Wat is een enthalpiewisselaar?

Een goed geïsoleerde woning met een WTW-unit krijgt de hele dag verse lucht, zonder dat de warmte verloren gaat. Toch kan de lucht in huis in de winter soms wat schraal aanvoelen. Dat komt doordat een gewone WTW-unit wel de warmte uit de afgevoerde lucht terugwint, maar het vocht niet. Een WTW-unit met enthalpiewisselaar doet dat wel. Wat is een enthalpiewisselaar precies? Het is een warmtewisselaar die naast warmte ook waterdamp laat oversteken van de afgevoerde naar de verse lucht. Zo blijft de lucht in de winter minder droog en houdt de enthalpiewisselaar in de zomer een deel van de klamme buitenlucht buiten. Het resultaat is een prettiger binnenklimaat, zonder luchtbevochtiger en zonder extra waterverbruik.

In deze blog lees je onder andere hoe het vochtdoorlatende membraan in een enthalpiewisselaar werkt en hoeveel vocht er in de praktijk wordt teruggewonnen. Dat laatste rekenen we voor je uit via een voorbeeld uit het Mollier-diagram: een grafiek waarmee technici de eigenschappen van vochtige lucht in kaart brengen. Verder lees je wat je in de zomer en winter van een enthalpiewisselaar merkt en hoe dit onderdeel verschilt van een kruisstroomwisselaar en een luchtbevochtiger. Tot slot zetten we een aantal WTW-units met enthalpiewisselaar voor je op een rij.

Wat is een enthalpiewisselaar?

Een WTW-unit voert vervuilde binnenlucht af en haalt tegelijk verse buitenlucht naar binnen. In het hart van de WTW-unit zit een warmtewisselaar, waar de twee luchtstromen langs elkaar lopen zonder te mengen. In de meeste WTW-units is dat een kruisstroom- of tegenstroomwisselaar met wanden van kunststof of aluminium. Die wanden laten warmte door, maar geen waterdamp.

Een enthalpiewisselaar werkt volgens hetzelfde principe, alleen zijn de wanden tussen de luchtstromen gemaakt van een membraan dat waterdamp doorlaat. Daardoor wisselt de WTW-unit twee dingen uit: warmte en vocht. Het woord enthalpie verwijst daar ook naar. Enthalpie is de totale hoeveelheid energie in de lucht, dus de warmte die je met een thermometer meet plus de energie die in de waterdamp zit.

Belangrijk om te weten: een enthalpiewisselaar houdt geen vocht vast en slaat het ook niet op om het later terug te geven. De waterdamp gaat op elk moment door het membraan heen, van de luchtstroom met het hoogste vochtgehalte naar de luchtstroom met het laagste vochtgehalte. Hoe dat membraan dat precies doet, lees je hieronder.

Hoe werkt het vochtdoorlatende membraan?

Het membraan in een enthalpiewisselaar is een dunne folie, meestal van een speciaal polymeer (een kunststof). Sommige fabrikanten gebruiken een behandeld papier of cellulose. Het geheim zit in de manier waarop het materiaal met water omgaat: watermoleculen lossen op in het membraan, bewegen erdoorheen en komen er aan de andere kant weer uit. De lucht zelf gaat niet door het membraan, en grotere moleculen zoals geurstoffen grotendeels ook niet. Zehnder geeft bijvoorbeeld aan dat het polymeermembraan in de ComfoAir Q-units ontworpen is om virussen, bacteriën en bepaalde gassen niet van de afvoerlucht naar de toevoerlucht door te laten.

Hoe goed een membraan waterdamp doorlaat, verschilt per fabrikant en type. Fabrikanten laten dit meten onder vaste testomstandigheden en geven het op als vochtrendement. Voor de Brink Flair 300 Enthalpie en de Zehnder ComfoAir Q350 met enthalpiewisselaar ligt dat volgens metingen van het Passivhaus Institut rond de 78% in de winter. Zo'n percentage betekent niet dat de luchtvochtigheid binnen 78% wordt. Het zegt hoeveel van het verschil in vochtgehalte tussen de twee luchtstromen het membraan onder testomstandigheden overbrengt. In je eigen woning kan dat anders uitvallen, en dat is precies waar het Mollier-diagram om de hoek komt kijken.

Waarom kun je de vochtoverdracht niet zomaar uitrekenen?

Een veelgehoorde gedachte is: komt de buitenlucht naar binnen met 80% relatieve luchtvochtigheid (RV) en gaat de binnenlucht naar buiten met 50% RV, dan komt de verse lucht na de enthalpiewisselaar ergens rond de 65% RV binnen. Die rekensom klopt niet. De relatieve luchtvochtigheid zegt namelijk alleen hoeveel procent van het maximum aan waterdamp de lucht bij die temperatuur bevat. Koude lucht kan veel minder waterdamp bevatten dan warme lucht.

Buitenlucht van 0 °C met 80% RV bevat ongeveer 3,0 gram water per kilogram lucht. Binnenlucht van 21 °C met 50% RV bevat ongeveer 7,7 gram per kilogram, dus ruim twee keer zoveel. De buitenlucht met het hogere percentage is in werkelijkheid de drogere lucht.

Hoe werkt het Mollier-diagram?

Om al die factoren in één oogopslag te zien, gebruiken technici het Mollier-diagram. Dat is een grafiek die de eigenschappen van vochtige lucht laat zien. Op de horizontale as staat het vochtgehalte in g/kg en op de verticale as de temperatuur. De gebogen lijnen geven de relatieve luchtvochtigheid aan, van 10% links tot 100% rechtsonder. Die onderste lijn heet de verzadigingslijn: komt lucht daarop terecht, dan kan de lucht geen extra waterdamp meer bevatten en ontstaat er condens. De schuine stippellijnen verbinden punten met dezelfde enthalpie, dus met dezelfde totale hoeveelheid energie in de lucht. Elke toestand van de lucht is in het Mollier-diagram één punt, en wat een WTW-unit met de lucht doet, zie je als een lijn tussen twee punten.

Rekenvoorbeeld: een koude winterdag

In dit voorbeeld is het buiten 0 °C met 80% RV en binnen 21 °C met 50% RV. De WTW-unit voert evenveel lucht af als aan en heeft een temperatuurrendement van 85% en een vochtrendement van 70%. Dat vochtrendement ligt bewust iets lager dan de testwaarde van 78%, omdat de omstandigheden in een woning zelden zo gunstig zijn als in een testopstelling. Links zie je de rekenstappen, rechts dezelfde stappen in het Mollier-diagram.

Wat laat dit rekenvoorbeeld zien? Met een enthalpiewisselaar komt de verse lucht binnen met 6,3 g/kg (punt C), wat bij 17,9 °C neerkomt op ongeveer 50% RV. Is de lucht in de woning opgewarmd tot 21 °C, dan heeft de lucht met dat vochtgehalte nog ongeveer 41% RV. Met een gewone kruisstroomwisselaar blijft het vochtgehalte van de verse lucht 3,0 g/kg (punt D). Bij 21 °C is dat maar ongeveer 20% RV: aan de droge kant, vooral als je in de winter veel ventileert.

Ook aan de afvoerkant is iets te zien. Na de enthalpiewisselaar gaat de afvoerlucht met 3,2 °C en 4,4 g/kg naar buiten (punt E). Dat ligt net onder de verzadigingslijn, dus er ontstaat in dit voorbeeld geen condens in de WTW-unit. Bij een kruisstroomwisselaar houdt de afgekoelde afvoerlucht al het vocht van 7,7 g/kg vast. Bij 3,2 °C kan lucht dat niet bevatten, waardoor een deel als condenswater in de WTW-unit achterblijft. Daarom heeft een WTW-unit met kruisstroomwisselaar een condensafvoer nodig en een WTW-unit met enthalpiewisselaar vaak niet.

Wat merk je ervan in de winter en in de zomer?

Het rekenvoorbeeld laat zien dat de waterdamp altijd naar de drogere luchtstroom gaat. Welke kant dat op is, hangt af van het seizoen. Daardoor werkt een enthalpiewisselaar het hele jaar door mee aan een prettig binnenklimaat, op twee verschillende manieren.

Op koele zomeravonden en 's nachts opent bij veel WTW-units de zomerbypass. De koele buitenlucht gaat dan om de warmtewisselaar heen naar binnen, zodat je woning afkoelt. Op dat moment wordt er geen warmte en ook geen vocht uitgewisseld.

Heb je een airco in huis? Dan is een WTW-unit met enthalpiewisselaar een goede combinatie, zowel als de airco koelt als wanneer de airco verwarmt. Bij koelen komt er na de enthalpiewisselaar minder klamme buitenlucht naar binnen. De airco hoeft daardoor minder vocht uit de lucht te halen en de gekoelde lucht voelt minder benauwd aan.

Veel moderne airco's kunnen ook verwarmen. Een airco die verwarmt, maakt de lucht warmer, maar voegt geen waterdamp toe. De hoeveelheid waterdamp in de lucht blijft dus gelijk, terwijl de relatieve luchtvochtigheid daalt. Lucht van 18 °C met 50% RV heeft na het opwarmen tot 22 °C bijvoorbeeld nog maar ongeveer 39% RV. Omdat de enthalpiewisselaar een deel van het vocht uit de afgevoerde lucht teruggeeft aan de verse lucht, droogt de lucht in huis minder snel uit als je met de airco verwarmt. In de blog Airco en ventilatie combineren: kan dat? lees je waar je op let als je beide systemen in huis hebt.

Hoe houd je de luchtvochtigheid binnen gezonde grenzen?

Waarom is die vochtoverdracht eigenlijk belangrijk? Voor een gezond en comfortabel binnenklimaat ligt de relatieve luchtvochtigheid in huis het liefst tussen de 40% en 60%. Zakt de luchtvochtigheid daaronder of komt die er langere tijd boven, dan merk je dat aan je lichaam en aan je woning. Meer over het meten en verbeteren van de luchtvochtigheid lees je in onze blog Luchtvochtigheid in huis: dit is het en dit kan je eraan doen.

Een enthalpiewisselaar helpt om de luchtvochtigheid vaker binnen die 40% tot 60% te houden. In de winter voorkomt de enthalpiewisselaar dat de luchtvochtigheid door het ventileren ver wegzakt, en in de zomer remt de enthalpiewisselaar de aanvoer van klamme lucht.

Zoals je in het rekenvoorbeeld zag, is dat geen exacte regeling: de luchtvochtigheid schuift wat op in de goede richting, maar de WTW-unit stuurt niet naar een vaste waarde.

Wat is het verschil met een kruisstroomwisselaar of luchtbevochtiger?

Een enthalpiewisselaar wordt vaak verward met een luchtbevochtiger, en het verschil met een gewone kruisstroomwisselaar is ook niet voor iedereen meteen duidelijk. Het belangrijkste verschil: een enthalpiewisselaar wint vocht terug dat al in de afgevoerde binnenlucht zit, terwijl een luchtbevochtiger nieuw vocht aan de lucht toevoegt.

Een HomEvap WTW-luchtbevochtiger plaats je in het toevoerkanaal, na de WTW-unit. De HomEvap WTW-luchtbevochtiger is aangesloten op de waterleiding en laat water verdampen in de verse lucht die je woning binnenkomt. Daarmee kun je ook in een woning met weinig vochtproductie de luchtvochtigheid verhogen. Hoe verdampen de lucht beïnvloedt, lees je in onze blog over adiabatisch koelen.

Een enthalpiewisselaar en een luchtbevochtiger sluiten elkaar dus niet uit. Is de lucht in je woning in de winter ondanks een enthalpiewisselaar nog te droog, dan kan een HomEvap WTW-luchtbevochtiger het verschil maken. Is de lucht alleen af en toe wat droog, dan is een WTW-unit met enthalpiewisselaar vaak al voldoende, zonder extra water- en stroomverbruik.

Welke WTW-unit met enthalpiewisselaar past bij jou?

Een WTW-unit met enthalpiewisselaar is vooral interessant als de lucht in je woning in de winter vaak droog aanvoelt, als je een goed geïsoleerde woning hebt waarin de WTW-unit het hele jaar ventileert, of als je in de zomer een airco gebruikt. Bij Ventilatieland vind je WTW-units met enthalpiewisselaar van Brink en Zehnder, twee bekende merken op de Nederlandse markt.

Heb je al een Brink Flair 300 of Flair 400? Dan hoef je niet per se een nieuwe WTW-unit te kopen. Voor deze WTW-units bestaat een losse Brink Flair 300/400 enthalpiewisselaar, waarmee je de bestaande warmtewisselaar vervangt. Wil je alle mogelijkheden naast elkaar zien? Bekijk dan ons volledige aanbod WTW-units (systeem D).

Kort samengevat: een enthalpiewisselaar maakt van een WTW-unit een systeem dat naast warmte ook vocht uitwisselt. Je krijgt er geen knop voor de luchtvochtigheid bij, maar wel een binnenklimaat dat het hele jaar vaker binnen de gezonde 40% tot 60% luchtvochtigheid blijft.

FAQ

In de FAQ hieronder zetten we de meest gestelde vragen over de enthalpiewisselaar en de WTW-unit met enthalpiewisselaar voor je op een rij. Heb je een vraag over jouw woning of twijfel je welke WTW-unit past? Neem dan gerust contact op met onze klantenservice. Onze experts helpen je graag verder.