Overzicht. Hartelijk welkom! Warmtepompen. Laurent Vercruysse. Academie Viessmann België. De warmtepompenmarkt

12.09.2011

Hartelijk welkom!

Warmtepompen

Academie Viessmann België

Seminarie WP Vitocal – dag 1 Pagina 1 03/2009 © Viessmann Werke

Laurent Vercruysse

Overzicht De warmtepompenmarkt Basisprincipe, werking, algemene technische informatie Warmtebronnen Productie SWW Koeling


Dimensioneren van een WP-installatie

1

12.09.2011

Warmtepompen Gebruik: Nieuwbouw Renovaties Lage temperatuurverwarmingssystemen

Tendens: De bron „lucht“ neemt in belang toe, ook bij renovaties


Compacte installaties

Argumentatie voor het gebruik van een WP T.o.v. een conventioneel verwarmingssysteem bedragen de exploitatiekosten slechts ± 40%- 50% Het gebruik van vernieuwbare energiebronnen vermindert de uitstoot van schadelijke stoffen en bespaart op natuurlijke energiebronnen. Fiscale aftrek en premies


Gemakkelijke plaatsing, geen opslagtank en geen schoorsteen noodzakelijk.

2

12.09.2011

Historische trends en verwachtingen: hoofdmarkten Marktontwikkeling Europa 2009 - 2015* 400.000 370.793 10.100

350.000

334.410 48200

310.580 287.197

280.575

47800 47400

259.839

250.000 200.000

43500 12.250 10.600 11.598 11.637 20.409

150.000

46.700

238.536 46.000

11.840 12.200

45.200 11.400 11.200 12.965 11.437

11.560 11.100 13.900

19.500 8.000 6.300 14.318

5.800 13.100

12.750 15.700

12.200

13.430

Denmark

18.300

Sweden

33.000

Italy

11.384

Netherlands

13.700

25.500

22.500

10.164 10.600

17.337

Great Britain

16.307

23.500

Poland

9.000 8.190 15.370

13.800

Belgium

23.000

22.500

Austria

21.400 85.550

20.300 77.781

19.849 72.019

100.000

106.541

Switzerland France

68.589 65.323

Germany

62.811

total

50.000 53.290

50.670

2009

2010

70.500

59.331

79.001

85.408

2013

2014

96.192

0 2011

2012

2015

*Authority: MRM-Cube, stand 06.07.2011


300.000

Werkingsprincipe van een WP

Bron

WP

Verbruiker Vertrektemp.: 45°C

Grond Tin: +4°C

Compressor

Grond Tout: 0°C

Condensor Damp 3,5bar - 3°C

Vloeibaar 3,5 bar - 10°C

Damp 24 bar + 70°C

Vloeibaar 24 bar + 42°C

Expansieventiel

Retourtemp.: 40°C


Verdamper

3

12.09.2011

Het h, lgp-diagramma van koelmiddelen voor een WP

Vloeibaar

Verdamping Oververhitte damp

Damp

150

200

250

300

350

Bronwarmte (75%)

400

450

500

550

Elektrische energie (25%)


Druk pabs (bar)

Expansie

Vloeibaar worden

Vermogenbalancering WP / COP / SPF Opgenomen elektrisch vermogen

Afgegeven verwarmingsvermogen 4 kW

Opgewekt calorisch vermogen 4 kW ––––––––––––––––––––––––– = ––––– = 4 Opgenomen elektrisch vermogen 1 kW

Rendement

=

Rendement Jaarrendement

(COP) = gegevens van de fabrikant, laboratoriumwaarde (vb. B0W35) (SPF) = de verhouding tussen de opgewekte energie en de opgenomen elektrische energie op jaarbasis


Warmtevermogen bron 3 kW

4

12.09.2011


Cyclus van een WP

Technische kenmerken

5´

4´

Druk pabs (bar)

4

3´

Bronwarmte (75%)

WP 1-traps zonder EVI, type AW: A -15°C / W 45°C Verdamping Oververhitting Compressie Vloeibaar worden Expansie

Elektrische energie (25%)

Des te hoger de oververhitting, des te lager is de verdampingstemperatuur en dus des te hoger het opgenomen compressorvermogen. Het elektronisch expansieventiel (EEV) houdt de oververhitting, ook bij lage temperatuurverhoging, constant. Zodoende blijft de vermogenopname van de compressor optimaal. Het EEV verhoogt zo de SPF met ± 5% t.o.v. een conventioneel koelsysteem met thermisch expansieventiel.


Elektronisch expansieventiel

5

12.09.2011


Cyclus van een WP

EVI-tussenwisselaar

Vergelijking standaardproces / EVI-proces (EVI = enhanced vapor injektion)

Zonder EVI: bij een overeenkomstige compressie zou men een onaanvaardbaar hoge temperatuur bereiken

Expansie

Vloeibaar Verdamping Oververhitte damp

Damp

150

200

250

300

350

400

450

500

Elektrische energie

WP 1-traps zonder EVI, type AW: A -15°C45°C / W 45°C WP 1-traps met EVI, type AWH: A -15°C / W 65°C

550


Druk pabs (bar)

Vloeibaar worden

6

12.09.2011

COP en temperatuursverschil ∆t Voorbeeld Vitocal 300-G, type BW

Vermogengetal

Regel:

∆t = 25 K ---> ca 6

∆t = 50 K ---> ca 3,2

Vertrektemperatuur 1 K lager: COP 2,5% hoger Brontemperatuur 1 K hoger: COP 2,7% hoger


Temperatuursverschil

Met ∆t = 35 K (normvoorwaarden BW) COP ± 4,7

Doeltreffendheid en beschikbaarheid van warmtebronnen

Doeltreffendheid Beschikbaarheid

Erdwärme Grond

Luft Lucht


Grondwater

7

12.09.2011

Primaire bron: grond Horizontale collector Toepasbaar indien het „open“ terrein voldoende groot is van oppervlakte. Legdiepte van de leidingen ±1,5m. Om een goed contact te verzekeren en luchtzakken te vermijden, de leidingen in een zandbed leggen.

Gedurende de verwarmingsperiode de bodem niet overbelasten zodat deze tijdens de zomer terug kan geregenereerd kan worden


Tijdens het afdekken er zorg voor dragen dat er geen stenen op de leidingen liggen.


Voorbeeld van een horizontale collector

8

12.09.2011

Beschikbare grondwarmte op geringe diepte Richtwaarden voor de bepaling van een horizontale grondcollector Basisregel: Des te vochtiger de grond, des te hoger de warmtecapaciteit

Grondsoort

Beschikbare grondwarmte 10 - 15 W/m²

Vochtige zandgrond

15 - 20 W/m²

Droge leemgrond

20 - 25 W/m²

Vochtige leemgrond

25 - 30 W/m²

Watervoerende lagen

30 - 35 W/m²

referentiewaarden uit het planningsdocument voor warmtepompen

Voor een calorisch vermogen van 10 kW (8,4 kW koelvermogen) in een vochtige leemgrond benodigt men ca. 336 m² horizontale grondcollector. Zie: planningsaanwijzing


Droge zandgrond

Primaire bron: grond Geothermische sondes Toelatingen: na te vragen bij uw gemeente – tijdig aanvragen! De hoeveelheid warmte welke aan de grond kan onttrokken worden is afhankelijk van verschillende factoren zoals vochtigheidsgraad en samenstelling van de bodem.


Warmtepomp

9

12.09.2011

Evolutie natuurlijke grondtemperatuur


Diepte (m)

Temperatuur aardoppervlak (°C)

Beschikbare grondwarmte op grotere diepte Richtwaarden voor de bepaling van een aardsonde Basisregel: Des te vochtiger de grond, des te hoger de warmtecapaciteit

Beschikbare grondwarmte

Droge zandgrond

20 - 40 W/m

Vochtige zandgrond

50 - 60 W/m

Watervoerende lagen

70 - 90 W/m

referentiewaarden uit het planningsdocument voor warmtepompen

Voor een calorisch vermogen van 10 kW (8,4 kW koelvermogen) en een vochtige leemgrond benodigt men ca. 168 m boring (m.a.w. 2 boringen van 84 m). Volgens de VDI 4640 bij 2400 werkuren/a niet meer dan 50 W/m. Zie: planningsaanwijzing


Grondsoort

10

12.09.2011

Invloed diameter leiding PE 25 x 2,3 Vitocal 300-G BW 301 A.08 : 1160 l/h Captatienet : 2 x 65 m x 2 en PE 25*2,3 = 260 m -> Q = (1160 / 2 = 580 l/h) 279,1 Pa/m. : 279,1 x 65 x 2 = 36283 Pa soit 363 mbar ! Naar collector : 2 x 5 m en PE 32*2,9 = 10 m -> Q = 1160 l/h. 296,6 Pa/m : 10 x 296,6 = 2966 Pa soit 30 mbar. WP = 34 mbar. Totaal : (363 + 30 + 34) = 427 mbar + 30% (onbekende) = 555 mbar ! Let op : Geen water maar tyfocor : Debiet +12% en Verliezen +8 % (Tyfocor 40% à 0°C). Seminarie WP Vitocal – dag 1 Pagina 21 03/2009 © Viessmann Werke

Circulatiepomp -> h = 6,0 mcolh2o et Q = 1300 l/h.

Invloed diameter leiding PE 25 x 2,3

SPF !!!


Nood aan strengregelventiel

11

12.09.2011

Invloed diameter leiding PE 32 x 2,9 Vitocal 300-G BW 301 A.08 = 1160 l/h Captatienet : 2 x 65 m x 2 en PE 32*2,9 = 260 m -> Q = (1160 / 2 = 580 l/h) 60,3 Pa/m. = 60,3 x 65 x 2 = 7839 Pa of 78,4 mbar ipv 363 mbar Naar collector : idem WP idem h = 2,0 m ipv 6.0m


Let op : expansievat moet anders gedimensionneerd (met volume)

Invloed diameter leiding PE 32 x 2,9

SPF !!!


Strengregelventiel

12

12.09.2011

Primaire bron: water

Aanzuig- en retourput Toelating Tussenwarmtewisselaar: Woonkamer

Bad/WC

* onderhoudsgemak * bedrijfszekerheid

Stromingsrichting!


Kelder

Primaire bron: water Planning van een WP 2 Boorputten (aanzuiging en retour – in dezelfde watervoerende laag) Wateranalyse absoluut noodzakelijk / Aanwezigheid van Mn en Fe! Stromingsrichting van het ondergronds water respecteren De bron moet een debiet aankunnen van ± 0,2 à 0,3 m³/h per kW WP-vermogen; d.w.z. 4000 à 8000 m³/j voor een ééngezinswoning Het brondebiet is afhankelijk van de geologische omstandigheden het brondebiet controleren aan de hand van een pomp bij een bestaande bron

De studie en uitvoering overlaten aan een professionele putboorder De COP houdt geen rekening met de bronpomp!!!


De retourput(ten) moet(en) het debiet van de aanzuigputten kunnen verwerken

13

12.09.2011

Primaire bron: lucht Buitenopstelling

Eenvoudige installatie Lengte van de verbindingsleidingen beperken Badkamer WC

Woonkamer

Rekening houden met het geluidsniveau van het toestel Opstelsokkel voorzien

Kelder

Condenswaterafvoer voorzien

garanderen Boiler SWW Buffertank CV

Rekening houden met bekabelingen en elektrische toevoer


Vrije toevoer voor totale luchtdebiet

Primaire bron: lucht Binnenopstelling

Eenvoudige installatie Aanzuig- en afvoeropeningen voorzien in de muren (liefst diagonale opstelling) Woonkamer

Badkamer WC

Deze openingen beschermen tegen sneeuw en vallende bladeren Een thermische kortsluiting vermijden Condenswaterafvoer voorzien

Kelder

Boiler SWW Buffertank CV


Keldergat

14



12.09.2011

Warmtepomp Split-units

Vitocal 200-S type AWB of AWB-AC en Vitocal 222 of 242-S type AWT-AC :

15

350A 300A 200G 300G

160A 200/222/242S 350G 222/242G 333/343G



12.09.2011

WP lucht aandacht voor geluid:

WP lucht aandacht voor geluid:

16

12.09.2011


Productie SWW via WP

Vitocal 350-G 350-G „Hoge temperatuur“ type BW/WW351.A + BWS/WWS Mogelijke combinaties:

of

met

of

met

Vitocal 300-G BWS 301.A21 - 45

Vitocal 350-G BW 351.A18

De 350-G is altijd de Master omdat zij staat in voor de productie van het SWW. Men kan de installatie zo programmeren dat de Slave start voor verwarming en bij extra vraag de Master bijkomt indien nodig.


Vitocal 350-G BWS 351.A18

Vitocal 350-G BW 351.A07

Vitocal 300-G BWS 301.A06-17

Vitocal 350-G BWS 351.A07

17

12.09.2011

COP in functie van de vertrektemperatuur De 350-G haalt het beste rendement bij een vertrektemperatuur van rond de 45°C COP

300-G VL 35°C 350-G VL 35°C

350-G VL 55°C

Primairtemperatuur in °C


300-G VL 55°C

Voor grotere vermogens

Zie: planningsaanwijzing


Tapwateropwarming via een boilerlaadsysteem

18

12.09.2011

VITOCELL 100-V, type CVW is een passende en prijsgunstige oplossing voor WP tot 17 kW vermogen

390 l afzonderlijk verpakte isolatie oppervlakte warmtewisselaar ± 4m² betrouwbare werking met WP optionele aansluiting zonneinstallatie via externe warmtewisselaar mogelijk gebruik van een elektrische weerstand in het bovenste en onderste bereik afmetingen: ± 1600 x 750 mm


Geëmailleerde boiler met dubbel uitgevoerde warmtewisselaar

VITOCAL 242-G Compact-Energy-Tower Zonnecollectoren

Badkamer

Vitocal 242-G Compact-Energy-Tower is de alles-in-één oplossing voor laagenergiewoningen. Compact, op een minimaal grond-

Slaapkamer

oppervlak, is een Kamer

Keuken

Woonkamer

grond/waterwarmtepomp, een warmwaterboiler en alle componenten voor zonne-integratie ondergebracht in één behuizing.


Vitocal 242-G

19

12.09.2011

Verschil tussen Vitocal x2x-G en Vitocal x4x-G Schema x2x (222,333)

schema Vitocal x4x (242,343) Ladelans ter vermijding van de Verstoring van de gelaagdheid

Circulatiepomp met pulsmodulatie


Hoe kouder de boiler hoe trager de pomp draait en hoe hoger de delta T

Vitocal 160-A

■

De zonnepomp wordt ingeschakeld zodra een minimaal temperatuurverschil tussen de panelen en de boiler wordt gemeten.

■

Als de zonnepomp draait is de WP uitgeschakeld.


Omgevingslucht en zon – type WWKS

20

12.09.2011

De Natural- en Active Cooling Boxen maken een efficiënte en comfortabele koeling in verbinding met Vitocal warmtepompen mogelijk


Koelen met WP

NC- en AC-Box Voor koeling van gebouwen in verbinding met WP NC-Box in twee uitvoeringen Koelvermogen bij NC-Box tot 5 kW afhankelijk van de dimensionering van de gekozen warmtebron Koelvermogen bij AC-Box tot ca. 13 kW met automatische omschakeling van NC naar AC NC

EER bij AC-Box groter dan 3,0

Nieuwe EPP-Box verhindert condensatie en dient tegelijkertijd als bevestiging AC

Installationskostenbesparing met NC-Box meer dan 50% t.o.v. vroegere oplossingen


Naar de WP aangepaste aansluitingen maken een snelle en eenvoudige aansluiting mogelijk, vlak boven de WP

21

12.09.2011


Vitocal 2X2 et 3X3-G optie NC :

Werkingsmodus van de WP

Monovalente werking: De WP, als enige bron van warmte, dekt de totale warmtevraag van de installatie. Mono-energetische werking: In verwarmingsmode is de WP uitgerust met een elektrisch verwarmingselement voor extra verwarming indien nodig.

Alternatieve bivalente werking: De WP levert de verwarming tot aan het bivalentiepunt, vanaf dan neemt een andere warmtebron de volledige warmtevraag opzich.


Bivalente parallelle werking: De warmtepomp wordt aangevuld, op het bivalentiepunt, door een tweede warmtebron. (WP gedimensioneerd voor 50 – 70% van de totale warmtevraag)

22

12.09.2011

Dimensionering van een warmtpomp Bivalente werking bij grond-water WP

Zie ook: Planningsaanwijzing


Dekkingsaandeel van de warmtepomp aan jaarlijkse stookactiviteit in %

Voorbeeld: De WP moet slechts 50% van het verwarmingsvermogen dekken Voor de subsidies moet de dekkingsgraad groter zijn houdt hier rekening mee!!!

Bivalente werking bij grond-waterwarmtepompen Dimensionering 100 %

Verwarmingsdagen

77d = 1848h


Buitentemperatuur [[°C]

Relatieve belasting [[´%]

Bij een dimensionering van 100% hebben we ongeveer 1850 werkingsuren, zonder bereiding SWW

23

12.09.2011

Bivalente werking bij grond-waterwarmtepompen Dimensionering op 50 % v/d verwarmingsbelasting

Bij dimensionering op 50% hebben we ongeveer 3550 werkingsuren, zonder bereiding SWW. het aantal werkingsuren is belangrijk bij de dimensionering van de bron. vb. 3550h x 5 kW = 17750 kWh

ter vergelijk: zie planningsaanwijzing bij BW106: 99m !!!!!

Dit geldt ook voor bodemcollectoren!

Verwarmingsdagen


Buitentemperatuur [°°C]

Relatieve belasting [[´%]

bij max. 100-120kWh/(m**j) komt dit overeen met een sondelengte van ongeveer 160-180m

Dimensioneren van niet modulerende lucht/water WP Bivalentiepunt Het is zinvol om de grootte van de WP te optimaliseren Bivalentiepunt

Vermogen van de WP

70

De WP kan de warmtebehoefte tot een temperatuur van -5°C dekken Bij lagere temperatuuren moet men een bijkomende, externe warmtebron voorzien


Warmtebehoefte

24

12.09.2011

Wat is belangrijk voor een lucht/water WP? Het vermogen hangt af van de buitentemperatuur

Vermogen (kW)

WP A/W : niet modulerend

Warmte behoefte van het gebouw Verwarmingsgrens

Buiten temperatuur


WP A/W : wel modulerend

Wat is belangrijk voor een bodem/water WP? De warmtebehoefte van het gebouw is niet constant

Vermogen (kW)

Warmte behoefte van het gebouw

Buiten temperatuur

Verwarmingsgrens


WP B/W : niet modulerend

25

12.09.2011

Dimensionering vloerverwarming Berekening voor vertrektemp. 35°C

35°C vertrek bij te geringe vloeroppervlakte

Wordt in de praktijk door een hogere stooklijn in de WP-regeling gecompenseerd


Hierbij oververhitten de andere verwarmingscircuits!!! t.t.z. de thermostaatventielen sluiten! Gevolg: de minimale volumestroom is niet meer gegarandeerd

Bedankt voor uw aandacht

Laurent Vercruysse Academie Viessmann België


Warmtepompen

26

Overzicht. Hartelijk welkom! Warmtepompen. Laurent Vercruysse. Academie Viessmann België. De warmtepompenmarkt

Recommend Documents