opleiding duurzaam gebouw - leefmilieu brussel · 2015-12-17 · een beetje thermodynamica warmte...
Post on 03-Jul-2020
2 Views
Preview:
TRANSCRIPT
Leefmilieu Brussel
Opleiding Duurzaam Gebouw:
Hernieuwbare energiesystemen (HEN): ontwerp en afstelling
Warmtepompen
Stéphane Barbier
Pulsis
Doelstellingen van de presentatie
● Een warmtepomp is een zuinige warmteopwekker die
een bron van hernieuwbare energie gebruikt indien
► ze intrinsiek performant is
► ze goed is geïntegreerd in een gebouw en in een aangepaste
installatie
► ze goed is afgesteld en correct wordt gebruikt
2
Het doel van deze presentatie is
te begrijpen waarom en aan te
tonen hoe
3
● Inleiding
● Werkingsprincipe
► Een beetje thermodynamica
► Warmtewinning
► Warmteoverdracht
► Warmteafgifte
► Gebruik van hernieuwbare energie
● In de praktijk
► Dimensionering
► Haalbaarheid bij renovatie
► Sanitair warm water
► Elementen om op te nemen in het bestek
► Onderhoud
► Ecodesign
► Invoer in EPB-software
● Conclusies
Plan van de uiteenzetting
hoe
waarom
Werkingsprincipe
Een rendement (COP) hoger dan 1, kan dat wel???
4
2 tot 3
kWh
vanaf
buiten
De warmtepomp voert een
overdracht van warmte van
buiten naar binnen uit
Nee, het is niet mogelijk energie te “creëren” …
WARMTE-
POMP 1 kWh elektriciteit
3 tot 4 kWh
warmte
en toch belooft men ons:
Bro
n:
DG
O4
Werkingsprincipe
5
reduceerklep
compressor
verdamper
condensor
Warmte met
lage temperatuur Buiten
(koudebron)
Warmte met hoge
temperatuur Binnen
(warmtebron)
Vloeistof in
damptoestand
Vloeistof in
vloeibare
toestand
of gasmotor
6
Maar hoe kan men warmte uit
koude halen???
Een beetje thermodynamica
● Warmte in materie
► Warmte = thermische energie = energie “opgeslagen” in
de temperatuurbeweging van de deeltjes van een stof
► Temperatuur, T = het niveau, de mate van
temperatuurbeweging van de deeltjes. Wordt gemeten
vanaf het absolute nulpunt (geen temperatuurbeweging)
en dus in Kelvin
► Soortelijke warmte, Cp = soortelijke warmte, specifiek voor
elke stof (variabel naargelang van T: voorbeeld ->
verandering van toestand)
► Op basis van T en Cp ken ik de hoeveelheid thermische
energie die in een stof zit
7
Een beetje thermodynamica
● De warmte die in de materie zit
► De thermische energie is evenredig met de temperatuur
uitgedrukt in Kelvin
8
De natuurlijke elementen bevatten nog veel energie, zelfs
als de temperatuur lager is dan de
omgevingstemperatuur in een gebouw -> (lucht van -10°C
bevat niet veel minder warmte dan lucht van 20°C )
Graden Celsius Kelvin
-273 °C 0 K
-10 °C 263 K
0 °C 273 K
20 °C 293 K
Een beetje thermodynamica
● De warmte stroomt altijd van de warmste plek naar
de koudste plek => hoe kan ik ze binnenhalen in de
woning?
9
Op vergelijkbare manier als met water dat wordt opgepompt om de druk
ervan te verhogen, wordt de warmte opgepompt om de temperatuur te
verhogen
Een beetje thermodynamica
10
1
2
4
3 T
S
Arbeid uitgeoefend
op de vloeistof
Warmte genomen
van de koudebron
Warmte teruggegeven
aan de warmtebron
Rendement
of
COP =
= Warmte teruggegeven
aan de warmtebron
Warmte teruggegeven
aan de warmtebron
-
De theoretische limieten: de Carnot-cyclus
Een beetje thermodynamica
11
1 2
4 3
T
S
30°C
10°C
De theoretische limieten: de Carnot-cyclus
Een beetje thermodynamica
12
1 2
4 3
T
S
40°C
-10°C
De theoretische limieten: de Carnot-cyclus
Een beetje thermodynamica
13
De fysische en technologische grenzen
In de praktijk: • Benadert Carnot-cyclus door faseovergang van
een vloeistof te benutten
• Oververhitting in verdamper
• Onderkoeling in condensor
• De compressie is niet adiabatisch (wrijvingen,
warmte-uitwisseling,… )
• Thermische verliezen in de circuits.
COPRP = 0,65 … 0,75 COPC
Onderkoeling
Condensatie
Expansie
Verdamping
Compressie
Oververhitting
Compressiewerk Koelproductie
Lage d
ruk
HD
LD
Afgevoerde warmte
Een beetje thermodynamica
● Voor de echte warmtepomp wordt de COP nog
belast door:
de hulpuitrustingen
• Ventilatoren
• Circulatiepompen
• Elektronica
● Dit is de COP gebaseerd op de temperaturen in de verdamper en de condensor. Voor de warmteoverdracht van de koudebron en naar de warmtebron is een bijkomend temperatuurverschil nodig
14
COPWP = 0,5 … 0,65 COPC
Welke prestaties mogen we verwachten?
• Daling 1°C verdamper => -2% COP
• Stijging 1°C condensor => -1,8% COP
15
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
-30 -25 -20 -15 -10 -5 0 5 10 15
CO
P
température extérieure
variation du COP en fonction de la température à l'évaporateur pour une température au condenseur à 35°C
COP=0.65 COP Carnot
COP=0.5 COP Carnot
0
1
2
3
4
5
6
7
20 25 30 35 40 45 50 55 60 65
variation du COP en fonction de la température au condenseur pour une température à l'évaporateur de 0°C
COP=0.65 COP Carnot
COP=0.5 COP Carnot
variatie van de COP naargelang van de temperatuur in de verdamper voor een
temperatuur in de condensor van 35°C
buitentemperatuur
variatie van de COP naargelang van de temperatuur in de condensor
voor een temperatuur in de verdamper van 0°C
Welke prestaties mogen we verwachten?
16
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
-25 -20 -15 -10 -5 0 5 10 15 20
CO
P
température extérieure
variation du COP en fonction de la température extérieure pour une température eau chauffage à 35°C
COP=0.65 COP Carnot
COP=0.5 COP Carnot
données réelles
buitentemperatuur
reële gegevens
variatie van de COP naargelang van de buitentemperatuur voor een
verwarmingswatertemperatuur van 35°C
Warmtewinning
Opslag van zonne-energie => indirecte winning van zonne-energie
17
Lucht: – Dynamisch of statisch
– Buitenlucht of afvoerlucht van de ventilatie
Bodem: – Dichtbij de oppervlakte (horizontaal)
– In de diepte (verticaal)
Water: – Aan de oppervlakte: vijver, rivier
– In de diepte: ondergronds waterbekken
De koudebronnen
Bro
n:
DG
O4
Warmtewinning
Winningswijzen
18
Met tussen-
vloeistof
Directe expansie
verdamper condensor
Koude-
bron Warmte-
bron
Winningscircuit
(glycolwater)
Koude-
bron
Warmte-
bron
Warmtewinning
19
– Gemiddelde temperatuur van de
koudebron is relatief hoog maar variabel en
lager wanneer de behoefte het grootst is
0
100
200
300
400
500
600
-10 -8 -6 -4 -2 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30 32
no
mb
re d
'he
ure
s
température extérieure
histogramme des températures pour une année type à Uccle
Bro
n:
DG
O4
Bro
n:
DG
O4
Bro
n:
IRM
Dynamische lucht
Histogram van de temperaturen voor een typisch jaar in Ukkel aan
tal u
ren
buitentemperatuur
Warmtewinning
Dynamische lucht
20
• Sterke punten
– Met directe expansie
– Matige kostprijs (~ € 1.000 excl. btw/kWth)
• Zwakke punten
– IJsvorming onder een bepaalde
luchttemperatuur ( < 3-4°C)
=> ontdooiingscycli
– Directe elektrische bijverwarming
(weerstanden) vaak noodzakelijk (zie
dimensionering)
– Geluidsniveau
(kan hinderlijk zijn indien dicht bij een
venster, buur, enz.)
– Esthetisch?
Bro
n:
DG
O4
Warmtewinning
21
Bro
n:
ES
E
Bro
n:
DG
O4
Statische lucht
• Sterke punten
– Geen ventilator
– Valorisatie van de zonnewinst
– Met directe expansie (of glycolwater)
– Matige kostprijs
• Aandachtspunten
– Vereist oriëntatie op het zuiden (+/- 30
graden) voor ontdooiing
• Zwakke punten
– Grote oppervlakte
– Esthetisch?
Warmtewinning Horizontale warmtewinning uit de bodem
22
• Sterke punten
– Goede gemiddelde temperatuur maar
verzwakking van de bron:
• Begin verwarmingsseizoen: 10-12°C
• Eind februari/begin maart: ongeveer 0°C
• Einde verwarmingsseizoen: 5-7°C
• Aandachtspunten
– Optimale diepte: tussen 80 en 100 cm
• Zwakke punten
– Grote tuinoppervlakte (1,5 tot 1,8 x verwarmde
oppervlakte voor woning (k40) en zonder
aanplantingen
– Bij directe expansie (grote hoeveelheid vloeistof
nodig) of glycolwater (verbruik pomp)
– Kosten van grondwerken en sonde => totale kostprijs (excl. afgiftesystemen) ~ € 1.500
excl. btw/kWth
Bro
n:
Raphael LH
OM
ME
Bro
n:
DG
O4
Warmtewinning
Warmtewinning door verticale sonde
23
• Sterke punten
– Goede gemiddelde en stabiele temperatuur:
• 2 - 6°C
• -4 – 0°C in hoog-België bij strenge winter
– Regeneratie van de bodem bevorderd door
zomerse “free-cooling” (zie actieve koeling in tertiaire sector)
• Aandachtspunten
– Vooraf ongekende samenstelling van de
ondergrond beïnvloedt de prestaties
• Zwakke punten
– Indirecte winning => verbruik pomp
– Korstprijs van de boringen => totale kosten (behalve afgiftesystemen) ~ € 1.800
excl. btw/kWth
Bro
n:
DG
O4
Warmtewinning
Warmtewinning door verticale sonde
24
– Sondes van een
honderdtal meters,
ongeveer 15 m per
thermische kW verlies
– Tussen 15 en 60 W per
lopende meter (hangt af
van de aard van de
bodem)
Circulatie van
glycolwater
Aflopende “U”-buizen
in HDPE (koude)
Opgaande “U-buizen
in HDPE (warmte)
Ringvormig vulmateriaal:
cement
Sondevoet
(Indicatieve diepte)
Geothermische dubbele U-sonde – Bron: ADEME, BRGM, EDF
Warmtewinning
Warmtewinning uit het grondwater
25
• Sterke punten
– Zeer goede gemiddelde en stabiele
temperatuur: tussen 10 en 15°C
– In het algemeen geringe diepte
• Aandachtspunten
– Vereist een winningsvergunning en een
specifieke milieuvergunning
• Zwakke punten
– Indirecte warmtewinning: water opgepompt
door een put en geloosd in een andere
– Zwevende deeltjes => filter wordt vuil
– Verzwakking van de bron indien algemeen
gebruikt
– Licht zuur water => corrosie
Bro
n:
DG
O4
Warmtewinning
Warmtewinning uit het grondwater
26
– Zeer goed gemiddelde temperatuur
– Directe winning (ondergedompelde
warmtewisselaar in roestvrij staal) of
indirecte winning (polyethyleen
warmtewisselaar met glycolwater), of
oppomping zoals bij grondwater (met
dezelfde nadelen)
– Vereist voldoende hoog debiet (rivier, kanaal)
of volume (vijver).
– Zelden mogelijk in eengezinswoningen
– Goed potentieel voor collectieve verwarming
of tertiaire gebouwen voor agglomeraties
langs waterloop of kanaal
Bro
n:
DG
O4
Warmteoverdracht
De verschillende types van compressor:
► Wisselstroomcompressor (zoals in uw koelkast)
► Roterende compressor
► Scroll-compressor (ruim verspreid voor residentiële
toepassingen)
► Schroefcompressor (grote vermogens)
► Centrifugale compressor (zeer groot vermogen, zeer goede
prestaties in modulerende werking) -> zou in de toekomst
beschikbaar moeten zijn voor kleine vermogens
27
Warmteoverdracht
De Scroll-compressor :
28
– Beperkte wrijving
– Lange levensduur
– Stil
– Moduleerbare rotatiesnelheid
Bewegende spiraal Vaste spiraal
Begin van de
aanzuigcyclus
Uitlaatopening
Aanzuiging en begin van compressie
Gas in compressie
Gas bij einde compressie
en begin opstuwing
Einde
compressiecyclus
Begin opstuwing
Warmteoverdracht
Vermogensmodulatie:
► Noodzakelijk voor een lucht/water-warmtepomp
=> +8 tot 10% voor de SPF
► Wenselijk voor een bodem/water-warmtepomp
=> +4 tot 6% voor de SPF
► Zonder vermogensmodulatie, werking in “alles of niets”-
modus
29
– Zwakkere COP in startfase
– Vereist een bufferreservoir
– Vroegtijdige slijtage
Tem
pera
tuur
100 %
0 %
aan
uit
Warmteoverdracht
Vermogensmodulatie door snelheidsvariaties:
=> DC inverter-technologie
► Wisselstroom -> gelijkstroom (DC)
► Stroomonderbreking om wisselstroom te creëren op lagere
frequentie => lagere rotatiesnelheid
► Gemoduleerd vermogen tot 10-20% nominaal vermogen
► Positieve impact op COP in bepaald bereik
30
Bro
n:
ww
w.r
egle
sdela
rt-
gre
nelle
-environnem
ent-
2012
.fr
Relatieve prestatie Relatieve prestatie
Spanningswaarde Spanningswaarde
▲Voorbeelden van de impact van de spanningswaarde op de prestatie van een alles-of-niets-compressor
(links) en een compressor met snelheidsvariaties (rechts)
Warmteoverdracht
Omkeerbaarheid
► De warmtepompen met dynamische lucht als koudebron
zijn altijd fysisch reversibel of omkeerbaar (voor de
ontdooiingscycli)
► De regeling ervan is vaak beteugeld opdat ze niet gebruikt
zouden worden in afkoelmodus (noodzakelijk om in
aanmerking te komen voor premies)
► De regeling van de lucht/lucht-warmtepompen is
doorgaans niet beteugeld .
► De verticale bodem/water-warmtepompen kunnen worden
gebruikt voor “free cooling”: de warmtepomp werkt niet, of
koelt alleen het water door het in de bodem te laten
circuleren.
31
Warmteafgifte
Afgiftewijzen
32
Met tussen-
vloeistof
Directe
expansie
verdamper condensor
Koude-
bron Warmte-
bron
Distributie-
circuit (water
of lucht)
Koude-
bron
Warmte-
bron
Warmteafgifte
Aangepaste hydraulica:
► Om de temperatuur in de condensor te beperken, gebeurt
de afgifte bij ∆T = 5°C
► Aangezien P = debiet x Cp x ∆T => debiet moet stijgen
► De snelheid in de leidingen moet onder < 0,75 m/s blijven
(lawaai en grote drukverliezen vermijden)
33
De leidingen moeten een voldoende grote
diameter hebben
Potentieel een struikelblok bij renovaties
Warmteafgifte
Het parool is: lage temperatuur
► Vloerverwarming
► Overgedimensioneerde radiatoren
► Ventilatorconvectoren of gebooste convectoren
► Ingeblazen lucht
► Te verbieden:
› Standaard convector
› Mono-buisinstallatie
34
Warmteafgifte
Vloerverwarming
35
– Meer comfort
– Plaatswinst
– Moeilijk te regelen indien noodzakelijk vermogen < 35 W/m²
Indien minder (lage-energiewoning) kan een systeem met lage
inertie worden overwogen
Bro
n:
Opale
sys
tèm
s
Bro
n:
DG
O4
Warmteafgifte
Ventilatorconvectoren
36
– Geforceerde convectie -> hoog vermogen, zelfs bij lage
temperatuur
– Opgelet voor lawaai (variabele eisen volgens bestemming
van de kamer: kantoor, woonkamer, slaapkamer)
=> Dimensionering voor een gemiddelde ventilatorsnelheid B
ron:
énerg
ie+
Bro
n:
énerg
ie+
Warmteafgifte
Gebooste convector
37
– Verzwaard vermogen bij lage temperatuur
– Zeer stil (geschikt voor slaapkamers)
– Elektronische regeling van de ventilatoren
Bro
n:
Jaga
Warmteafgifte
“Overgedimensioneerde” radiatoren
38
– D.w.z. gedimensioneerd voor werking bij een laag
temperatuurregime
• Vermogen volgens temperatuurregime: informatie
verstrekt door de fabrikant
Er zijn corrigerende factoren indien de gegevens
niet bestaan voor lagetemperatuurregimes
• Indien bestaande radiator (renovatie) en geen
informatie beschikbaar, zijn er tools beschikbaar.
Bv. op de website energie+ : http://www.energieplus-
lesite.be/fileadmin/resources/04_technique/05_chauffage/08_calculs/01_programmes_calcul/
chaucalpuissanceradiateur.xls
– Bij renovatie blijkt, na isolatie van de
gebouwschil, vaak dat de radiatoren voldoende
overgedimensioneerd zijn
– Veel plaatsinname
Bro
n:
énerg
ie+
Warmteafgifte
Systemen met directe expansie:
Split- of multisplitsystemen
39
– Geen intermediaire warmtevoerende
vloeistof: de koelvloeistof vloeit tussen
de buitenunit en een of meer binnenunits
– Binnenunits: muurconsoles
(ventilatorconvectoren)
– Vaak geïnstalleerd voor klimaatregeling
– Geen premie want altijd omkeerbaar
Bro
n:
énerg
ie+
B
ron:
Daik
in
Warmteafgifte
Regeling van de watertemperatuur
40
Regeling met “glijdende temperatuur”:
• De watertemperatuur hangt af van
de buitentemperatuur
• Vereist een buitentemperatuurvoeler
(voor de lucht/waterwarmtepompen
is deze geïntegreerd in de
buitenunit) B
ron:
DG
O4
Bro
n:
DG
O4
Deze regeling moet goed
geparametreerd (conform de
dimensionering van de
afgiftesystemen) en effectief
(manuele modus vermijden!) zijn
Temperatuur
van het
verwarmingswater
Buitentemperatuur
Gebruik van hernieuwbare energie?
Notie primaire energie
41
Energie-
drager
Kostprijs
(€/kWh)
Elektriciteit 0,235
Gas 0,079
Stookolie 0,084
Gelijke factor voor kostprijs kWh
elektriciteit en brandstoffen
Bron: Brochure PAE2
Primaire energie Transformatie Bruikbare energie
Nucleaire
verbranding
(uranium)
Fossiele
brandstof
(gas/stookolie)
Elektriciteit
Elektriciteit
De verliezen voor de transformatie in elektriciteit
Dit zijn de verliezen in de elektriciteitscentrales
In de vorm
van primaire
energie
= energie
afgenomen
aan de
planeet
In de vorm
van
elektriciteit
= energie
verbruikt in
de woning
Verliezen bij transformatie = 1,5 kWh in de vorm van verloren warmte
Gebruik van hernieuwbare energie?
● SPF = Seasonal Performance Factor = geïntegreerde COP
over het hele verwarmingsseizoen
● De volgende SPF-waarden mogen worden verwacht voor
correct gedimensioneerde en afgestelde installaties met
modulerende warmtepomp
● Er zijn verschillende limieten om het gebruik van
hernieuwbare energie in overweging te nemen: SPF ≥ 2.6 …
2.88 42
TYPE VAN
WARMTEPOMP
SPF Rendement op
primaire energie
LUCHT – WATER
BODEMH – WATER
BODEMV – WATER
3,5
3,6
4,4
140 %
144 %
170 %
Dimensionering
► Berekening van de verliezen per lokaal (Q) voor de
basistemperatuur (-8°C in Brussel)
› Verliezen langs de wanden en door ventilatie/infiltratie
► Dimensionering van de afgiftesystemen
vastleggen van een temperatuurregime:
› bij nieuwbouw, maximum 45°C (indien mogelijk 40°C)
› bij renovatie, maximum 50 … 55°C
► Rekening houden met een T° van 5 K
=> vermogen warmtepomp en waterdebiet
► Indien gemengde warmtepomp (SWW) moet een groter
vermogen worden voorzien (~15%)
43
Dimensionering
► Opgelet: niet overdimensioneren!
› Vermogensmodulatie:
15-20% van het nominaal vermogen
› Het inlaatvermogen (elektrisch/mechanisch)
is gemoduleerd
› Variabele COP naargelang van de temperaturen
van koude- en warmtebron
=> thermisch vermogen varieert zeer sterk
naargelang van de buitentemperatuur
(invloed van de warmtebron en de koudebron)
44
Bron: Viessmann
Luchtinlaattemperatuur in °C
Ve
rmo
ge
n in
kW
› Kostprijs!:
– lucht/water-warmtepomp: ~ € 1.000/kWth (warmtepomp)
– bodemh/water-warmtepomp: ~ € 1.500 /kWth (warmtepomp +
bodemsondes)
– bodemh/water-warmtepomp: ~ € 1.800 /kWth (warmtepomp +
sondes)
Dimensionering Voorbeeld van een lucht/water-warmtepomp
45
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
-10 -5 0 5 10 15
Nominaal vermogen = vermogen voor A7 / W35. Hier ~ 7 kW thermisch
0
100
200
300
400
500
600
-10 -8 -6 -4 -2 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30 32
no
mb
re d
'he
ure
s
température extérieure
histogramme des températures pour une année type à Uccle
Evenwichtspunt: • Laag- en Midden-België: -3°C … 0°C
• Hoog-België: -5°C … -2°C
warmtepomp
verliezen
Bro
n:
IRM
Sommige systemen (bv. herinjectie van vloeistof tijdens de compressie) maken het
mogelijk een hoog vermogen te behouden door lage temperatuur
(maar met verzwakte COP) en vereisen geen directe elektrische bijverwarming.
Histogram van de temperaturen voor een typisch jaar in Ukkel
Buitentemperatuur
Aanta
l ure
n
Dimensionering ● lucht/water-warmtepomp
► Vermogen warmtepomp A7/W35 = Q ( +15% indien SWW)
► Directe elektrische bijverwarming ~ 0.5 Q
● bodemh/water-warmtepomp
► Vermogen warmtepomp B-3/0/W35 = 1.3xQ (+15% indien
SWW)
► Zonder elektrische bijverwarming
● bodemv/water-warmtepomp
► Vermogen warmtepomp B-3/0/W35 = 1.2xQ (+15% indien
SWW)
► Zonder elektrische bijverwarming
46 Q = verliezen (wanden + ventilatie/infiltratie)
Bijzonder geval: Lage-energiewoning of passiefwoning met ventilatie type C ► Ventilatie type C
► Verwarmingswarmtepomp geïntegreerd in het ventilatiesysteem
› Verdamper op afgevoerde lucht stroomafwaarts van de
warmtewisselaar
› Condensor op verwarmingswater- en SWW-circuit
► Afgifte:
› Ventilatorconvector (met luchtinlaten)
› (elektrische infraroodverwarming in badkamer)
► SWW geproduceerd door dezelfde warmtepomp
► Geen ijsvorming
► Elektrische bijverwarming noodzakelijk omdat de lucht niet meer
dan enkele graden wordt afgekoeld (om ijsvorming te vermijden)
► Alleen voor gebouwen waarvan de verwarmingsbehoefte pas
begint bij 6 of 7°C buiten
47
= lucht/water-warmtepomp
Specifiek geval: Lage-energiewoning of passiefwoning met ventilatie type C
48
0
100
200
300
400
500
600
-10 -8 -6 -4 -2 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30 32
no
mb
re d
'he
ure
s
température extérieure
histogramme des températures pour une année type à Uccle
5
4
3
2
1
0
Noodzakelij
k v
erm
ogen [
kW
]
SWW
verliezen
ventilatie
Bro
n:
IRM
Histogram van de temperaturen voor een typisch jaar in Ukkel
Buitentemperatuur
Aan
tal
ure
n
Specifiek geval: Geothermie in tertiaire gebouwen
► Behoefte aan warmte in de winter en aan koude in de zomer
=> regeneratie van de koudebron door geocooling in de zomer
► Dynamische simulatie voor de warmte- en koudebehoefte
► Dynamische simulatie van de reactie van de bodem op lange
termijn (~20 jaar)
► Indien onevenwicht bij warmte: vaak brengt het meer op een
gasketel als bijverwarming te voorzien
► Om geocooling te bevorderen, kan het nodig zijn een
bijkomende koelgroep te voorzien
49
Haalbaarheid bij renovatie
► Specifieke thermische behoeften ≤ 65 W/m²
► Geen mono-buissysteem
► Geen statische convectoren
(tenzij boostventilatoren geïnstalleerd worden)
► Voldoende grote leidingdiameter om het vereiste debiet
door te laten (T° = 5K)
50
Bivalente systemen
51
=> Verwarmingsketel speelt de rol van
verwarmingselement
=> warmtepomp volledig stilgelegd onder de
bivalentietemperatuur
Moeilijke regeling
• jojo-effect vermijden
• problemen met herstart op grens van
bivalentietemperatuur
parallel
alternatief B
ron:
énerg
ie+
B
ron:
énerg
ie+
Er bestaan combinaties warmtepomp + condensatiegasketel
met geïntegreerde en geoptimaliseerde regeling
Dimensionerings-
temperatuur
Bivalentie-
temperatuur Verwarmings-
limiet
Basis-
vermogen
Dimensionerings-
temperatuur
Bivalentie-
temperatuur Verwarmings-
limiet
Basis-
vermogen
Warmtepomp
Warmtepomp
Verwarmings-
ketel
Verwarmings-
ketel
Dagen
Bu
ite
nte
mp
era
tuu
r (°
C)
Bu
ite
nte
mp
era
tuu
r (°
C)
Sanitair warm water
● Lagere prestaties want hogere
temperatuur van de warmtebron
► Het rendement op primaire energie kan
vergelijkbaar zijn met dat van een goed
gastoestel => dit is vooral interessant bij
vervanging van een elektrische boiler
● Voorzie een voldoende groot
opslagreservoir voor opslag bij matige
temperatuur
● Opgelet bij regeling:
► een warmtepomp die wordt herstart bij een
lager vermogen heeft veel zwakkere
prestaties
52
Bron: Solaris PAC
Sanitair warm water
● Opgelet voor legionella
► In eengezinswoningen -> 1 anti-
legionellacyclus per week
► In collectieve woningen?
● Thermodynamische boiler
► Er moet een luchtinlaat zijn buiten!
● Systeem voor warmterecuperatie op
afvoerlucht (systeem C)
► hoge COP (luchttemperatuur ~ 20°C)
► zeer interessant bij renovatie wanneer
ventilatie met warmterecuperatie niet
haalbaar is
53
Bron: energreen.be
Warmtepomp met gasmotor
● Mechanische energie geleverd aan de compressor
door een gasmotor i.p.v. een elektrische motor
● Naast de warmte geput uit de koudebron
(buitenlucht), recuperatie van
► warmte van de verbrandingsgassen
► warmte van de motor
=> beperkte invloed van T° koudebron => lucht
=> beperkte invloed van T° warmtebron
=> goede keuze voor renovatie
● Motoren met variabele snelheid
● Rendement primaire energie:
115-120% tot 140% bij deellast 54
Elementen van economische rendabiliteit
● Raming van de meerkost tussen een “klassieke ” performante
installatie (condensatiegasketel) en een waterpompinstallatie
● Raming van de seizoensrendementen van de 2 oplossingen
► Beïnvloed door het temperatuurregime, de dimensionering, de
regeling, …
● Op basis van een raming van de bruto verwarmingsbehoefte
van het gebouw, raming van het eindenergieverbruik van de 2
oplossingen en de bijhorende kosten
► opmerkingen:
› Indien het tarief voor gas op BVW is, moet het rendement op BVW
worden gebruikt voor de verwarmingsketel!
› Rekening houden met het verbruik van de circulatiepompen voor de
installatie met verwarmingsketel, aangezien de rendementen hier
geen rekening mee houden
55
Elementen over te nemen uit het bestek
Onvolledige lijst
► Werk bij voorkeur met een gecertificeerd (rescert.be) en/of
gelabeld (www.questforquality.be) installateur
► Vraag een berekening van de verliezen per lokaal
(volgens norm NBN EN 12831: 2003)
► Vermeld het type van afgiftesysteem
► Vermeld het gewenste temperatuurregime
► Vraag minimale prestatieniveaus voor de warmtepomp (cf.
labels of rendement Ecodesign, Europees ecolabel, …)
► Vraag een raming van de verwachte seizoenprestaties
56
Elementen over te nemen uit het bestek
Onvolledige lijst
► Vraag de installatie van een monitoringsysteem:
› Elektriciteitsmeter voor de warmtepomp
› Integrerende meter van de geproduceerde thermische energie
► Voor geothermie voor tertiaire gebouwen, vraag:
› Dynamische simulatie van de warmte- en koudebehoefte
› Simulatie van de reactie van de bodem op lange termijn
› Regeneratie door geocooling
► …
57
Onderhoud
● De filters van de hydraulische circuits regelmatig
(1 keer per jaar) reinigen
● Lucht/water-warmtepomp: buitenwarmtewisselaar
losmaken en reinigen
● Geothermie:
► Verversing glycolwater: 10 jaar
► (controle staat glycolwater (glycolgehalte): 1-2 jaar)
► Regelmatige controle van de druk in het circuit
● Controle van de dichtheid
(problemen op dit vlak komen aan het licht door regelmatige
monitoring van de prestaties)
58
Onderhoud
● Specifieke onderhoudsomstandigheden
► Indien warmtepomp = omkeerbaar en koelvermogen > 12 kW
=> gebonden aan EPB-reglementering voor klimaatregeling
► Indien hoeveelheid koelvloeistof > 3 kg en/of elektrisch
vermogen compressor > 10 kW
=> milieuvergunning (rubriek 132: verkoel- en
koelinstallaties)
59
Richtlijn “Ecodesign”
● Alle warmtepompen
► op de markt gebracht en/of in bedrijf gesteld na
26 september 2015
► met een nominaal thermisch vermogen ≤ 70 kW
► bestemd voor de productie van
› alleen verwarming
› de combinatie verwarming en sanitair warm water
› alleen sanitair warm water
moeten uitgerust zijn met een etiket dat hun kenmerken
vermeldt op het vlak van:
► Energie
► Akoestiek
60
Etikettering: Europese verordeningen
811/2013 en 812/2013
Richtlijn “Ecodesign”
● Alle warmtepompen
► op de markt gebracht en/of in bedrijf gesteld na
26 september 2015
► met een nominaal thermisch vermogen ≤ 400 kW
► bestemd voor de productie van
› alleen verwarming
› de combinatie verwarming en sanitair warm water
› alleen sanitair warm water
zijn gebonden aan eisen op het vlak van:
► Minimale energie-efficiëntie
► Maximale geluidsniveaus
► Productinformatie (gegevens die op de technische fiche
moeten staan) 61
Eisen: Europese verordeningen
813/2013 en 814/2013
Richtlijn “Ecodesign”
62
Etiket verwarmingswarmtepomp
Naam fabrikant en model Label • Gebaseerd op de SPF
• Afhankelijk van de
verwarmings-
watertemperatuur
(gemiddeld en laag)
Geluidsniveau
(binnen en buiten)
Calorisch vermogen
naargelang van de 3
Europese klimaatzones.
België ligt in de zone met
gematigde temperatuur
Richtlijn “Ecodesign”
63
Energie-efficiëntieklassen met uitzondering van
lagetemperatuur-warmtepompen Conversiefactor
primaire energie
2,5
Ecodesign -eis: ηs > 100% (=> SPF > 2.5)
SPF ≥ 3,75
SPF ≥ 3,13
SPF ≥ 2,45
Richtlijn “Ecodesign”
64
Energie-efficiëntieklassen voor lagetemperatuur-
warmtepompen
Conversiefactor
primaire energie
2,5
Ecodesign-eis: ηs > 115% (=> SPF > 2.88)
SPF ≥ 4,38
SPF ≥ 3,75
SPF ≥ 3,08
SPF ≥ 2,88
SPF ≥ 2,68
SPF ≥ 2,5
Richtlijn “Ecodesign”
65
Etiket warmtepomp SWW
Naam fabrikant en model
Label gebaseerd op
SPF
Geluidsniveau
(binnen en buiten)
Calorisch vermogen
naargelang van de 3
Europese klimaatzones.
België ligt in de zone met
gematigde temperatuur
Wateronttrekkingsprofiel
Werking alleen mogelijk in
daluren
Jaarlijks
eindenergieverbruik [kWh]
en/of jaarlijks
brandstofverbruik [GJ
BVW]
Richtlijn “Ecodesign”
66
Energie-efficiëntieklassen alleen SWW
Ecodesign-eis
Richtlijn “Ecodesign”
67
Etiket warmtepomp verwarming + SWW
Label voor
middentemperatuur-
verwarming
Richtlijn “Ecodesign”
● Aanwezigheid van een bijverwarmingssysteem
● Vermogens en COP met deellast voor verschillende
buitentemperaturen
● Bivalentietemperatuur
● Verzwakkingscoëfficiënt voor korte cycli
● Thermisch vermogen van het bijverwarmingssysteem
● Verbruik in waakstand
● …
68
Informatie die moet worden opgenomen in de
technische fiche (onvolledige lijst)
69
Invoer in EPB-software
?
70
Invoer in EPB-software
Correctie voor
temperatuurverschil (aan
afgiftesystemen of
bufferreservoir) tussen
test- en
designomstandigheden
Correctie voor verschil in
T° (aan afgiftesystemen
of bufferreservoir) tussen
test- en
designomstandigheden
Correctie voor
inaanmerkingneming
hulppomp op
verdampercircuit
Correctie voor verschil in
luchtdebiet van het
ventilatiesysteem tussen
testomstandigheden en
designomstandigheden
Testomstandigheden zijn gedefinieerd volgens norm NBN EN
14511
COP gemeten volgens
NBN EN 14511 in
temperatuur-
omstandigheden die
overeenkomen met het
type van warmtepomp
71
Invoer in EPB-software Testomstandigheden
warmtebron warmteafgiftemedium testomstandigheden
op basis van tabel 3 in NBN EN 14511-2
buitenlucht, eventueel
in combinatie met
afgevoerde lucht
gerecycleerde lucht,
eventueel in combinatie
met buitenlucht
A2/A20
buitenlucht, eventueel
in combinatie met
afgevoerde lucht
alleen buitenlucht,
zonder gebruik van een
warmteterugwinapparaat
A2/A2
buitenlucht, eventueel
in combinatie met
afgevoerde lucht
alleen buitenlucht, met
gebruik van een
warmteterugwinapparaat
A2/A20
alleen afgevoerde
lucht, zonder gebruik
van een
warmteterugwinapparaat
gerecycleerde lucht,
eventueel in combinatie
met buitenlucht
A20/A20
alleen afgevoerde
lucht, zonder gebruik
van een
warmteterugwinapparaat
alleen buitenlucht,
zonder gebruik van een
warmteterugwinapparaat
A20/A2
alleen afgevoerde
lucht, met gebruik van
een
warmteterugwinapparaat
gerecycleerde lucht,
eventueel in combinatie
met buitenlucht
A2/A20
72
Invoer in EPB-software Testomstandigheden
op basis van tabel 5 in NBN EN 14511-2
bodem met behulp van een
intermediair hydraulisch
circuit
gerecycleerde lucht,
eventueel in combinatie
met buitenlucht
B0/A20
bodem met behulp van een
intermediair hydraulisch
circuit
alleen buitenlucht, zonder
gebruik van een
warmteterugwinapparaat
B0/A2
bodem met behulp van een
intermediair hydraulisch
circuit
alleen buitenlucht, met
gebruik van een
warmteterugwinapparaat
B0/A20
bodem door middel van
grondwater
gerecycleerde lucht,
eventueel in combinatie
met buitenlucht
W10/A20
bodem door middel van
grondwater
alleen buitenlucht, zonder
gebruik van een
warmteterugwinapparaat
W10/A2
bodem door middel van.
grondwater
alleen buitenlucht, met
gebruik van een
warmteterugwinapparaat
W10/A20
73
Invoer in EPB-software
Testomstandigheden
op basis van tabel 7 in NBN EN 14511-2
bodem m.b.v. een
intermediair hydraulisch
circuit
water B0/W35
bodem d.m.v. grondwater water W10/W35
op basis van tabel 12 in NBN EN 14511-2
enkel buitenlucht,
eventueel in combinatie
met afgevoerde lucht,
zonder gebruik van een
warmteterugwinapparaat
water A2/W35
alleen afgevoerde lucht,
zonder gebruik van een
warmteterugwinapparaat
water A20/W35
74
Invoer in EPB-software
Nodige gegevensinvoer
Symbool Benaming Eenheid Gebruikt voor evaluatie
Productgegevens (op te geven door de fabrikant)
Δθtest Temperatuurtoename (van het water) over de condensor tijdens
de du COPtest °C fΔθ
PHP Het elektrische vermogen van de warmtepomp volgens de norm
NBN EN 14511 bij voorgeschreven testcondities kW fpumps
Vmax Het maximale luchtdebiet doorheen de installatie m³/h fAHU
Vtest Het luchtdebiet doorheen de installatie bij de test volgens de
norm NBN EN 14511 m³/h fAHU
Ontwerpgegevens van de installatie
θsupply,design De ontwerpvertrektemperatuur naar het warmteafgiftesysteem
(of het tussengeplaatste buffervat)) °C fθ, heat
Δθdesign Het verschil tussen de vertrektemperatuur θsupply,design en de
retourtemperatuur bij ontwerp van het afgiftesysteem (of het
tussengeplaatste buffervat) °C fΔθ
Ppumps Het elektrische vermogen van de pomp(en) op het circuit van de
verdamper (warmtebron) kW fpumps
Vsupply Het ontwerptoevoerdebiet doorheen de installatie m³/h fAHU
Vextr Het ontwerpafvoerdebiet doorheen de installatie m³/h fAHU
75
Invoer in EPB-software
Berekeningsparameters Ontstentenis-
waarde
Ontstentenis-correctie-
factor
Voorbeeld van
precieze waarden
Voorbeeld van
(precieze)
correctiefactoren
Ontwerp-
vertrektemperatuur θsupply,design 55°C
0,88 (oppervlakte-
verwarming)
(0.53 indien radiatoren!!)
40°C 1,03
Verschil tussen
ontwerpvertrek- en
retourtemperatuur Δθdesign
- 0,93
5°C
1,00
Temperatuur-
toename over de
condensor tijdens
de test
Δθtest 5°C
Verhouding tussen
het elektrisch
vermogen van de
circulatiepomp en
het elektrisch
vermogen van de
warmtepomp
Ppumps/PHP - 0,83 0,5kW/5kW 0,91
Totale correctiefactor 0,88 x 0,93 x 0,83 = 0,68 1,03 x 1,00 x 0,91 = 0,94
Voorbeeld van invoer:
standaardwaarden versus gedetailleerde invoer
76
● Informatie op de website van Leefmilieu Brussel:
http://www.leefmilieu.brussels/themas/energie/wat-groene-
energie/warmtepompen
● Brochure van het Waals Gewest: http://energie.wallonie.be/fr/les-pompes-
a-chaleur.html?IDC=6190&IDD=26697
● http://www.energieplus-lesite.be
● Infofiche van het WTCB over de invoer van een warmtepomp in de EPB-
software:
● http://www.wtcb.be/homepage/index.cfm?cat=publications&sub=infofiches&
pag=48&art=4
● Informatie over “Ecodesign”: http://ec.europa.eu/energy/en/topics/energy-
efficient-products/heaters
● Monitoring van warmtepomp directe installatie: http://www.liveheatpump.be
● Fiches van de AFPAC over het probleem van de geluidshinder bij
aërothermie:
http://www.afpac.org/sites/default/files/afpac_fiche_acoustique_n1_v11_20
14.pdf
http://www.afpac.org/sites/default/files/afpac_fiche_acoustique_n2_v11_20
14.pdf
Interessante tools, websites, enz.:
77
Referenties Gids Duurzame Gebouwen en andere bronnen:
● Gids Duurzame Gebouwen: http://gidsduurzamegebouwen.leefmilieubrussel.be/
Fiches G_ENE08 en G_ENE10
78
Te onthouden uit de uiteenzetting
● Elementen die de beste prestaties garanderen
► Prestatie van de warmtepomp (cf. ecodesign-label)
► Energieprestatie van het gebouw
► Dimensionering van de installatie
► Afgiftesysteem (zeer) lage temperatuur
► Correct en effectief geparametreerde regeling
● De warmtepompprestaties zijn zeer gevoelig voor alle
vermelde elementen
=> continue monitoring van de prestaties is vereist!
79
Contact
Raphaël Capart
Projectverantwoordelijke
ICEDD
: 051 25 04 80
E-mail: rc@icedd.be
top related