Coldheat Energy is een startend bedrijf dat een waterreactor heeft ontwikkeld. Een waterreactor is een verwarmingsketel die het mogelijk maakt om in de installatie water te verdampen en weer te condenseren.

Een waterreactor is een geheel nieuwe benadering voor duurzame warmtevoorziening en de voorziening van tapwater tot 90 °C. De gebruikte techniek is totaal onverwacht en anders dan tot nu toe gebruikelijk bij centrale verwarmingsinstallaties.

Tegelijkertijd is de werking natuurkundig eenvoudig, bijna helemaal te verklaren met teksten uit Wikipedia. Het zijn alledaagse natuurkundige en meteorologische processen vertaald naar een mechanische installatie die inzetbaar is in huishoudens.

Het vergt geen aanpassingen aan de bestaande cv installaties. De cv ketel wordt vervangen, maar alle overige delen van de installatie zoals leidingen en radiatoren blijven gewoon bruikbaar. De waterreactor is wat complexiteit betreft te vergelijken met een warmtepomp maar opmerkelijk efficiënter.

Een waterreactor van Coldheat Energy heeft nog een voordeel ten opzichte van een warmtepomp of een cv ketel. De waterreactor haalt warmte uit de lucht. Die lucht koelt daardoor af en kan worden ingezet voor airco toepassingen.

Pluspunten

In vergelijking met een warmtepomp valt het volgende op:

• De waterreactor heeft een opmerkelijk hoog COP van 40.
• De waterreactor heeft een veel kleiner elektriciteits- verbruik.
• De waterreactor gebruikt geen fossiele grondstoffen als gas, olie of kolen.
• Het aftapwater van de waterreactor is 90 °C. Ook in de koudste winter heeft de waterreactor geen ondersteuning nodig van een cv installatie.
• De waterreactor heeft niet de nadelen van een lage temperatuur verwarming.
• Vergeleken met een cv installatie op gas bespaart de waterreactor 2,5 ton CO₂ per gemiddeld huishouden.

Duurzaam met een hoog rendement.

Een waterreactor is een bijzonder duurzame, en een goedkopere, vervanging voor de cv ketel dan een warmtepomp. Een waterreactor haalt meer dan 95% van de benodigde warmte uit de lucht en is daarmee niet alleen buitengewoon efficiënt maar ook zeer duurzaam. Anders dan de naam waterreactor suggereert verbruikt de waterreactor geen water. Tijdens de plaatsing wordt er een bepaalde hoeveelheid water ingebracht. Dat water wordt voortdurend verdampt en gecondenseerd. Er is natuurlijk wel elektriciteit nodig, maar voor een gemiddeld huishouden is dat slechts gemiddeld €160,00 per jaar. Onwaarschijnlijk. Lees: Hoe werkt de CV van Coldheat.

De investeringskosten bedragen ca. tweederde van de aan-schafkosten van een warmtepomp en de helft van een cv ketel op gas.

Opbrengst van de waterreactor.

De hoeveelheid verdampingswarmte die een liter water nodig heeft om te verdampen bedraagt 2256 kJ. Eén kubieke meter aardgas bevat netto 31.600 kJ. Het verdampen van 14 liter water heeft dus een verdampingswarmte met een gelijke energie opbrengst als 1 m³ aardgas. In de koude Nederlandse wintermaanden is het verbruik van gas per huishouden gemiddeld 10 m³. Dit komt overeen met de verdampingswaarde van (10*14=) 140 liter water per dag, of 6 liter per uur, hetgeen voor de waterreactor geen probleem is. De waterreactor wordt aangedreven door elektrische apparaten als een vacuümpomp en overige voorzieningen. Het totale verbruik daarvan is 80 Watt. Met een verliesfactor van 15% levert dat een COP op van 40.  Om de gewenste verdampingswarmte te kunnen blijven aanvullen, is per uur 3000 m³ lucht nodig die bij het verlaten van de installatie 5 °C is gedaald. Ter vergelijking; een ventilator van een pc levert al 250 m³ lucht per uur.

Type waterreactoren.

Een waterreactor is voor iedere situatie te maken omdat het in ieder formaat gemaakt kan worden. Daarnaast kan het systeem zowel op lucht van binnen als op buitenlucht werken. Daardoor is het mogelijk om het ventilatordeel eventueel buiten te plaatsen.

Beschrijving van de waterreactor

De waterreactor bestaat in principe uit een warmte-unit, een verdampingsunit en een condensorunit en een vacuumgenerator.

De warmte-unit haalt met behulp van een ventilator warmte uit de buitenlucht en geeft deze door aan het verdampingswarmtevat in de verdampingsunit. Omdat het noodzakelijk is dat het water de warmte uit de lucht kan opnemen, moet de temperatuur van dat water lager zijn dan de lucht zelf. Om dit onder alle omstandigheden te waarborgen wordt aan de warmte-unit een antivriesmiddel toegevoegd. Hoeveel er wordt toegevoegd, is afhankelijk van de locatie waar de warmte-unit wordt geplaatst. Of de warmte-unit binnen of buiten wordt geplaatst, is in principe niet doorslaggevend. Het is namelijk mogelijk om de waterreactor bij -20 °C nog steeds te laten werken.

In de verdampingsunit wordt het water verdampt en wordt de verdampingswarmte onttrokken aan het verdampingswarmtevat. De condensorunit laat vervolgens de waterdamp condenseren en vangt de vrijgekomen warmte op als condensatiewarmte. Hiermee wordt het warmtevat opgewarmd. Dit warmtevat is te beschouwen als een boiler vanwaar de radiatoren kunnen worden gevoed en van waaruit het tapwater voor de kranen en de badkamer kan worden verwarmd.

Het warmtevat dient ook als opslag voor de warmte die is onttrokken aan de lucht. Doordat het warmtevat water opslaat van 90 °C kan het kleiner zijn dan gebruikelijk is.

De waterreactor als koelsysteem.

Een waterreactor werkt op het onttrekken van warmte uit lucht. Dat betekent dat deze aangezogen lucht kouder wordt. Bij gebruikmaking van een waterreactor is in een standaard huishouden per uur 3000 m³ lucht nodig. Deze lucht is 5 °C koeler dan de gebruikte lucht en kan dus hergebruikt worden voor airco doeleinden.

Hoe werkt warmteoverdracht.

We moeten eerst het concept van warmte begrijpen om het concept van warmteoverdracht te begrijpen. Thermische energie, of warmte, is een vorm van interne energie van een systeem. Thermische energie is de reden voor de temperatuur van een systeem. Het komt voor door de willekeurige bewegingen van de moleculen van het systeem. Elk systeem met een temperatuur boven het absolute nulpunt heeft positieve thermische energie. De atomen zelf bevatten geen thermische energie. Maar atomen hebben kinetische energieën. Wanneer deze atomen met elkaar en de wanden van het systeem botsen, geven ze thermische energie af als fotonen. Het verwarmen van een dergelijk systeem zal de thermische energie van het systeem verhogen. Hoe hoger de thermische energie van het systeem, hoe hoger de willekeur van het systeem.
De bovenstaande afbeelding toont de vier belangrijkste methoden voor warmteoverdracht: verdamping, geleiding, convectie, straling. Warmteoverdracht is de beweging van warmte van de ene plaats naar de andere. Wanneer twee systemen, die thermisch in contact worden gebracht, verschillende temperaturen hebben, zal warmte van het object met de hogere temperatuur naar het object met een lagere temperatuur stromen totdat de temperaturen gelijk zijn. Een temperatuurgradiënt is noodzakelijk voor een spontane warmteoverdracht. We meten de snelheid van warmteoverdracht in watt terwijl de hoeveelheid warmte wordt gemeten in joule. De eenheid watt is gelijk aan "joule per tijdseenheid".

Warmteoverdrachtsproces uitgewerkt.

Het basisprincipe van de waterreactor is het vermogen van het verdampingsproces om warmte te onttrekken aan een kouder oppervlak dan het water zelf. Een goed voorbeeld is de nattebol­temperatuurmeting. In de figuur hiernast is een schets met daarbij de werking van deze meting. Daarin staat dat het verdampende water warmte onttrekt aan het kwik. Dit is echter niet wat er precies gebeurt. Het verdampende water haalt de verdampingswarmte uit het glas van de thermometer. Daardoor ontstaat er in het glas een temperatuurverschil met het kwik in deze thermometer. Temperatuurverschillen streven altijd naar een evenwicht, daardoor wordt er warmte onttrokken aan het kwik. En als gevolg daarvan daalt de gemeten temperatuur.  

In de waterreactor, tekening hiernaast, vindt een soortgelijk proces plaats. Het water verdampt. De benodigde verdampings-warmte wordt onttrokken aan de vloeibare laag van nog niet verdampte watermoleculen. Een aantal watermoleculen hebben op enig moment voldoende energie verzamelt en verlaat de vloeibare laag als waterdamp. Die vloeibare laag koelt daardoor af. Aangezien de vloeibare laag rust op een afscheidingsplaat (hier verder omschreven als een koperen plaat) koelt ook deze af. Omdat de koperen afscheiding rust op de warmte-unit wordt er warmte onttrokken aan het daarin aanwezige water. Dat water koelt dan af tot onder de temperatuur van de omgevingslucht. De ventilator warmt dat water dan weer op met de warmte uit de buitenlucht. Het opwarmen van de warmte-unit met een ventilator en de omgevingslucht is gebaseerd op de Omgekeerde Koelwet van Newton.  Om het temperatuurbereik te vergroten kan aan het water in de warmte-unit een antivriesmiddel van welke aard ook worden toegevoegd waardoor het vriespunt van het water in de warmte-unit tot ver beneden de omgevingstemperatuur van lucht kan dalen.

Dit geeft de volgende ordening: water verdampt, de verdampingswarmte wordt onttrokken aan het nog vloeibare water op het verdampingsoppervlak. Dit water onttrekt warmte aan de koperen afscheidingsplaat. Deze ligt op het water van de warmte-unit. Daardoor koelt de warmte-unit af. Als het water in de warmte-unit kouder is dan de omgevingslucht is de ventilator in staat om de warmte-unit weer op te warmen. De daarvoor gebruikte omgevingslucht koelt dan af.

De conclusie echter is de benodigde verdampingswarmte uit de omgevingslucht kan worden onttrokken.