15/11/2010
Ruimteverwarming met warmtepompen: principes en werking van verschillende warmtepompsystemen en toepassingen in woningbouw
TRIAS ENERGETICA
2
1
15/11/2010
Dus …
1. Eerst goed isoleren en luchtdicht bouwen (de warmtebehoefte beperken) 2. Dan duurzame energietechnieken maximaal benutten 3. Als laatste fossiele brandstoffen gebruiken (aan maximaal rendement)
3
Programma
• Werkingsprincipe • Rendementen • Vergelijking PER ketel en warmtepomp • De verschillende types warmtepompen o o o o
Verticale bodemwarmtewisselaar Horizontale bodemwarmtewisselaar Grondwater Lucht
• Lage Temperatuur Verwarming (LTV) 4
2
15/11/2010
Enkele warmtepompen
5
Enkele warmtepompen De werking van een warmtepomp is gebaseerd op : •Water stroomt van hoog naar laag •Water verpompen van laag naar hoog kan, indien je er (pomp)energie voor gebruikt WATERPOMP •Warmte stroomt van hoge temperatuur naar lage temperatuur •Warmte verpompen van lage naar hoge temperatuur kan, indien je er (pomp)energie voor gebruikt WARMTEPOMP 6
3
15/11/2010
koelkast = warmtepomp
Een koelkast heeft een koude en een warme zijde. Bij een koelkast zijn we geïnteresseerd in de koude zijde (verdamper). Bij een warmtepomp zijn we geïnteresseerd in de warme zijde (condensor).
7
Werkingsprincipe
- Koelmiddel circuleert in een gesloten circuit. - Men laat dit verdampen onder lage druk (koeleffect). - Een compressor brengt het gasvormige koelmiddel naar hoge druk. - Onder hoge druk laat men het koelmiddel condenseren (warmteafgifte). - Een expansieventiel brengt het vloeibaar koelmiddel terug van hoge naar lage druk. 8
4
15/11/2010
Werkingsprincipe
Hoge druk gasvormig
Lage druk gasvormig Hier wordt warmte opgenome n op lage temperatu ur Lage druk vloeibaar
VERDAMPER
CONDENSOR
Hier wordt warmte afgegeven op hoge temperatuu r Hoge druk vloeibaar 9
Werkingsprincipe
10
5
15/11/2010
Programma
• Werkingsprincipe • Rendementen • Vergelijking PER ketel en warmtepomp • De verschillende types warmtepompen o o o o
Verticale bodemwarmtewisselaar Horizontale bodemwarmtewisselaar Grondwater Lucht
• Lage Temperatuur Verwarming (LTV) 11
Rendementen • COP (Coef. Of Performance) = ogenblikkelijk, eigenschap van toestel (vgl verbrandingsrendement van ketel) (wordt bepaald in test-labo) • SPF (Seasonal Performance Factor) = over periode, eigenschap van installatie (vgl seizoensrendement van ketel-installatie) (wordt gedurende een jaar opgemeten aan de installatie) • PER (Primary Enery Ratio) = Primair energieverbruik, eigenschap van installatie 12
6
15/11/2010
Rendementen Condensor (QH)
Nuttig _ vermogen Benodigde _ elektrische _ vermogen Nuttige _ energie SPF = Elektrische _ energie
COP =
Compressor (W)
COP-testcondities COP-testcondities (EN 14511) Brontemp.
Afgifte-temp.
Lucht/Lucht
7°C
20°C
Lucht/Water
7°C
35°C
Water/Water
10°C
35°C
Bodem/Water
0°C
35°C
Dx/Water
-5°C
35°C
Dx/Dx
-5°C
35°C
WP-type
CETIAT
Bvb : COP 10/35 = 4,50
7
15/11/2010
COP stijgt bij dalende afgifte-temperatuur COP stijgt bij toenemende brontemperatuur
Uit Code van Goede Praktijk voor warmtepompinstallatie in woningen
15
PER SPF
Elektrische bijverwarming
SWW-boiler
Condensor Verdamper
BRON
COP
AFGIFTE
8
15/11/2010
Programma
• Werkingsprincipe • Rendementen • Vergelijking PER ketel en warmtepomp • De verschillende types warmtepompen o o o o
Verticale bodemwarmtewisselaar Horizontale bodemwarmtewisselaar Grondwater Lucht
• Lage Temperatuur Verwarming (LTV) 17
Ketel-Warmtepomp Verbranding : hoogwaardige energie wordt gedegradeerd tot warme lucht van 20°C
De warmtepomp ‘verpompt’ warmte op lage T (bvb 10°C) uit de omgeving naar een bruikbare temperatuur (bvb 35°C) ⇓ Extra energie nodig (elektriciteit) Footer | 18
9
15/11/2010
Ketel-Warmtepomp
temperatuur
hoogte
waterreservoir
h
h0
omgeving
woning
T
T0
omgeving
19
Ketel-Warmtepomp ketel
T [K]
•Pricipe Ketel
woning
T
T0
omgeving
20
10
15/11/2010
Ketel-Warmtepomp •Pricipe Warmtepomp
T [K]
woning
T omgeving
T0
21
Ketel-Warmtepomp
Aangepast uit ISSO Handboek Installatietechniek
kWh brandstof
100 kWh warmte nodig
gratis
11
15/11/2010
Programma
• Werkingsprincipe • Rendementen • Vergelijking PER ketel en warmtepomp • De verschillende types warmtepompen o o o o
Verticale bodemwarmtewisselaar Horizontale bodemwarmtewisselaar Grondwater Lucht
• Lage Temperatuur Verwarming (LTV) 23
Bronnen van warmte
Horizontale grondwarmtewisselaar
Vertikale sonde
Lucht Grondwater
24
12
15/11/2010
Vertikale grondwarmtewisselaar
Voordelen
-
Beperkt grondbeslag Bijna overal toepasbaar Onbeperkt beschikbaar Weinig variatie in brontemperatuur Relatief hoge brontemperatuur Gesloten systeem Passieve koeling
Nadelen -
Daling brontemperatuur gedurende stookseizoen Opletten voor uitputting van de bodem Lekdichtheid nodig i.v.m. glycol in systeem 25
Waar haalt vertikale BWW zijn warmte ?
26
13
Uit Putboringen Verheyden bvba
15/11/2010
Horizontale grondwarmtewisselaar -
-
Voordelen Bijna overal toepasbaar Onbeperkt beschikbaar Gesloten systeem Passieve koeling
Nadelen Ruim grondbeslag Variërende brontemperatuur Opletten voor uitputting van de bodem Daling brontemperatuur gedurende stookseizoen Lekdichtheid nodig ivm glycol in systeem 28
14
15/11/2010
30
15
15/11/2010
DX / DX warmtepomp
Condensor = vloerverwarming Verdamper = horizontale bodemWW Het koelmiddel verdampt in de horizontale bodemwarmtewisselaar (koperen buis) Het koelmiddel condenseert in de vloerverwarming (koperen buis) Eén compressor per kring (bvb gelijkvloers, SWW, badkamer : 3 compressoren) 31
DX / DX warmtepomp
32
16
15/11/2010
Grondwater -
-
Voordelen Beperkt grondbeslag Constante brontemperatuur Relatief hoge brontemperatuur Onuitputbaar Nadelen Goede waterkwaliteit niet overal beschikbaar Niet overal beschikbaar op haalbare diepte Open systeem Energie nodig voor oppompen water Milieuvergunning nodig Boring, terugvoerput en afdichting vragen extra aandacht Grondige geohydraulische kennis vereist 33
Grondwater Opletten voor : - grondwater-filter - verstopping verdamper (waterzijdig) - capaciteit van de bron kan dalen met de jaren - elektrisch verbruik van de grondwaterpomp (1kW ?) - opletten dat geen lucht aan grondwater kan
34
17
15/11/2010
Buitenlucht
-
Voordelen beperkt grondbeslag bijna overal toepasbaar onbeperkt beschikbaar onuitputbaar lage investeringskost
Nadelen - ontdooien noodzakelijk - hulpverwarmingssyteem noodzakelijk - zeer sterk wisselende brontemperatuur - periodiek zeer lage brontemperaturen mogelijk
35
Lucht / Lucht warmtepomp = omkeerbare ‘split’ airconditioner
36
18
15/11/2010
Lucht/Lucht:koelen-verwarmen Koeling (zomer)
Verwarming (winter)
‘Split air-conditioner’
Lucht / Lucht warmtepomp
Aandacht : geen premie voor warmtepompen die actief kunnen koelen (‘actief’: als compressor draait). 37
Lucht / Water Buiten-unit : verdamper (met ventilator) en compressor Binnenunit : condensor die zijn warmte afgeeft aan een water-afgifte systeem 38
19
15/11/2010
Lucht / Water ‘mono-block’ • Geen binnenunit: directe aansluiting van het verwarmings-systeem aan de buitenunit • Zonder koeltechnieker
39
Buitenlucht als bron
40
COP daalt als brontemp zakt
Vermogen daalt als brontemp zakt
20
15/11/2010
Extra : condenserende ketel + buitenlucht-WP
Buiten-unit (van de buitenlucht-warmtepomp)
Binnen-unit (van de buitenlucht-warmtepomp) met aardgasketel
Onder een bepaalde buiten-temperatuur stookt de ketel bij. (Dit is ook mogelijk op bestaande installaties) 41
Extra: Ventilatielucht “mechanische pulsie & extractie met ingebouwde warmtewisselaar en warmtepomp”
Voordelen Nadelen - geen grondbeslag - geluidsproductie moet beperkt worden - hoge brontemperatuur - beperkt beschikbaar (laag-energie-woning) - constante brontemperatuur - alleen toepasbaar bij bepaal ventilatiesystemen 42
21
15/11/2010
Extra: WP-boiler
Heeft klein vermogen aangezien continue werking (24h/24h). Doorgaans met bijstook (elektr.) daar piek-opwekking niet kan.
lucht 20°C
lucht 10°C
Voordelen: efficiënte benutting van afgevoerde warmte Nadelen: piekopwekking niet mogelijk
43
Programma
• Werkingsprincipe • Rendementen • Vergelijking PER ketel en warmtepomp • De verschillende types warmtepompen o o o o
Verticale bodemwarmtewisselaar Horizontale bodemwarmtewisselaar Grondwater Lucht
• Lage Temperatuur Verwarming (LTV) 44
22
15/11/2010
Warmte afgeven in het gebouw •
Op zo laag mogelijke temperatuur o Energiebesparend, want minder productie en distributieverlies o COP stijgt
•
LTV systemen (temperatuur < 55°C) o Luchtverwarming (lucht van 30-50°C) o Overgedimensioneerde radiatoren (45-55°C) o Vloerverwarming (35 °C) o Wandverwarming (35 °C)
45
Besluit
• Keuze warmtepomp bepaald door : o Beschikbaarheid bronnen o Prijskaartje installatie o Efficiëntie (temperatuur)
Overschat nooit te installeren WP-vermogen ! Onderschat nooit te installeren brongrootte ! Onderschat nooit te installeren afgiftesysteem !
46
23
15/11/2010
Code van de goede praktijk
www.ideg.info: PDF (gratis) www.ODE.be: boekvorm
47
Contact
• WarmtePomp Platform • Koningsstraat 35 • 1000 Brussel • www.ode.be/warmtepompen
24
15/11/2010
Interessante video’s op internet
• www.verwarmenmetairco.be • Advies van ‘architect Paul’ : http://www.batiportal.be/default.aspx?_vs=0_N&lev=502404 10&part=V08267I0700sELO
49
De geheimen onthuld: warmtepomp van bron tot afgifte
Jan Hoogmartens (K.U.Leuven)
25
