warmtepomp

toegepaste warmtepomp in Nieuw-Terbregge


 
wp7
 
wp9
 
 
wp16cb
 
 
 
 
 
 
wp133
 
G E O T H E R M I E
Gebruik maken van warmte uit de aarde. Buitenste 6 km: 50.000 keer de energiewereldvoorraad aan olie en gas. Aardwarmtepotentieel in Nederland: 90.000 PJ (TNO). De temperatuurgradiënt is gemiddeld 30 °C per km; en ca. 70 °C op 2 km diepte. Ook in Nederland zijn er lokale verschillen. Geothermie draagt bij aan duurzaamheidsdoelstellingen door 70-80% aan energiebesparing en het is onafhankelijk van fossiele brandstoffen. Het is een duurzaamheidsconcept zonder zware subsidielast en toepasbaar in zowel nieuwbouw als bestaande bouw. Het is geschikt voor meer dan 2.500 woningen. Het risico is de hoge investeringskosten en de onbekendheid van de diepe geologische opbouw. Voor de geschiktheid voor het toepassen van geothermie is er uitgebreid geologisch onderzoek nodig. Er is inzicht in de ondergrond nodig t.a.v. de diepte, dikte, temperatuur, doorlatendheid, breuken en de waterkwaliteit. Hierbij wordt gebruik gemaakt van de globale kaart bodemgeschiktheid geothermie en Thermogis (TNO).
 
W A R M T E O N T R E K K I N G
Een toelichting van de thermodynamica van warmteonttrekking uit de bodem bij een verticaal collectorsysteem. In de figuur hiernaast worden de energiestromen aangegeven die bij dit dynamische proces een rol spelen. De aarde is in feite een grote warmtebuffer waar continu warmte in- en uitstroomt. Daarbij wordt altijd gestreefd naar evenwicht. Zodra er energie aan de bodem onttrokken wordt koelt deze lokaal af en zal de warmtestroom naar de plaats met lagere temperatuur toenemen. De grootte van deze warmtestroom hangt af van veel factoren. Via de verticale grondcollectoren, die aangesloten zijn op de verdamper van een warmtepomp, kan energie aan de bodem onttrokken worden. Dit gebeurt door middel van een rondstromend water-glycolmengsel (brijn) dat warmte in de verdamper afstaat en in de bodem weer opneemt. Het vermogen van de warmtepomp bepaalt het bronvermogen en de dimensie van de collector is één van de variabelen die invloed heeft op de temperaturen in en rond de collector. Andere belangrijke variabelen zijn de warmtegeleidingscoëfficient van de bodem, de piekwarmteonttrekking, de gemiddelde warmteonttrekking, de collectorconfiguratie, de afstand tussen de collectoren, de volumestroom door de collectoren de koeling met de warmtepomp. Er dient duidelijk onderscheid gemaakt te worden tussen de piekwarmteonttrekking (korte termijn, warmtepomp in bedrijf) en de gemiddelde warmteonttrekking (lange termijn, invloed op gemiddelde bodemtemperatuur).
 
C O L L E C T O R V E L D
Hoe minder de collectoren elkaar thermisch kunnen beïnvloeden, des te gunstiger is de configuratie vanuit energetisch oogpunt gezien. De gemiddelde brijntemperatuur ligt bij een lijnconfiguratie circa 2 K hoger dan bij een vierkant collectorveld. De afstand tussen de collectoren is natuurlijk ook bepalend voor de onderlinge beïnvloeding tussen de collectoren. Dit is te zien in de illustratie, tot een afstand van zes meter tussen de collectoren wordt de gemiddelde brijntemperatuur beïnvloed. Daarboven wordt deze invloed minder; midden tussen de collectoren bevindt zich dan thermisch nagenoeg onverstoorde bodem.
 
K O E L I N G
Koeling met een warmtepomp gekoppeld aan een grondcollector kan op twee manieren toegepast worden. Directe koeling via een warmtewisselaar tussen collector en het vloerverwarmingssysteem, de zogenaamde vrije koeling. Koeling met een intern omkeerbare warmtepomp. In beide gevallen wordt de bodem door warmtetoevoer geregenereerd. Bij vrije koeling is de koelcapaciteit echter beperkt en tegen de tijd dat koeling echt nodig wordt zal er nauwelijks of geen koude meer uit de bodem onttrokken kunnen worden. De invloed op de dimensionering van de grondcollector is dan ook gering. Koeling met een omkeerbare warmtepomp biedt veel meer. Ten eerste kan met dezelfde warmtepomp ongeveer evenveel koelvermogen worden geleverd als verwarmingsvermogen. Ten tweede wordt de bodem actief geregenereerd en zal de grondcollector bij de gebruikelijke bedrijfstijden voor koeling kleiner worden. Het blijkt dat de brijn met een temperatuur van 25 °C tot 30 °C de bodem in gaat. Door deze relatief lage temperatuur kan met de warmtepomp een koudefactor van circa 5 gehaald worden bij een aanvoertemperatuur van 10 °C. Koelen met de warmtepomp is dan energetisch zeer gunstig, terwijl de meerinvestering ten opzichte van een normale warmtepomp gering is.
 
I N T E G R A A L  E N E R G I E S Y S T E E M
De kwaliteit van een warmtepompsysteem hangt af van de aandacht die bij ontwerp en installatie is
gegeven aan een groot aantal punten bij de bron, de warmtepomp zelf, het afgiftesysteem en de woning. Verder heeft de warmtepomp een interactie met het elektriciteitsnet en zijn uiteindelijk de bewoners in hoge mate bepalend voor de energieprestatie van het systeem. Omdat een warmtepompsysteem kan worden beschouwd als een keten, is deze zo goed als de zwakste schakel. Als de bron verkeerd is aangelegd, is de warmte die eraan kan worden onttrokken, klein. Dan moet de warmtepomp harder werken en neemt het energiegebruik fors toe. Als de bron of de warmtepomp niet goed zijn afgestemd op de (gerealiseerde) warmtevraag van de woningen, wordt het gewenste comfortniveau niet gehaald of zal de elektrische bijverwarming of piekwarmteketel vaker bijspringen. Ook dan gaat de beoogde energiewinst snel verloren. Als de vloervelden van het afgiftesysteem niet goed zijn aangelegd, zijn sommige (delen van) vertrekken niet goed te verwarmen. De warmtepomp kan dan zijn energie niet kwijt. Dat leidt tot een hogere systeemtemperatuur en een lager rendement van de warmtepomp. En als er tijdens de bouw van de woningen fouten zijn gemaakt bij isolatie en kierdichting, is de warmtevraag groter dan aanvankelijk was berekend. De warmtepomp is dan waarschijnlijk te klein. In alle gevallen leiden onvolkomenheden tot een hoger energiegebruik, hogere kosten en minder comfort. Door fouten bij bouw en installatie kan de voorspelde financiële besparing zomaar omslaan in een nadeel, waar bewoners de dupe van zijn. Succesvol ontwikkelen van een warmtepompsysteem betekent minutieus ontwerpen en berekenen, goed bouwen en installeren en in detail afwerken. Bij overdracht is goede communicatie met de aanstaande bewoners nodig. Kortom: een warmtepompsysteem vraagt een integrale benadering.
 
Bouwpartijen staan bij ieder nieuw project voor de vraag hoe zij de beste energieprestatie tegen de laagste kosten kunnen realiseren. De installatie van een warmtepomp komt daarbij al snel als kosteneffectieve techniek naar voren. Het is weliswaar duurder dan een cv-installatie, maar er staat een EPC-reductie van circa 0,3 tegenover. Wie echter de EPC ziet als een optelsom van maatregelen, kan gemakkelijk uitkomen bij de verkeerde keuzes. Bijvoorbeeld om een warmtepomp te installeren en de meerkosten te compenseren met een besparing op ontwerpkwaliteit, schilisolatie en isolerend glas of om zuinig aan te doen bij de aanleg van de bron. De juiste keuze is om eerst de energiebehoefte van de woningen fors te beperken en pas daarna de resterende energiebehoefte zo duurzaam mogelijk in te vullen. Feitelijk is het zo, dat een warmtepompsysteem alleen tot goede prestaties kan komen, als de thermische kwaliteit van de woning goed is.
 
In het Programma van Eisen (PvE) worden de kenmerken van het beoogde project omschreven. Een warmtepomp kan bijdragen aan comfort en een gezond binnenmilieu dankzij gelijkmatige warmteafgifte op een laag temperatuurniveau. De woning kan ’s zomers worden gekoeld. Als op basis van het PvE wordt gekozen voor een warmtepomp, dan moet dat een integraal onderdeel worden van de ontwerpopdracht. Dat betekent dat de woning zo energiezuinig mogelijk moet worden ontworpen. Dus met een gunstige oriëntatie en indeling, zeer goede isolatie en kierdichting, gecombineerd met een goed ventilatiesysteem. Als dat niet gebeurt, dan is een warmtepomp meestal niet haalbaar. Met een warmtepomp kan de EPC gemakkelijk uitkomen op 0,5 of lager. Vervolgens moet de architect in de plattegrond van de woning rekening houden met de opstelling van de warmtepomp en een eventueel opslagvat (geluid, gewicht en ruimte), met een afgiftesysteem voor lage temperatuurverwarming en een bijpassend ventilatiesysteem. Aan het ontwerp moet veel aandacht worden besteed. Daarom is het belangrijk de adviseurs zorgvuldig te kiezen.
 
Ook de bron moet worden ontworpen. De capaciteit van de bron hangt af van de bodemgesteldheid en moet passen bij de woning en bij eventuele aanpassingen of uitbreidingen van de woning in de toekomst. Bedenk dat een bron naderhand niet kan worden ingeruild voor een groter exemplaar. Een gebrek aan afstemming kan in de gebruiksfase leiden tot klachten. De bewoners zijn daarvan de dupe en spreken de ontwikkelaar erop aan. Alleen door een warmtepomp vanaf de start integraal en goed doordacht mee te nemen, is comfortabele, gezonde en duurzame nieuwbouw mogelijk.
 
B A S I S W A R M T E P O M P
We hebben te maken met 3 circuits:
Het bodemsysteem: brijn wordt rondgepompt.
Het verdamper-condensor circuit: Het gas comprimeren en geëxpandeerd rond pompen.
Het (dubbele) afgiftesysteem: Pomp die CV bedient en verwarmingssysteem voor warm tapwater. Door compressie opwaarderen van lage temperatuur (10-12°C van de bron) naar een bruikbare temperatuur (35°C voor het afgiftesysteem). Deze energie kan ook gebruikt worden voor warm tapwater. Door bypass (koppelen van bron aan verwarmingssysteem) kan de bron gebruikt worden voor koeling.
 
Wat hebben we nodig:
1. Een bronsysteem
Een dubbele boring met een onderlinge afstand van minimaal 5 meter van ca. 75 meter diep levert volgens de bodemgegevens ongeveer 7KW op.
 
2. Een warmtepomp
Wij willen een warmtepomp die aan onze eisen voldoet:
a. zo min mogelijk energie verbruiken
b. Zo hoog mogelijk comfort
c. Koelen en verwarmen tegelijk (warmtetransport binnen warmteschil)
d. Inzichtelijke en door ons instelbare parameters in software
e. Een beïnvloedbare warmtevraag en dauwpuntsregeling (koeling)
f. De hardware moet uitbreidbaar zijn (zonnecollector)
 
3. Een afgiftesysteem
Fabrikant levert een legplan, een inregelplan en alle benodigde hardware. De tweede kring binnen het afgiftesysteem is de warm tapwater voorziening. We kiezen voor geïntegreerd systeem. In verband met kosten en techniek (eenvoudig te installeren en af te regelen). We willen wel een aansluiting voor mogelijke uitbreiding met een zonnecollector (rendementsverbetering).
 
4. De transmissieberekening
Om de capaciteit van de warmtepomp te kunnen berekenen, moeten we de warmteverliezen van de woning berekenen.
 
wp14
 
wp12
 

wp10a
 
 
lucht als bron
Een nieuwe ontwikkeling is de HR-ketel met geïntegreerde warmtepomp die gebruik maakt van lucht als bron. Dit toestel kan één op één worden uitgewisseld met een bestaande VR- of HR-ketel. De enige vereiste aanpassing is de toe- en afvoer van lucht die fungeert als bronmedium voor de warmtepomp.

 

volgende pagina >> analyse/proporties

Hits: 809