inkomende ventilatielucht koelt of verwarmt.
Resultaat: de inkomende lucht krijgt een duwtje in de goede richting en voelt constanter aan.
Richtgetal voor een doorsnee woning:
Gegeven: ventilatie V = 50 m³/uur; dichtheid lucht ρ ≈ 1,2 kg/m³; soortelijke warmte lucht c ≈ 1 kJ/kg·K; ΔT = 8 K (10→18 °C).
Warmte per uur: Q = V × ρ × c × ΔT ≈ 50 × 1,2 × 1 × 8 = 480 kJ ≈ 0,133 kWh.
Per dag: 0,133 × 24 ≈ 3,2 kWh.
Opslag in natriumsulfaat: ≈ 0,08 kWh/kg ⇒ nodig ≈ 3,2 / 0,08 ≈ 40 kg.
In de winter kun je de warmtebatterij vooraf (elektrisch of via restwarmte) bijladen: bijvoorbeeld 1–3 kWh per dag, afhankelijk van de kou.
Water heeft veel energie nodig om te bevriezen bij 0 °C: ongeveer 333 kJ/kg (latente warmte).
Dat is circa 80× zoveel als water 1 °C opwarmen (4,186 kJ/kg). Sommige zouten,
zoals natriumsulfaat, hebben een vergelijkbaar faseovergang-effect
maar dan bij 32 °C. Of lager door toevoeging van 17% keukenzout (zonder jodium enz.) is faseovergang bij 18 °C mogelijk.
Bij een faseovergang wordt dus veel warmte opgeslagen of afgegeven zonder dat de temperatuur veel verandert.
Dat is handiger dan water naar een veel hogere temperatuur te verwarmen. Bijvoorbeeld omdat
- warmtepompen de hogere temperatuur niet halen
- warmtepompen bij hogere temperaturen veel minder efficient werken
- hogere temperaturen veel meer energieverlies geven
- hogere temperaturen meer isolatie en ruimte vraagt
Als de faseovergang niet precies begint bij de beoogde temperatuur maar enkele of vele graden lager heet supercooling.
Bijvoorbeeld bij 28 C in plaats van 32 C. Hierbij start de kristalisatie niet waarbij de warmte vrij kan komen maar daalt de temperatuur zonder dat de warmte vrijkomt.
Om supercooling te voorkomen of verminderen kan een zogeheten nuclatiemiddel toegevoegd worden. Zoals 4% (zo soms op internet is te lezen) tot 8% (uit eigen ervaring) borax.
Het relatief zware zout kan onderin inklinken tot een harde laag en niet meer werken. Om dat te voorkomen kan een dikkingsmiddel gebruikt worden voor goede verspreiding van het zout en water. Zoals met zo'n 1% polyacrylaat.
Een pcm zoals natriumsulfaat zal ongeacht de faseovergang nagenoeg hetzelfde volume nodig hebben. Ook met keukenzout (NaCl), indien in de juiste verhouding gebruikt, omdat een geconcentreerde zoutoplossing (brine) niet veel meer ruimte nodig heeft. Bij het mengen zal dit duidelijk merkbaar zijn..
Wordt meer water toegevoegd dan is wel meer ruimte nodig, tot wel 150 of 200% dan hoeveel is toegevoegd omdat een lichtere zoutoplossing een lagere dichtheid heeft (rond 1 kg per liter in plaats van 1.468 kg per liter). Bij 10% extra water kan de uitzetting vanwege zoutoplossingen inclusief watertoevoeging 15% tot 20% zijn.
Met een simpele opstelling van radiateur, klein pompje en een warmtebatterij op basis van natriumsulfaat kun je de toevoerlucht van je WTW merkbaar rustiger en comfortabeler maken. Reken voor 50 m³/uur ventilatie op ongeveer 3,2 kWh tempering per dag, of ±40 kg opslagmedium.
| Temp (°C) | Na₂SO₄ (g / 100 g water) | Borax (Na₂B₄O₇·10H₂O) (g / 100 g water) | NaCl (g / 100 g water) |
|---|---|---|---|
| 5 | 7.00 | 2.15 | 35.69 |
| 10 | 9.10 | 2.30 | 35.72 |
| 15 | 14.30 | 2.40 | 35.80 |
| 20 | 19.50 | 2.50 | 35.89 |
| 25 | 30.15 | 3.25 | 35.99 |
| 30 | 40.80 | 4.00 | 36.09 |
| 35 | 44.80 | 5.00 | 36.23 |
| 40 | 48.80 | 6.00 | 36.37 |
| 45 | 46.82 | 8.00 | 36.53 |
| 50 | 44.84 | 10.00 | 36.69 |
| 55 | 45.07 | 12.50 | 36.86 |
| 60 | 45.30 | 15.00 | 37.04 |