opleiding duurzaam gebouw - leefmilieu brussel · 2015-12-17 · een beetje thermodynamica warmte...

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


● 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


● 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


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


11

1 2

4 3

T

S

30°C

10°C



12

1 2

4 3

T

S

40°C

-10°C



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


● 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


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


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+

http://www.energieplus-lesite.be/fileadmin/resources/04_technique/05_chauffage/08_calculs/01_programmes_calcul/chaucalpuissanceradiateur.xls




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



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



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

http://www.questforquality.be/

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


● 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


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


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


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


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]


66

Energie-efficiëntieklassen alleen SWW

Ecodesign-eis


67

Etiket warmtepomp verwarming + SWW

Label voor

middentemperatuur-

verwarming


● 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


Correctie voor

temperatuurverschil (aan

afgiftesystemen of

bufferreservoir) tussen

test- en

designomstandigheden

Correctie voor verschil in

T° (aan afgiftesystemen

of bufferreservoir) tussen

test- en


Correctie voor

inaanmerkingneming

hulppomp op

verdampercircuit

Correctie voor verschil in

luchtdebiet van het

ventilatiesysteem tussen

testomstandigheden en


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


in combinatie met

afgevoerde lucht

alleen buitenlucht,

zonder gebruik van een

warmteterugwinapparaat

A2/A2


in combinatie met

afgevoerde lucht

alleen buitenlucht, met

gebruik van een


A2/A20

alleen afgevoerde

lucht, zonder gebruik

van een




met buitenlucht

A20/A20

alleen afgevoerde

lucht, zonder gebruik

van een


alleen buitenlucht,



A20/A2

alleen afgevoerde

lucht, met gebruik van

een




met buitenlucht

A2/A20

72

Invoer in EPB-software Testomstandigheden


bodem met behulp van een

intermediair hydraulisch

circuit



met buitenlucht

B0/A20



circuit

alleen buitenlucht, zonder

gebruik van een


B0/A2



circuit


gebruik van een


B0/A20

bodem door middel van

grondwater



met buitenlucht

W10/A20

bodem door middel van

grondwater

alleen buitenlucht, zonder

gebruik van een


W10/A2

bodem door middel van.

grondwater


gebruik van een


W10/A20

73


Testomstandigheden


bodem m.b.v. een


circuit

water B0/W35

bodem d.m.v. grondwater water W10/W35


enkel buitenlucht,


met afgevoerde lucht,



water A2/W35

alleen afgevoerde lucht,



water A20/W35

74


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


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.:

http://www.leefmilieu.brussels/themas/energie/wat-groene-energie/warmtepompen





http://energie.wallonie.be/fr/les-pompes-a-chaleur.html?IDC=6190&IDD=26697







http://www.energieplus-lesite.be/



http://www.wtcb.be/homepage/index.cfm?cat=publications&sub=infofiches&pag=48&art=4

http://www.wtcb.be/homepage/index.cfm?cat=publications&sub=infofiches&pag=48&art=4

http://ec.europa.eu/energy/en/topics/energy-efficient-products/heaters





http://www.liveheatpump.be/

http://www.afpac.org/sites/default/files/afpac_fiche_acoustique_n1_v11_2014.pdf




77

Referenties Gids Duurzame Gebouwen en andere bronnen:

● Gids Duurzame Gebouwen: http://gidsduurzamegebouwen.leefmilieubrussel.be/

Fiches G_ENE08 en G_ENE10

http://guidebatimentdurable.bruxellesenvironnement.be/fr/accueil?IDC=3

http://gidsduurzamegebouwen.leefmilieubrussel.be/

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: [email protected]

opleiding duurzaam gebouw - leefmilieu brussel · 2015-12-17 · een beetje thermodynamica warmte...

Documents