WATER WARMTEPOMPEN

HET HOE EN WAAROM VAN WARMTEPOMPEN 1.

ALGEMEEN

2.

WAT IS EEN WARMTEPOMP?

3.

BRONNEN EN BODEMCOLLECTOREN BODEMCOLLECTOREN

4.

ONTWERP VAN EEN WARMTEPOMPINSTALLATIE WARMTEPOMPINSTALLATIE

5.

RUIME KEUZE IN WATER(BRINE)/WATER WARMTEPOMPEN

6.

VOORBEELDPROJECTEN OORBEELDPROJECTEN

1.

ALGEMEEN

Ontwikkelingen Ontwikkelingen NIBE is een solide en sterk innoverend Zweedse bedrijf met vele tientallen jaren ervaring in de levering van comfortproducten voor verwarming en warm water Het bedrijf is de grootste boilerfabrikant van Scandinavië en een van de grootste warmtepompfabrikanten van Europa. In Nederland richt NIBE Energietechniek zich al jaren op het leveren van energiezuinig comfort in warm tapwater, verwarming en passieve koeling. En sinds kort is NIBE ook actief op de Belgische markt. Op het gebied van de ontwikkeling en productie van warmtepompen heeft NIBE ruime ervaring. Alleen al voor de Zweedse markt produceert het bedrijf jaarlijks enkele tienduizenden warmtepompen. Al deze warmtepompen bewijzen gedurende vele jaren hun kwaliteit. Als een van de grootste leveranciers van (kleinere) warmtepompen investeert NIBE veel in onderzoek, met waardevolle productverbeteringen als resultaat. Waarom een warmtepomp? Fossiele brandstoffen worden schaars en daardoor kostbaar. Bovendien veroorzaakt het gebruik van fossiele brandstoffen CO2 uitstoot, wat indirect leidt tot de opwarming van onze aarde. Het energieverbruik zal dan ook moeten dalen ten opzichte van het huidige niveau. Veel landen hebben dit probleem onderkend en willen meewerken aan verbetering van ons milieu. Ook de Nederlandse regering hanteert doelstellingen voor de gebouwde omgeving en wil een 30% duurzamere samenleving realiseren vóór 2020. Dit betekent dat de huidige EPC-norm, die de energiezuinigheid van gebouwen bepaalt, verder zal moeten dalen. Daarnaast zullen jaarlijks circa 300.000 bestaande woningen moeten worden gerenoveerd. Duurzame energie kan hierbij een grote rol spelen. In nieuwbouwwoningen maken isolatie, bouwen zonder kieren en toepassing van passieve energie van de zon al standaard deel uit. Het energieverbruik kan echter nóg verder dalen door energiezuinige installaties als PV-cellen en thermisch zonlicht. En uiteraard: warmtepompen. Op aarde is namelijk een onvoorstelbaar grote hoeveelheid warmte beschikbaar die momenteel nog slechts zeer weinig wordt toegepast. In de buitenlucht, de aarde en het water zijn grote voorraden energie beschikbaar, maar deze zijn in de winter vaak moeilijk te benutten. De warmtepomp is echter wél in staat om deze laagwaardige energiebronnen optimaal te gebruiken. Het is duidelijk dat energiezuinige installaties in de toekomst niet meer weg te denken zijn in de gebouwde omgeving. De warmtepomp heeft daarbij nog het voordeel dat de exploitatiekosten ervan kunnen dalen. Naast het verlagen van het energieverbruik – en

dus van de energiekosten – levert een warmtepompsysteem in combinatie met Laag Temperatuur Verwarming (LTV) en passieve koeling het hele jaar door een comfortabel binnenklimaat. Een warmtepompsysteem is dan ook toekomstgericht en verhoogt de waarde van uw woning!

2.

WAT IS EEN WARMTEPOMP?

Het werkingsprincipe van de warmtepomp is niet nieuw. Feitelijk is de werking gebaseerd op die van een koelkast, waarbij warmte vanuit de koelruimte naar buiten wordt gevoerd. Het is precies deze warmte die een warmtepomp benut. Een warmtepomp is echter geoptimaliseerd om maximale warmte te kunnen leveren met een minimale opname van energie uit fossiele brandstoffen. Het rendement van de warmtepomp kan onder de juiste condities wel oplopen tot 600%. Dit houdt in dat met 1 kW elektrische energie maar liefst 6 kW aan warmte kan worden geleverd. Het verwarmingsvermogen en het omzettingsrendement zijn belangrijke facetten van de warmtepomp. Het vermogen hangt sterk af van de temperaturen aan de kanten waar deze wordt onttrokken en weer wordt afgegeven. Het hoogste rendement kan worden behaald als de temperatuur van de bron hoog is en de temperatuur naar een LTV systeem zo laag mogelijk kan zijn. Een bekend LTV systeem is vloer- en wandverwarming. Tegenwoordig zijn overigens ook goede Low H2O convectoren beschikbaar die eveneens kunnen koelen en verwarmen. Onderdelen van de warmtepomp Een warmtepomp bestaat uit een verdamper (ofwel: het koelelement), een compressor, een condensor en een expansieventiel. Het interessante is dat de warmtepomp warmte uit de aardbodem, uit afvoerlucht of uit andere warmtebronnen van lage temperatuur onttrekt en zeer efficiënt omzet in warmte die kan worden gebruikt voor het verwarmen van uw woning. Laten we de verschillende onderdelen eens nader bekijken: • Verdamper Om te koelen en warmte te onttrekken bij temperaturen die in ons milieu gebruikelijk zijn, is een vloeistof nodig met een lage kooktemperatuur. Koelvloeistoffen als R407C, R134a en R290 beschikken over deze eigenschap en koken bij temperaturen tot vér onder nul. Om de koelvloeistof te laten koken is veel warmte nodig, maar deze is in ruimte mate beschikbaar in het milieu of in afvoerlucht. De water/water warmtepomp koelt water uit een bron of een bodemcollector van 10°C terug tot 6°C. De koelvloeistof gaat in deze fase in de verdamper over in een gasvormig middel. Het expansieventiel regelt het verdampingsproces en laat de juiste hoeveelheid koelvloeistof door.

• Compressor De compressor is een soort gaspomp die het gasvormige koelmiddel uit de verdamper aanzuigt en naar de condensor transporteert. Tegelijkertijd worden druk en temperatuur van het gasvormige koelmiddel verhoogd. Dit resulteert in een temperatuurverhoging van het gas van bijvoorbeeld 5°C tot wel 70°C. • Condensor Het uiteindelijke doel van de warmtepomp is verwarmen. Dit proces speelt zich af in de condensor. Hier wordt het gasvormige koelmiddel uit de compressor afgekoeld tot het condenseert. Kortom: het gasvormige koelmiddel koelt zover af dat het weer vloeibaar wordt. Hierbij komt alle opgenomen warmte uit de verdamper (bodemwarmte), vermeerderd met de compressorwarmte weer vrij. Via de warmtewisselaar wordt de warmte overgedragen aan het verwarmingssysteem of aan de boiler. Daarbij geldt: hoe lager de watertemperatuur in de cv-installatie, des te hoger het rendement.

3.

BRONNEN EN BODEMCOLLECTOREN BODEMCOLLECTOREN

In principe kan een warmtepomp worden aangesloten op elke willekeurige bron met een temperatuur beneden de 20°C. De warmtepomp kan warmte onttrekken aan afvoerlucht, oppervlaktewater, de aardbodem of enige andere alternatieve vorm van afvalwarmte. De bodemtemperatuur varieert tussen de 10°C en 12°C. Dat is voor de warmtepomp voldoende om op efficiënte wijze warmte te ontrekken en op te waarderen naar een hogere bruikbare temperatuur. Aardwarmte of geothermische energie wordt dan ook steeds meer gezien als een belangrijke duurzame energiebron. De technologie voor het benutten van de energie uit aardwarmte is de laatste jaren sterk ontwikkeld en wordt steeds vaker toegepast in woningen, utiliteitsbouw en bedrijfspanden. Aardwarmte kan bovendien zowel in nieuwbouwprojecten als in renovatieprojecten worden toegepast. Omdat aardwarmte onuitputtelijk is, wordt het als een duurzame energiebron beschouwd. Vertrouw op de ervaring van NIBE Gedurende de winter onttrekt de warmtepomp warmte aan de bodem. Hierdoor koelt de bodem af. Deze opgeslagen koelenergie kan ’s zomers worden gebruikt om uw woning passief te koelen. Als bijkomend voordeel hiervan geldt dat de bodem hierdoor weer opwarmt, wat een hoger rendement van de warmtepomp oplevert zodra u uw woning weer wilt verwarmen. Om een optimale werking van de warmtepomp te kunnen garanderen, is kennis van de locale bodemstructuur vereist. Het is dan ook belangrijk om

voor het aanleggen van de bron een ervaren bronboorbedrijf te selecteren dat bovendien een langdurige garantie kan afgeven. NIBE verstrekt u op verzoek graag een overzicht van gerenommeerde bedrijven die uw bronboorbedrijven. De meest voorkomende bronnen voor woningen en utiliteitsgebouwen zijn hieronder beschreven: Gesloten bodemcollector Voor individuele woningen of kleine utiliteitsgebouwen is de gesloten bodemcollector een betrouwbare en eenvoudige bron voor warmteonttrekking. Er zijn horizontale en verticale bodemcollectoren, maar vanwege ruimtegebrek wordt meestal gekozen voor verticale collectoren. Afhankelijk van het benodigde vermogen zijn er een of meerdere boringen nodig. In de boorgaten worden kunststof slangen aangebracht die aansluiten op de verdamper van de warmtepomp.

De horizontale bodemcollector betreft een systeem van kunststof slangen dat op 1,50 meter onder het maaiveld wordt aangelegd. Door de slangen circuleert een mengsel van water en antivries (brine). Dit systeem is bij uitstek geschikt indien er voldoende vrij grondoppervlak beschikbaar is.

De verticale bodemcollector betreft een systeem van kunststof slangen waarin een mengsel van water en antivries circuleert. Afhankelijk van het gewenste vermogen zijn een of meer collectoren nodig. De slangen worden in een of meer boorgaten van 60 tot 120 meter diep aangebracht en op de warmtepomp aangesloten. Het voordeel van dit systeem is dat er op en beperkt grondoppervlak relatief veel energie kan worden onttrokken.

Passieve koeling Het koelen van woningen en gebouwen kan actief of passief plaatsvinden. Bij actieve koeling wordt gebruikgemaakt van compressorenergie, maar dit is niet de meest logische oplossing. Bij passieve koeling wordt gebruikgemaakt van de vrije koelenergie uit de bodem. Dit is zeer energiezuinig en daarom ook heel logisch. Er is immers slechts een kleine hoeveelheid energie nodig voor het aandrijven van twee kleine circulatiepompjes, terwijl de compressor buiten bedrijf blijft. Met een LTV systeem kan de vloer of de wand op een comfortabele temperatuur worden gehouden. Op bijgaande foto’s zijn enkele verschillende grondboorstellingen te zien voor het boren en aanbrengen van de verticale bodemcollectoren. De kunststof leidingen worden in de bodem gekoppeld.

Open bron Een open bron wordt meestal toegepast indien grotere vermogens nodig zijn, zoals bij projectmatige woningbouwprojecten op wijkniveau of voor utiliteitsgebouwen. Bij een warmtepomp met een open bronsysteem wordt gebruikgemaakt van twee bronnen: een haalbron en een retourbron. De boordiepte is afhankelijk van de locatie. Gemiddeld heeft het grondwater in Nederland een constante temperatuur van circa 10°C tot 12°C. Het bronwater kan met behulp van een oppervlaktepomp of een onderwaterpomp naar boven worden gebracht. Werking Het bronwater wordt opgepompt uit de haalbron en vervolgens naar een warmtepomp getransporteerd. De warmtepomp verlaagt de temperatuur van het opgepompte water met 4°C. Hierna wordt het water door de retourbron terug in de bodem gepompt. De warmtepomp kan de aan de bodem onttrokken temperatuur van 4°C in temperatuur verhogen tot de benodigde temperatuur, die varieert van 30°C (voor vloerverwarming) tot 60°C (voor boilerverwarming). Bijkomend voordeel In de zomer kan het relatief koele grondwater worden gebruikt voor de koeling van uw woning. Dit is aanzienlijk voordeliger dan toepassing van airconditioning!

4.

ONTWERP VAN EEN WARMTEPOMPINSTALLATIE WARMTEPOMPINSTALLATIE

Het ontwerp en de berekening van een goed werkende installatie die voldoet aan al uw wensen en eisen vereisen een aantal stappen. Allereerst is het van cruciaal belang dat de bodemcollector, de warmtepomp en het afgiftesysteem goed op elkaar worden afgestemd. Het berekenen en dimensioneren van een warmtepompinstallatie is grotendeels vergelijkbaar met die voor een standaard verwarmingssysteem, al zijn de grenzen vaak nauwkeuriger. Met name de boiler moet op de wensen en eisen van de situatie worden afgestemd en dat vereist meer aandacht bij het ontwerpen. Programma van eisen Allereerst dient uw installateur een programma van eisen te definiëren om de uitgangspunten van de installatie te bepalen. Hierin kunnen uw eisen en wensen worden

vastgelegd. Vanuit dit programma van eisen kan een voorstel worden uitgewerkt, dat onder meer antwoord geeft op de volgende vragen: • • • • • • • • • • •

Wat is (een indicatie van) het gewenste verwarmings- en koelvermogen? Moet in het concept rekening worden gehouden met bijverwarming? Wat is de gewenste hoeveelheid warmtapwater? Aan welke CW comfortklasse moet de installatie voldoen? Wat mag de hersteltijd van een boiler zijn? Waar kunnen componenten worden geplaatst? Moeten de leidingdiameters groter dan strikt noodzakelijk worden gedimensioneerd? Hoe kan de waterzijdige inpassing plaatsvinden? Hoe worden individuele ruimten geregeld? Is er een buffer nodig? Moet er gelijktijdig kunnen worden gekoeld en verwarmd?

NIBE levert uw installateur desgewenst ondersteuning bij het ontwerp, de uitvoering en de inbedrijfstelling van uw warmtepompinstallatie.

5.

RUIME KEUZE IN WATER(BRINE)/WATER WATER WARMTEPOMPEN

Water(brine)/water warmtepompen Water(brine)/water warmtepompen van NIBE zijn complete apparaten die direct op een bodemcollector of een LTV systeem worden aangesloten. Een moderne regeling met tal van functies regelt de ruimtetemperatuur, de stooklijntemperatuur, het warmtapwater, de koeling en zelfs de zwembadverwarming. Een circulatiepomp aan de zijde van de bron en een circulatiepomp aan de zijde van de cv zijn standaard ingebouwd. • FIGHTER 114 1140 De FIGHTER 1140 serie warmtepompen omvat zeven typen met verwarmingsvermogens van 4 kW tot 17 kW bij een systeem met een gesloten bodemcollector. De warmtepompen worden toegepast voor ruimteverwarming van woningen en kantoor- en utiliteitsgebouwen tot een oppervlak van 450 m2. De FIGHTER 1140 warmtepomp haalt warmte uit een gesloten bodemcollector of een open bron. Bij een open bron dient een externe warmtewisselaar geplaatst te worden. De warmtepomp kan worden aangesloten op een VPA boiler met een waterinhoud van 200 liter tot 450 liter.

De warmtepompregeling kan de volgende functies aansturen: • Warmtapwater • Zwembadverwarming • Cv-ketel (bivalent bedrijf) • PKM koelmodule • Twee verschillende stooklijnen • FIGHTER 1330 De FIGHTER 1330 serie warmtepompen heeft dezelfde opbouw als de FIGHTER 1140 serie. De verwarmingsvermogens zijn echter groter en variëren van 22 kW tot 50 kW. De apparaten zijn voorzien van twee individuele warmtepompen. Dit biedt een voordeel indien niet de volledige capaciteit benodigd is (circa 80% van het jaar). Als master-slave constructie kan een gezamenlijk verwarmingsvermogen van 450 kW worden geleverd. • FIGHTER 1240 De FIGHTER 1240 is een combiwarmtepomp voor ruimteverwarming en warmtapwater. De opbouw van deze serie warmtepompen is grotendeels gelijk aan de hiervoor genoemde FIGHTER 1140 warmtepompen, maar als extra voorzien van een ingebouwde boiler van 160 liter. Deze warmtepomp is zeer geschikt voor individuele woningen. Er zijn vijf verschillende vermogens beschikbaar van 4 kW tot 12 kW. Passieve koeling is mogelijk met behulp van de PKM05. Dit type is geschikt voor woningen met een vloeroppervlak van 80 m2 tot 300 m2. Alle warmtepompen zijn voorzien van zowel een circulatiepomp aan de bronzijde als aan de verwarmingszijde. Een stooklijnregeling regelt de watertemperatuur van de vloerverwarming. Een RG10 ruimtevoeler kan regelen op de temperatuur in de woonkamer.

Afvoerlucht als bron Woningen en utiliteitsgebouwen moeten worden geventileerd. De warmte uit de af te voeren lucht is echter zeer geschikt als bron voor de warmtepomp. Bij een centrale luchtbehandelinginstallatie kan een warmtewisselaar in de afvoerlucht worden geplaatst.

Door de warmtepomp met een gesloten watersysteem over de warmtewisselaar te laten circuleren, kan de warmte aan de afvoerlucht worden onttrokken. • FIGHTER120 De FIGHTER 120 warmtepompboiler verwarmt een goed geïsoleerde boiler van 150 of 300 liter op een tapwatertemperatuur van 55°C tot 60°C. De warmtepompboiler kan in combinatie met een water(brine)/water warmtepomp worden toegepast voor ruimteverwarming of voor een conventionele cv-ketel. De warmtepompboiler is voorzien van een afzuigventilator dat via een kanalensysteem lucht uit de woning zuigt. Voor het aanzuigen van schone ventilatielucht van buiten dienen er (drukgestuurde) roosters in de gevel te worden geplaatst. De warmtepomp en de boiler worden door middel van leidingen op elkaar aangesloten. Dit biedt een aantal voordelen, waaronder: • Installatiegemak • Geen takelkosten • Grote mate van opstellingsvrijheid • Hoog warmtapwatercomfort Kenmerken: • Hoge afzuigcapaciteit: maximaal 270 m3/h • Gelijkstroomventilator • Afstandbediening met drie standen • Lage geluidproductie

6.

VOORBEELDPROJECTEN OORBEELDPROJECTEN

Villa in Mijnsherenland Voor het verwarmen van een grote villa in Mijnsherenland is een FIGHTER 1140 water(brine)/water warmtepomp geïnstalleerd. Indien een dergelijke woning meerdere badkamers heeft of er is een grote behoefte aan warmtapwater, dan kan een VPA300/200 boiler van NIBE een goede oplossing bieden.

Rijwoningen Rijwoningen in Zwaagwesteinde FIGHTER 1240 combiwarmtepompen zijn bijzonder geschikt voor woningen van 80 m2 tot 300 m2. Ze zijn onder meer toegepast in een nieuwbouwproject in Zwaagwesteinde. Het geluidniveau is zo laag dat de warmtepompen in de gangkast kunnen worden opgesteld. Bedrijfsgebouw edrijfsgebouw met warmtepompverwarming Ook bedrijfsgebouwen kunnen uitstekend worden voorzien van een warmtepomp. Onderstaande foto betreft een bedrijfsgebouw waarbij de verwarming wordt verzorgd door een FIGHTER 1320-30, aangesloten op een open bron. Het kantoor (300 m2) en de showroom (150 m2) worden hiermee op een temperatuur van 21°C gehouden, de bedrijfshal van 600 m2 op een temperatuur van 18°C. Tevens is voorzien in passieve koeling voor het gehele gebouw. Aanvullend hierop is plafondkoeling toegepast. Tot slot De laatste jaren neemt de toepassing van warmtepompen in de woningbouw aanzienlijk toe. Geen wonder, want de kwaliteit van de warmtepomp is de laatste jaren sterk verbeterd. Een warmtepomp is inmiddels dan ook een zeer betrouwbaar product. De ervaringen hebben bovendien geleerd dat het toepassen van warmtepompen succesvol kan zijn als de bron, de warmtepomp, de regeling en het afgiftesysteem optimaal op elkaar zijn afgestemd. Dit vergt een zorgvuldige voorbereiding en een deskundig ontwerp van de installatie die verder gaan bij conventionele verwarmingstechnieken gebruikelijk is. NIBE Energietechniek biedt graag de juiste ondersteuning, van de eerste bepaling van de benodigde warmte- en/ of koelbehoefte tot en met de hydraulische inpassing van leidingen en de inbedrijfstelling van de installatie. Voordelen een van warmtepompinstallatie • Warmtepompen zijn milieuvriendelijk en energiezuinig • Warmtepompen maken gebruik van onuitputtelijke bronnen • U profiteert van een lange levensduur en lage onderhoudskosten

• • • • •

Met een warmtepomp kan eenvoudiger worden voldaan aan de steeds strengere energieprestatienorm (EPN) Een warmtepomp geeft meerwaarde aan uw woning dankzij het gunstige energiebesparingcertificaat (E.P.B.D.) dat in 2008 wordt ingevoerd U geniet het hele jaar door van een hoog wooncomfort dankzij een constante temperatuur Gratis passieve koeling in de zomer Ongekend hoog rendement

NIBE Energietechniek bv Steenpad 11 4797 SG Willemstad T: +31(0)168 47 77 22 F: +31(0)168 476998 I: www.nibenl.nl E: [email protected]