0

Warmtepompen; eerste oriëntatie - 028

Het maken van een keuze uit gangbare warmtebronnen voor een warmtepompsysteem.

OPLOSSINGSRICHTINGEN

1. Energie uit de bodem

Bij het gebruik van bodemwarmte wordt de gesloten bodemwarmtewisselaar als bron toegepast. De aardbodem slaat ingestraalde zonnewarmte op en heeft daardoor al vanaf geringe diepte (ca. 3 meter beneden maaiveld) een vrij constante temperatuur van 10°C. Deze energie wordt afgegeven aan een gesloten leidingsysteem in de bodem.

Er zijn twee soorten bodemwarmtewisselaars: horizontale en verticale.
De horizontale bodemwarmtewisselaar (Figuur B) is gemakkelijk aan te leggen en levert zeer bevredigende jaaropbrengsten. Door de horizontale ligging beslaat deze bodemwarmtewisselaar wel een relatief grote oppervlakte. Deze oppervlakte moet worden gedimensioneerd aan de hand van de bodemgesteldheid.

Figuur B Horizontale bodemwarmtewisselaar.

Verticale bodemwarmtewisselaars (Figuur C) beslaan vrijwel geen (horizontale) oppervlakte. Zij worden geplaatst tot op een diepte van 20 à 50 meter. Deze werkwijze vergt een gedegen analyse vooraf en een nauwe samenwerking met het grondboorbedrijf. Diepte en aantal wisselaars zijn afhankelijk van factoren als capaciteit van de warmtepomp, bodemgesteldheid en beschikbare ruimte.

Figuur C Verticale bodemwarmtewisselaar.

2. Energie uit het grondwater

Bij een (gesloten) bodemwarmtewisselaar (zie punt 1) zal de temperatuur van de bodem in de loop der tijd iets dalen. Warmte uit grondwater is een open systeem. Hierbij wordt gebruik gemaakt van waterdragende lagen in de bodem op zo’n 75m diepte. Er wordt gebruikt van 2 bronnen (warm en koud water) die ver bij elkaar vandaan (moeten) liggen. Bij directe onttrekking van grondwater is de brontemperatuur constant tussen de 10 tot 12°C. Het rendement van de warmtepomp is dankzij die constante temperatuur wat beter. De kwaliteit van het grondwater kan echter problemen opleveren.

Figuur D Warmte uit grondwater.

3. Energie uit buitenlucht

Buitenlucht kan ook gebruikt worden als bron voor een warmtepomp. In plaats van water wordt er gebruik gemaakt van aangevoerde buitenlucht. Dit betekent dat er buiten aan de gevel, in de tuin of op het dak een apparaat zichtbaar is die de buitenlucht naar binnen voert. De aanvoertemperatuur van de lucht is afhankelijk van de buitentemperatuur. Met name in de winter is deze erg laag, waardoor het rendement lager is.

4. Afwegingen maken
Gezien het specialistische karakter van warmtepompen is het verstandig om per project een haalbaarheidsstudie te maken, de voor- en nadelen van de diverse mogelijkheden onder de loep te nemen en een deskundig bureau in te schakelen. Daarbij kunnen eventueel ook andere energiebronnen in beschouwing worden genomen (zie de Tabel).

Tabel Keuze van de warmtebron.

Warmtebron Voordelen Nadelen / bijzonderheden
Bodem Onbeperkt beschikbaar. Afkoeling van bodem door warmteonttrekking kan niet onbeperkt, maar koeling van de woning via de warmtepomp brengt weer warmte in de bodem terug. De opbrengst hangt af van bodemsamenstelling en grondwaterstroming.
Grondwater Constante brontemperatuur (10-12°C) Hoge investeringen nodig; daardoor pas rendabel bij collectieve toepassingen. Provinciale vergunning voor het gebruik van grondwater vereist.
Buitenlucht Onbeperkt beschikbaar, goedkoop. Lage brontemperatuur in de winter met als gevolg een lagere jaaropbrengst. Hierdoor is bijstoken vaak noodzakelijk.
Ventilatielucht Hoge brontemperatuur (20°C). Beperkte capaciteit, alleen geschikt voor de verwarming van warm tapwater in een boiler. Hierbij is filtering van buitenlucht noodzakelijk. Dit systeem kan niet op een gebalanceerd ventilatiesysteem worden aangesloten.

ACHTERGROND

Nu de HR-ketel is uitontwikkeld, komt er steeds meer belangstelling voor nieuwe, nog energiezuiniger installaties, zoals warmtepompen - hun rendement bedraagt maar liefst circa 130%. Een warmtepomp maakt gebruik van het vermogen van vloeistoffen om warmte uit de omgeving op te nemen en bij een bepaalde temperatuur te verdampen. Bij een lagere temperatuur geeft deze damp - door condensering - de warmte weer af en wordt vloeistof. Op die manier is omgevingswarmte te 'pompen' naar een vertrek of (warm-tapwater)toestel dat warmte vraagt. (Zie verder Figuur A.) De pomp kan ook in omgekeerde richting werken: 's zomers is eenvoudig over te schakelen van verwarmen naar koelen van vertrekken. In dat geval kan de 'weggepompte' warmte in de bodem worden opgeslagen. 's Winters is deze energievoorraad dan beschikbaar voor verwarming. De inpassing van dergelijke installaties (zowel qua bron, type als opstelling) heeft consequenties voor bouwkundige ontwerpen.

Figuur A Werkingsprincipe van de compressie-warmtepomp.

AANDACHTSPUNTEN

  • Bij grote projecten moet in een vroegtijdig stadium bekend zijn hoe de warmtepomp wordt opgesteld:
    • 'decentrale' opstelling: de warmtepomp wordt in een apart gebouw geplaatst;
    • 'centrale' opstelling: de warmtepomp staat in de woning.
  • Een warmtepomp vergt een grotere opsteloppervlakte dan een conventionele HR-ketel; circa 1770 x 600 x 600 mm (h x b x d), afhankelijk van fabrikaat en type. Hiermee moet in de ontwerpfase rekening worden gehouden.
  • De geluidsproductie van een elektrische warmtepomp bedraagt 40 tot 45 dB(A).
    Dit moet worden ingecalculeerd bij de situering van de opstelplaats van de warmtepomp ten opzichte van verblijfsgebieden en -ruimten. De geluidsproductie van een gas-warmtepomp is aanzienlijk lager.
  • Warmtepompen kunnen, vanwege hun lage aanvoertemperatuur, alleen worden aangesloten op lage-temperatuursystemen (LTS), bijvoorbeeld vloerverwarming. Hierbij bedraagt de aanvoerwatertemperatuur niet meer dan 55°C en de retourwatertemperatuur maximaal 45°C.
  • Isoleer de leidingen van en naar de warmtepomp (om warmteverlies te voorkomen).
  • Bij energie uit de bodem is het belangrijk dat de warmte- en koudevraag met elkaar in balans zijn. Op deze manier wordt er voor gezorgd dat de bronnen niet uitgeput raken. Bij een uitgeputte bron moet er geregenereerd worden.

Reacties

C.H. Hermsen op 27 oktober 2014

Ik woon op een woonboot en kan gemakkelijk en goedkoop gebruik maken van buitenwater onder het schip. Is daar informatie over bekend?

delete

Dhr. W. Notenbomer op 4 november 2014

Het is allicht mogelijk om een warmtepompinstallatie te gebruiken op een woonboot in combinatie met buitenwater. Als u googled op 'autarkische woonboot' kunt u er waarschijnlijk meer over vinden.

delete

Reageer

Waardeer dit infoblad