MONITORING WARMTEPOMP WONINGEN TE EDE WONING 1 – EDE KERNHEM
DATUM PLAATS
: :
5 april 2013 Winterswijk
INHOUDSOPGAVE 1
INLEIDING
2
DE WONING ........................................................................................................................................................ 4
3
2.1
VERTICALE BODEM WARMTEWISSELAAR ........................................................................................................... 4
2.2
WARMTEPOMP .............................................................................................................................................. 4
2.3
AFGIFTE SYSTEEM ......................................................................................................................................... 5
2.4
REGISTRATIESYSTEEM ................................................................................................................................... 5
KLIMAAT GEGEVENS............................................................................................................................................. 6 3.1
4
5 6
........................................................................................................................................................... 3
GRAADDAGEN ............................................................................................................................................... 6
REGISTRATIE GEGEVENS ...................................................................................................................................... 8 4.1
OPGENOMEN ELEKTRA ................................................................................................................................... 8
4.2
GELEVERDE WARMTE VOOR VERWARMING ....................................................................................................... 9
4.3
WARMWATER GEBRUIK ................................................................................................................................ 11
4.4
RUIMTE TEMPERATUREN .............................................................................................................................. 12
SAMENVATTING ................................................................................................................................................. 14 BIJLAGEN ......................................................................................................................................................... 15 6.1
INDELING BEGANE GROND............................................................................................................................. 15
6.2
INDELING EERSTE VERDIEPING ...................................................................................................................... 16
6.3
INDELING ZOLDER ........................................................................................................................................ 17
Pagina 2 van 17
1
INLEIDING
In opdracht van het bouwbedrijf Van Campen te Zelhem, zijn twee woningen in de nieuwbouwwijk Ede Kernhem uitgerust met een registratie systeem. De registratie omvat het energie verbruik van de warmtepomp, gecombineerd, met de geleverde warmte en de temperaturen in vijf vertrekken. Het doel van deze registratie is het optimaliseren van de selectie van de warmtepomp installatie. Er is geen norm of richtlijn in Nederland beschikbaar, voor het selecteren van de warmtepomp. Hierdoor is de selectie gestoeld op basis van berekeningen en ervaring. Daar de huidige berekening methodieken statisch zijn, maar de optredende warmtevraag dynamisch, is de warmteopwekking doorgaans te groot. Bij warmtepompen leidt dit tot een te dure en slecht functionerende installatie, met een tegenvallend rendement. In de volgende hoofdstukken wordt ingegaan op de technische installatie, waaronder de warmtepomp en het registratie systeem, daarnaast worden in verschillende hoofdstukken de registraties getoond.
Pagina 3 van 17
2
DE WONING
De woning betreft een geschakelde eengezinswoning, welke op de begane grond is uitgebouwd, waardoor een erg ruime tuingeoriënteerde woonkamer is ontstaan. Op de begane grond bevinden zich de garage, die wordt gebruikt als berging en tevens de opstelplaats is voor de warmtepomp, de meterkast, het toilet en de woonkamer met open keuken. Middels een open trap zijn de verdiepingen ontsloten. De overloop bied toegang tot drie slaapkamers en de badkamer. Een van de slaapkamers wordt niet als slaapkamer gebruikt. Op de open zolder is door de bewoner een slaapkamer gecreëerd aan de voorzijde van de woning, de temperatuur opnemer van de zolder zit niet in deze slaapkamer, maar in de voorruimte. Bouwjaar: 2011 De EPC berekening heeft een waarde van 0.43, op basis van NEN 5128:2004. Het woning type is K3.1 gespiegeld, met opties. Netto vloeroppervlakken [m²]:
Ontwerp temperatuur
Woonkamer
74,6
20 °C
Entree/toilet
13,7
15 °C
Slaapkamer 1
17,3
20 °C
Slaapkamer 2
13,0
20 °C
Slaapkamer 3
8,1
20 °C
Badkamer
8,4
22 °C
Overloop
4,6
15 °C
35,6
20 °C
Zolder Totaal [m²]
2.1
175,2
VERTICALE BODEM WARMTEWISSELAAR
De warmtepomp haalt een deel van de benodigde warmte uit de bodem, middels een verticale bodem warmtewisselaar met twee lussen. Deze warmtewisselaars hebben beide een lengte van 130 meter en bestaat uit een kunststof PE-leiding die in de bodem is aangebracht. In de kunststof leiding zit water met mono propyleen glycol, dat wordt afgekoeld (in de winter) door de warmtepomp en wordt opgewarmd door de bodem. In de zomer wordt dit proces omgedraaid en gaat er warmte van de woning naar de bodem.
2.2
WARMTEPOMP
De warmtepomp, die is geselecteerd voor de verwarming van deze woning is de Alpha InnoTec WZS 81H/K, met artikel nummer 10056-0051 en serie nummer 210523-0C6. De warmtepomp is op 14-11-2011 in bedrijfgesteld, de woning is op 8-12-2011 opgeleverd aan de eerste bewoners. Prestaties van de warmtepomp: B0/W35 vlg. EN14511 - COP 4,6 - Vermogen 7,7 kW B0/W45 vlg. EN14511 - COP 3,7 - Vermogen 7,3 kW Koudemiddel R407C Boiler van 190 liter Opgenomen vermogen compressor: B0/W35 vlg. EN14511 – 1,67 kW – 3,2A
Pagina 4 van 17
2.3
AFGIFTE SYSTEEM
Vanaf de warmtepomp is een meerlagen kunststof leidingsysteem toegepast, dat de warmtepomp verbindt met de kunststof vloerverwarming verdelers. In de gehele woning is vloerverwarming hart op hart 150 mm als hoofdverwarming aangebracht, uitgevoerd in PE-MDX buis.
2.4
REGISTRATIESYSTEEM
Het registratie systeem is opgebouwd uit een regelkast, met daarin een BRControls BRC23 regelaar, welke is voorzien van een historische opslag module, welke elke minuut de waarden van de ruimtetemperatuur opnemers verzorgt, maar daarnaast ook de plus telling van de warm water meter registreert. Voor de registratie van de geleverde thermische energie aan de woning en het elektraverbruik zijn meters toegepast met een eigen telwerk van het fabricaat Kamstrup, welke middels een M-bus verbinding worden uitgelezen. De volgende gegevens worden geregistreerd: 1.
Woonkamer temperatuur;
2.
Slaapkamer 1 temperatuur;
3.
Slaapkamer 2 temperatuur;
4.
Slaapkamer 3 temperatuur;
5.
Zolder temperatuur;
6.
Warmtemeter, Geleverde energie;
7.
Warmtemeter, Aanvoer temperatuur;
8.
Warmtemeter, Retour temperatuur;
9.
Warmtemeter, Verschil temperatuur;
10. Warmtemeter, Vermogen; 11. Warmtemeter, Flow; 12. Elektrameter, Geleverde energie; 13. Elektrameter, Opgenomen vermogen; 14. Warmwater verbruiksmeter. Pincipe schema:
Pagina 5 van 17
3
KLIMAAT GEGEVENS
De woningen zijn niet voorzien van een buiten temperatuur opnemer op het registratie systeem, daarnaast is een buiten temperatuur opnemer vaak niet op een juiste en onbelemmerde positie te monteren, waardoor altijd ongewenste beïnvloeding plaatsvindt. Derhalve gebruiken wij de gegevens die het KNMI aanbied. Op 17,4 kilometer afstand, bevind zicht het KNMI weerstation Deelen, station nummer 275. Dit station is gelegen op een hoogte van 50 meter boven NAP, de woning op 12 meter boven NAP. De volgende gegevens, zijn gebaseerd op de klimaat gegevens van het KNMI (Koninklijk Nederlands Meteorologisch Instituut).
3.1
GRAADDAGEN
Graaddagen worden gebruikt in relatie tot het verwarmingsenergie verbruik van gebouwen. Graaddagen worden berekend op basis van de gemiddelde etmaal temperatuur, ten opzichte van de stookgrens van 18 °C. Als voorbeeld, indien de gemiddelde etmaal temperatuur 10 °C bedraagt, dan zijn dat 8 draaddagen. Gewogen graaddagen houden rekening met het stook seizoen, in de wintermaanden wordt een factor van 1,1 gehanteerd en in de zomer 0,8. Jaartal
Ongewogen
Gewogen
1970
3.413
3.435
1971
3.220
3.231
1972
3.453
3.433
1973
3.296
3.310
1974
3.108
3.079
1975
3.124
3.134
1976
3.204
3.235
1977
3.165
3.137
1978
3.457
3.446
1979
3.660
3.674
1980
3.432
3.447
1981
3.375
3.412
1982
3.058
3.092
1983
3.077
3.101
1984
3.325
3.301
1985
3.660
3.698
1986
3.482
3.480
1987
3.538
3.558
1988
2.997
2.996
1989
2.866
2.879
1990
2.873
2.863
1991
3.296
3.309
1992
2.949
2.994
1993
3.200
3.231
Pagina 6 van 17
1994
2.953
2.955
1995
3.118
3.144
1996
3.700
3.725
1997
3.082
3.107
1998
2.996
3.021
1999
2.822
2.869
2000
2.773
2.799
2001
2.996
3.021
2002
2.842
2.868
2003
2.976
3.031
2004
3.028
3.062
2005
2.921
2.949
2006
2.841
2.886
2007
2.744
2.780
2008
2.978
3.004
2009
2.956
3.022
2010
3.506
3.556
2011
2.781
2.826
2012
3.078
3.098
Gemiddeld
3.147
3.167
Pagina 7 van 17
4
REGISTRATIE GEGEVENS
De registratie is gestart op 23-11-2011 en de gegevens zijn geanalyseerd t/m 29-01-2013.
4.1
OPGENOMEN ELEKTRA
De warmtepomp gebruik elektriciteit voor de elektronica ca. 9W, bron circulatie pomp ca. 65W, CV-circulatiepomp ca. 65 W en de compressor nominaal 1,67 kW in verwarmingsbedrijf. Tijdens tapwaterbedrijf neemt het opgenomen vermogen toe tot ca. 3 kW. In onderstaande grafiek is het door de warmtepomp opgenomen elektra vermogen per week weergegeven:
Pagina 8 van 17
4.2
GELEVERDE WARMTE VOOR VERWARMING
De warmtepomp verplaatst warmte vanuit de verticale bodem warmtewisselaar naar de woning, de arbeid die hiervoor nodig is, wordt door de compressor geleverd. De compressor zet daarmee elektrische energie om in thermische energie. In de onderstaande grafiek is de geleverde thermische energie weergegeven in kWh per week.
De graaddagen zijn een maat voor het energie verbruik van een verwarming installatie. In onderstaande grafiek is de geleverde energie voor de verwarming gedeeld door het aantal gewogen graaddagen in die week. Hieruit blijkt dat de bij de bewoonde woning structureel minder energie nodig is per graaddag dan in een onbewoonde staat. De woning is vanaf februari in gebruik genomen, circa week 2012-05. Dit valt te verklaren middels de interne warmtelast door huishoudelijke apparatuur en door de personen zelf. In de zomermaanden is deze factor niet betrouwbaar, omdat het aantal graaddagen zeer gering is. Dit heeft slechts een kleine invloed op het totale verbruik, daar de geleverde energie ook erg klein is.
Pagina 9 van 17
De compressor is 2627 uur in bedrijf geweest gedurende de monitoring periode, waarbij het opgenomen vermogen in de onderstaande grafiek is weergegeven.
Deze grafiek is oplopen gesorteerd, waardoor het bovenstaande beeld ontstaat en de verschillende bedrijf modussen, voor verwarming en tapwater te onderscheiden zijn. Het nagenoeg horizontale deel van de grafiek bevat de verwarmingsmodus, vanaf de knik is dit de tapwater bereiding. De bedrijfsuren voor de verwarming van warm tapwater bedraagt 559 h in de monitoring periode, waardoor de verwarmingperiode 2.068 uur bedraagt. Voor de bereiding van warm tapwater is 1.545 kWh aan elektriciteit gebruikt. In totaal is 5.292 kWh aan elektrische energie opgenomen, waardoor standby verbruik en de verwarming 3.747 kWh heeft gekost. Aan de woning is 19.328 kWh aan warmte geleverd, de COP (Coëfficiënt Of Performance) bedraagt hiermee 5,16. Deze Pagina 10 van 17
factor is erg goed in relatie tot de nominale COP van 4,6 en wijst op een juiste combinatie van bron, warmtepomp en afgiftesysteem in de woning. Hoe hoger deze factor, hoe minder elektriciteit wordt gebruikt en hoe lager de energienota van de bewoners.
4.3
WARMWATER GEBRUIK
Warmwater wordt door de warmtepomp opgewekt in de boiler en naar behoefte gebruikt. In onderstaande grafiek is het cumulatieve verbruik weergegeven. Hieruit valt op te maken, dat vanaf februari 2012 de woning bewoond is.
Het elektrische energiegebruik voor deze 52 m³ warm water bedraagt 1.545 kWh. 52.000 kg water is opgewarmd van 10 °C naar gemiddeld 55 °C, wat een temperatuur sprong is van 45 °C. Hiermee komt de energie die aan het geleverd water is toegevoerd op: 52.000 x 45 x 4,18 / 3.600 = 2.717 kWh. De opbrengst verhouding voor de warmtepomp in tapwater bedrijf komt hiermee op 2.717 / 1.545 = 1,76. Deze prestatie is prima.
Pagina 11 van 17
4.4
RUIMTE TEMPERATUREN
In onderstaande grafiek zijn de gemiddelde ruimte temperaturen weergegeven. Hieruit blijkt dat de verwarming van slaapkamer 1 door de bewoners laag is ingesteld of hier veel wordt geventileerd. De zolder schiet in de warme zomer het meest ver uit, daar waar de temperatuur in de andere vertrekken lekker koel blijft.
In woonkamer is de referentie thermostaat geplaatst, welke mede de aanvoertemperatuur van de warmtepomp regelt. Deze basis instelling is 20 °C, maar kan door de gebruiker worden aangepast.
Pagina 12 van 17
Week 5 in 2012 was een extreem koude week, met 196 gewogen graaddagen. Week 5 liep van 30-01-2012 t/m 05-02-2012. Deze week wordt nader belicht: De waarden in de grafiek zijn gemiddelde waarden per uur.
De maximale aanvoer temperatuur in deze extreme week bedraagt 36,8 °C, wat bijzonder netjes is bij buitentemperaturen tot -20 °C. Het ontwerp is gebaseerd op een buitentemperatuur van -10 °C en een aanvoertemperatuur van 35 °C bij een retour temperatuur van 30 °C.
Pagina 13 van 17
5
SAMENVATTING
Woning oppervlak Warmtegebruik verwarming Warmtegebruik warm tapwater Totaal warmtegebruik Elektra verbruik warmtepomp Overall COP Warmte gebruik Elektra verbruik warmtepomp
175 m² 19.328 kWh 2.717 kWh 22.045 kWh 5.292 kWh 4,2 110 kWh/m² 30 kWh/m²
Uit de beschikbare cijfers valt te concluderen dat deze woning deugdelijk is gebouwd, in relatie tot de kierdichting en isolatie van de woning. Het overall rendement van warmtepomp is goed. Ook bij extreem lage buitentemperaturen van -20 °C is de woning goed op temperatuur.
Pagina 14 van 17
6 6.1
BIJLAGEN INDELING BEGANE GROND
Pagina 15 van 17
6.2
INDELING EERSTE VERDIEPING
Pagina 16 van 17
6.3
INDELING ZOLDER
De zolder indeling is door de gebruiker gewijzigd, hier is een slaapkamer ingebracht, globaal over de helft van de zolder.
Pagina 17 van 17
