Opleiding Duurzaam Gebouw:

Transcriptie

1 Opleiding Duurzaam Gebouw: Hernieuwbare energiesystemen (HEN): ontwerp en afstelling Leefmilieu Brussel Warmtepompen Stéphane Barbier Pulsis

2 Doelstellingen van de presentatie Een warmtepomp is een zuinige warmteopwekker die een bron van hernieuwbare energie gebruikt indien ze intrinsiek performant is ze goed is geïntegreerd in een gebouw en in een aangepaste installatie ze goed is afgesteld en correct wordt gebruikt Het doel van deze presentatie is te begrijpen waarom en aan te tonen hoe 2

3 Plan van de uiteenzetting Inleiding Werkingsprincipe Een beetje thermodynamica Warmtewinning Warmteoverdracht Warmteafgifte Gebruik van hernieuwbare energie In de praktijk Dimensionering Haalbaarheid bij renovatie Sanitair warm water Elementen om op te nemen in het bestek Onderhoud Ecodesign Invoer in EPB-software Conclusies waarom hoe 3

4 Bron: DGO4 Werkingsprincipe Een rendement (COP) hoger dan 1, kan dat wel??? Nee, het is niet mogelijk energie te creëren en toch belooft men ons: 1 kwh elektriciteit WARMTE- POMP 3 tot 4 kwh warmte 2 tot 3 kwh vanaf buiten De warmtepomp voert een overdracht van warmte van buiten naar binnen uit 4

5 Werkingsprincipe compressor of gasmotor Vloeistof in damptoestand Buiten (koudebron) Warmte met lage temperatuur Warmte met hoge temperatuur Binnen (warmtebron) Vloeistof in vloeibare toestand verdamper reduceerklep condensor 5

6 Maar hoe kan men warmte uit koude halen??? 6

7 Een beetje thermodynamica Warmte in materie Warmte = thermische energie = energie opgeslagen in de temperatuurbeweging van de deeltjes van een stof Temperatuur, T = het niveau, de mate van temperatuurbeweging van de deeltjes. Wordt gemeten vanaf het absolute nulpunt (geen temperatuurbeweging) en dus in Kelvin Soortelijke warmte, Cp = soortelijke warmte, specifiek voor elke stof (variabel naargelang van T: voorbeeld -> verandering van toestand) Op basis van T en Cp ken ik de hoeveelheid thermische energie die in een stof zit 7

8 Een beetje thermodynamica De warmte die in de materie zit De thermische energie is evenredig met de temperatuur uitgedrukt in Kelvin Graden Celsius Kelvin -273 C 0 K -10 C 263 K 0 C 273 K 20 C 293 K De natuurlijke elementen bevatten nog veel energie, zelfs als de temperatuur lager is dan de omgevingstemperatuur in een gebouw -> (lucht van -10 C bevat niet veel minder warmte dan lucht van 20 C ) 8

9 Een beetje thermodynamica De warmte stroomt altijd van de warmste plek naar de koudste plek => hoe kan ik ze binnenhalen in de woning? Op vergelijkbare manier als met water dat wordt opgepompt om de druk ervan te verhogen, wordt de warmte opgepompt om de temperatuur te verhogen 9

10 Een beetje thermodynamica De theoretische limieten: de Carnot-cyclus T 3 2 Rendement of COP = Warmte teruggegeven aan de warmtebron Arbeid uitgeoefend op de vloeistof 4 1 = Warmte teruggegeven aan de warmtebron Warmte teruggegeven aan de warmtebron - Warmte genomen van de koudebron S 10

11 T 30 C 10 C Een beetje thermodynamica De theoretische limieten: de Carnot-cyclus S 11

12 T 40 C Een beetje thermodynamica De theoretische limieten: de Carnot-cyclus C 1 2 S 12

13 Lage druk Een beetje thermodynamica De fysische en technologische grenzen Onderkoeling Afgevoerde warmte HD Condensatie LD Expansie Verdamping Compressie Oververhitting Koelproductie Compressiewerk In de praktijk: Benadert Carnot-cyclus door faseovergang van een vloeistof te benutten Oververhitting in verdamper Onderkoeling in condensor De compressie is niet adiabatisch (wrijvingen, warmte-uitwisseling, ) Thermische verliezen in de circuits. 13 COP RP = 0,65 0,75 COP C

14 Een beetje thermodynamica Voor de echte warmtepomp wordt de COP nog belast door: de hulpuitrustingen Ventilatoren Circulatiepompen Elektronica COP WP = 0,5 0,65 COP C Dit is de COP gebaseerd op de temperaturen in de verdamper en de condensor. Voor de warmteoverdracht van de koudebron en naar de warmtebron is een bijkomend temperatuurverschil nodig 14

15 COP Welke prestaties mogen we verwachten? variatie van variation de COP naargelang du COP en van fonction de temperatuur de la in température de verdamper à voor een l'évaporateur temperatuur pour une in température de condensor van au 35 C condenseur à 35 C température buitentemperatuur extérieure COP=0.65 COP Carnot COP=0.5 COP Carnot variation variatie du van COP de en COP fonction naargelang de van température de temperatuur au condenseur in condensor pour voor une een température temperatuur à l'évaporateur in de verdamper de van 0 C 0 C COP=0.65 COP Carnot 3 COP=0.5 COP Carnot Daling 1 C verdamper => -2% COP Stijging 1 C condensor => -1,8% COP 15

16 COP Welke prestaties mogen we verwachten? variation variatie van du de COP naargelang en fonction van de de la buitentemperatuur température extérieure voor een pour verwarmingswatertemperatuur une température eau chauffage van 35 C à 35 C COP=0.65 COP Carnot COP=0.5 COP Carnot reële données gegevens réelles température buitentemperatuur extérieure 16

17 Bron: DGO4 Warmtewinning Opslag van zonne-energie => indirecte winning van zonne-energie De koudebronnen Lucht: Dynamisch of statisch Buitenlucht of afvoerlucht van de ventilatie Bodem: Dichtbij de oppervlakte (horizontaal) In de diepte (verticaal) Water: Aan de oppervlakte: vijver, rivier In de diepte: ondergronds waterbekken 17

18 Warmtewinning Winningswijzen Directe expansie Winningscircuit (glycolwater) verdamper condensor Met tussenvloeistof Koudebron Warmtebron Koudebron Warmtebron 18

19 Bron: DGO4 Bron: IRM nombre d'heures aantal uren Bron: DGO4 Warmtewinning Dynamische lucht Gemiddelde temperatuur van de koudebron is relatief hoog maar variabel en lager wanneer de behoefte het grootst is 600 histogramme Histogram van des de températures temperaturen voor pour een une typisch année jaar type in Ukkel à Uccle température buitentemperatuur extérieure 19

20 Bron: DGO4 Warmtewinning Dynamische lucht Sterke punten Met directe expansie Matige kostprijs (~ excl. btw/kwth) Zwakke punten IJsvorming onder een bepaalde luchttemperatuur ( < 3-4 C) => ontdooiingscycli Directe elektrische bijverwarming (weerstanden) vaak noodzakelijk (zie dimensionering) Geluidsniveau (kan hinderlijk zijn indien dicht bij een venster, buur, enz.) Esthetisch? 20

21 Bron: ESE Bron: DGO4 Warmtewinning Statische lucht Sterke punten Geen ventilator Valorisatie van de zonnewinst Met directe expansie (of glycolwater) Matige kostprijs Aandachtspunten Vereist oriëntatie op het zuiden (+/- 30 graden) voor ontdooiing Zwakke punten Grote oppervlakte Esthetisch? 21

22 Bron: Raphael LHOMME Bron: DGO4 Warmtewinning Horizontale warmtewinning uit de bodem Sterke punten Goede gemiddelde temperatuur maar verzwakking van de bron: Begin verwarmingsseizoen: C Eind februari/begin maart: ongeveer 0 C Einde verwarmingsseizoen: 5-7 C Aandachtspunten Optimale diepte: tussen 80 en 100 cm Zwakke punten Grote tuinoppervlakte (1,5 tot 1,8 x verwarmde oppervlakte voor woning (k40) en zonder aanplantingen Bij directe expansie (grote hoeveelheid vloeistof nodig) of glycolwater (verbruik pomp) Kosten van grondwerken en sonde => totale kostprijs (excl. afgiftesystemen) ~ excl. btw/kwth 22

23 Bron: DGO4 Warmtewinning Warmtewinning door verticale sonde Sterke punten Goede gemiddelde en stabiele temperatuur: 2-6 C -4 0 C in hoog-belgië bij strenge winter Regeneratie van de bodem bevorderd door zomerse free-cooling (zie actieve koeling in tertiaire sector) Aandachtspunten Vooraf ongekende samenstelling van de ondergrond beïnvloedt de prestaties Zwakke punten Indirecte winning => verbruik pomp Korstprijs van de boringen => totale kosten (behalve afgiftesystemen) ~ excl. btw/kwth 23

24 Warmtewinning Warmtewinning door verticale sonde Circulatie van glycolwater Aflopende U -buizen in HDPE (koude) Opgaande U-buizen in HDPE (warmte) Sondes van een honderdtal meters, ongeveer 15 m per thermische kw verlies Ringvormig vulmateriaal: cement Tussen 15 en 60 W per lopende meter (hangt af van de aard van de bodem) Sondevoet (Indicatieve diepte) Geothermische dubbele U-sonde Bron: ADEME, BRGM, EDF 24

25 Bron: DGO4 Warmtewinning Warmtewinning uit het grondwater Sterke punten Zeer goede gemiddelde en stabiele temperatuur: tussen 10 en 15 C In het algemeen geringe diepte Aandachtspunten Vereist een winningsvergunning en een specifieke milieuvergunning Zwakke punten Indirecte warmtewinning: water opgepompt door een put en geloosd in een andere Zwevende deeltjes => filter wordt vuil Verzwakking van de bron indien algemeen gebruikt Licht zuur water => corrosie 25

26 Bron: DGO4 Warmtewinning Warmtewinning uit het grondwater Zeer goed gemiddelde temperatuur Directe winning (ondergedompelde warmtewisselaar in roestvrij staal) of indirecte winning (polyethyleen warmtewisselaar met glycolwater), of oppomping zoals bij grondwater (met dezelfde nadelen) Vereist voldoende hoog debiet (rivier, kanaal) of volume (vijver). Zelden mogelijk in eengezinswoningen Goed potentieel voor collectieve verwarming of tertiaire gebouwen voor agglomeraties langs waterloop of kanaal 26

27 Warmteoverdracht De verschillende types van compressor: Wisselstroomcompressor (zoals in uw koelkast) Roterende compressor Scroll-compressor (ruim verspreid voor residentiële toepassingen) Schroefcompressor (grote vermogens) Centrifugale compressor (zeer groot vermogen, zeer goede prestaties in modulerende werking) -> zou in de toekomst beschikbaar moeten zijn voor kleine vermogens 27

28 Warmteoverdracht De Scroll-compressor : Bewegende spiraal Begin van de aanzuigcyclus Vaste spiraal Beperkte wrijving Lange levensduur Stil Moduleerbare rotatiesnelheid Aanzuiging en begin van compressie Gas in compressie Gas bij einde compressie en begin opstuwing Uitlaatopening Einde compressiecyclus Begin opstuwing 28

29 Temperatuur Warmteoverdracht Vermogensmodulatie: Noodzakelijk voor een lucht/water-warmtepomp => +8 tot 10% voor de SPF Wenselijk voor een bodem/water-warmtepomp => +4 tot 6% voor de SPF Zonder vermogensmodulatie, werking in alles of niets - modus Zwakkere COP in startfase Vereist een bufferreservoir Vroegtijdige slijtage 100 % aan 0 % uit 29

30 Bron: Warmteoverdracht Vermogensmodulatie door snelheidsvariaties: => DC inverter-technologie Wisselstroom -> gelijkstroom (DC) Stroomonderbreking om wisselstroom te creëren op lagere frequentie => lagere rotatiesnelheid Gemoduleerd vermogen tot 10-20% nominaal vermogen Positieve impact op COP in bepaald bereik Relatieve prestatie Relatieve prestatie Spanningswaarde Spanningswaarde Voorbeelden van de impact van de spanningswaarde op de prestatie van een alles-of-niets-compressor (links) en een compressor met snelheidsvariaties (rechts) 30

31 Warmteoverdracht Omkeerbaarheid De warmtepompen met dynamische lucht als koudebron zijn altijd fysisch reversibel of omkeerbaar (voor de ontdooiingscycli) De regeling ervan is vaak beteugeld opdat ze niet gebruikt zouden worden in afkoelmodus (noodzakelijk om in aanmerking te komen voor premies) De regeling van de lucht/lucht-warmtepompen is doorgaans niet beteugeld. De verticale bodem/water-warmtepompen kunnen worden gebruikt voor free cooling : de warmtepomp werkt niet, of koelt alleen het water door het in de bodem te laten circuleren. 31

32 Warmteafgifte Afgiftewijzen Directe expansie verdamper condensor Met tussenvloeistof Koudebron Warmtebron Distributiecircuit (water of lucht) Koudebron Warmtebron 32

33 Warmteafgifte Aangepaste hydraulica: Om de temperatuur in de condensor te beperken, gebeurt de afgifte bij T = 5 C Aangezien P = debiet x Cp x T => debiet moet stijgen De snelheid in de leidingen moet onder < 0,75 m/s blijven (lawaai en grote drukverliezen vermijden) De leidingen moeten een voldoende grote diameter hebben Potentieel een struikelblok bij renovaties 33

34 Warmteafgifte Het parool is: lage temperatuur Vloerverwarming Overgedimensioneerde radiatoren Ventilatorconvectoren of gebooste convectoren Ingeblazen lucht Te verbieden: Standaard convector Mono-buisinstallatie 34

35 Bron: Opale systèms Bron: DGO4 Warmteafgifte Vloerverwarming Meer comfort Plaatswinst Moeilijk te regelen indien noodzakelijk vermogen < 35 W/m² Indien minder (lage-energiewoning) kan een systeem met lage inertie worden overwogen 35

36 Bron: énergie+ Bron: énergie+ Warmteafgifte Ventilatorconvectoren Geforceerde convectie -> hoog vermogen, zelfs bij lage temperatuur Opgelet voor lawaai (variabele eisen volgens bestemming van de kamer: kantoor, woonkamer, slaapkamer) => Dimensionering voor een gemiddelde ventilatorsnelheid 36

37 Bron: Jaga Warmteafgifte Gebooste convector Verzwaard vermogen bij lage temperatuur Zeer stil (geschikt voor slaapkamers) Elektronische regeling van de ventilatoren 37

38 Bron: énergie+ Warmteafgifte Overgedimensioneerde radiatoren D.w.z. gedimensioneerd voor werking bij een laag temperatuurregime Vermogen volgens temperatuurregime: informatie verstrekt door de fabrikant Er zijn corrigerende factoren indien de gegevens niet bestaan voor lagetemperatuurregimes Indien bestaande radiator (renovatie) en geen informatie beschikbaar, zijn er tools beschikbaar. Bv. op de website energie+ : chaucalpuissanceradiateur.xls Bij renovatie blijkt, na isolatie van de gebouwschil, vaak dat de radiatoren voldoende overgedimensioneerd zijn Veel plaatsinname 38

39 Bron: Daikin Bron: énergie+ Warmteafgifte Systemen met directe expansie: Split- of multisplitsystemen Geen intermediaire warmtevoerende vloeistof: de koelvloeistof vloeit tussen de buitenunit en een of meer binnenunits Binnenunits: muurconsoles (ventilatorconvectoren) Vaak geïnstalleerd voor klimaatregeling Geen premie want altijd omkeerbaar 39

40 Bron: DGO4 Bron: DGO4 Warmteafgifte Regeling van de watertemperatuur Regeling met glijdende temperatuur : De watertemperatuur hangt af van de buitentemperatuur Vereist een buitentemperatuurvoeler (voor de lucht/waterwarmtepompen is deze geïntegreerd in de buitenunit) Temperatuur van het verwarmingswater Buitentemperatuur Deze regeling moet goed geparametreerd (conform de dimensionering van de afgiftesystemen) en effectief (manuele modus vermijden!) zijn 40

41 Gebruik van hernieuwbare energie? Notie primaire energie Primaire energie Transformatie Bruikbare energie Nucleaire verbranding (uranium) Elektriciteit In de vorm van primaire energie In de vorm van elektriciteit Fossiele brandstof (gas/stookolie) Elektriciteit = energie afgenomen aan de planeet Verliezen bij transformatie = 1,5 kwh in de vorm van verloren warmte = energie verbruikt in de woning De verliezen voor de transformatie in elektriciteit Dit zijn de verliezen in de elektriciteitscentrales Gelijke factor voor kostprijs kwh elektriciteit en brandstoffen Bron: Brochure PAE2 Energiedrager Kostprijs ( /kwh) Elektriciteit 0,235 Gas 0,079 Stookolie 0,084 41

42 Gebruik van hernieuwbare energie? SPF = Seasonal Performance Factor = geïntegreerde COP over het hele verwarmingsseizoen De volgende SPF-waarden mogen worden verwacht voor correct gedimensioneerde en afgestelde installaties met modulerende warmtepomp TYPE VAN WARMTEPOMP LUCHT WATER BODEM H WATER BODEM V WATER SPF 3,5 3,6 4,4 Rendement op primaire energie 140 % 144 % 170 % Er zijn verschillende limieten om het gebruik van hernieuwbare energie in overweging te nemen: SPF

43 Dimensionering Berekening van de verliezen per lokaal (Q) voor de basistemperatuur (-8 C in Brussel) Verliezen langs de wanden en door ventilatie/infiltratie Dimensionering van de afgiftesystemen vastleggen van een temperatuurregime: bij nieuwbouw, maximum 45 C (indien mogelijk 40 C) bij renovatie, maximum C Rekening houden met een T van 5 K => vermogen warmtepomp en waterdebiet Indien gemengde warmtepomp (SWW) moet een groter vermogen worden voorzien (~15%) 43

44 Vermogen in kw Dimensionering Opgelet: niet overdimensioneren! Vermogensmodulatie: 15-20% van het nominaal vermogen Het inlaatvermogen (elektrisch/mechanisch) is gemoduleerd Variabele COP naargelang van de temperaturen van koude- en warmtebron => thermisch vermogen varieert zeer sterk naargelang van de buitentemperatuur (invloed van de warmtebron en de koudebron) Kostprijs!: lucht/water-warmtepomp: ~ 1.000/kWth (warmtepomp) Luchtinlaattemperatuur in C Bron: Viessmann bodem h /water-warmtepomp: ~ /kwth (warmtepomp + bodemsondes) bodem h /water-warmtepomp: ~ /kwth (warmtepomp + sondes) 44

45 Bron: IRM Aantal uren nombre d'heures Dimensionering Voorbeeld van een lucht/water-warmtepomp histogramme Histogram van des températures de temperaturen pour une voor année een type typisch à Uccle jaar in Ukkel warmtepomp verliezen température extérieure Buitentemperatuur Evenwichtspunt: Laag- en Midden-België: -3 C 0 C Hoog-België: -5 C -2 C Nominaal vermogen = vermogen voor A7 / W35. Hier ~ 7 kw thermisch Sommige systemen (bv. herinjectie van vloeistof tijdens de compressie) maken het mogelijk een hoog vermogen te behouden door lage temperatuur (maar met verzwakte COP) en vereisen geen directe elektrische bijverwarming. 45

46 Dimensionering lucht/water-warmtepomp Vermogen warmtepomp A7/W35 = Q ( +15% indien SWW) Directe elektrische bijverwarming ~ 0.5 Q bodem h /water-warmtepomp Vermogen warmtepomp B-3/0/W35 = 1.3xQ (+15% indien SWW) Zonder elektrische bijverwarming bodem v /water-warmtepomp Vermogen warmtepomp B-3/0/W35 = 1.2xQ (+15% indien SWW) Zonder elektrische bijverwarming Q = verliezen (wanden + ventilatie/infiltratie) 46

47 Bijzonder geval: Lage-energiewoning of passiefwoning met ventilatie type C Ventilatie type C Verwarmingswarmtepomp geïntegreerd in het ventilatiesysteem Verdamper op afgevoerde lucht stroomafwaarts van de warmtewisselaar Condensor op verwarmingswater- en SWW-circuit Afgifte: Ventilatorconvector (met luchtinlaten) (elektrische infraroodverwarming in badkamer) SWW geproduceerd door dezelfde warmtepomp Geen ijsvorming = lucht/water-warmtepomp Elektrische bijverwarming noodzakelijk omdat de lucht niet meer dan enkele graden wordt afgekoeld (om ijsvorming te vermijden) Alleen voor gebouwen waarvan de verwarmingsbehoefte pas begint bij 6 of 7 C buiten 47

48 Bron: IRM nombre d'heures Aantal uren Noodzakelijk vermogen [kw] Specifiek geval: Lage-energiewoning of passiefwoning met ventilatie type C 600 histogramme des températures pour une année type à Uccle Histogram van de temperaturen voor een typisch jaar in Ukkel ventilatie verliezen SWW température Buitentemperatuur extérieure

49 Specifiek geval: Geothermie in tertiaire gebouwen Behoefte aan warmte in de winter en aan koude in de zomer => regeneratie van de koudebron door geocooling in de zomer Dynamische simulatie voor de warmte- en koudebehoefte Dynamische simulatie van de reactie van de bodem op lange termijn (~20 jaar) Indien onevenwicht bij warmte: vaak brengt het meer op een gasketel als bijverwarming te voorzien Om geocooling te bevorderen, kan het nodig zijn een bijkomende koelgroep te voorzien 49

50 Haalbaarheid bij renovatie Specifieke thermische behoeften 65 W/m² Geen mono-buissysteem Geen statische convectoren (tenzij boostventilatoren geïnstalleerd worden) Voldoende grote leidingdiameter om het vereiste debiet door te laten ( T = 5K) 50

51 Buitentemperatuur ( C) Bron: énergie+ Buitentemperatuur ( C) Bron: énergie+ Bivalente systemen parallel Verwarmingsketel Verwarmingsketel Warmtepomp => Verwarmingsketel speelt de rol van verwarmingselement alternatief Dagen => warmtepomp volledig stilgelegd onder de bivalentietemperatuur Basisvermogen Warmtepomp Dimensioneringstemperatuur Bivalentietemperatuur Verwarmingslimiet Basisvermogen Dimensioneringstemperatuur Bivalentietemperatuur Verwarmingslimiet Moeilijke regeling jojo-effect vermijden problemen met herstart op grens van bivalentietemperatuur Er bestaan combinaties warmtepomp + condensatiegasketel met geïntegreerde en geoptimaliseerde regeling 51

52 Sanitair warm water Lagere prestaties want hogere temperatuur van de warmtebron Het rendement op primaire energie kan vergelijkbaar zijn met dat van een goed gastoestel => dit is vooral interessant bij vervanging van een elektrische boiler Voorzie een voldoende groot opslagreservoir voor opslag bij matige temperatuur Opgelet bij regeling: een warmtepomp die wordt herstart bij een lager vermogen heeft veel zwakkere prestaties Bron: Solaris PAC 52

53 Sanitair warm water Opgelet voor legionella In eengezinswoningen -> 1 antilegionellacyclus per week In collectieve woningen? Thermodynamische boiler Er moet een luchtinlaat zijn buiten! Systeem voor warmterecuperatie op afvoerlucht (systeem C) hoge COP (luchttemperatuur ~ 20 C) zeer interessant bij renovatie wanneer ventilatie met warmterecuperatie niet haalbaar is Bron: energreen.be 53

54 Warmtepomp met gasmotor Mechanische energie geleverd aan de compressor door een gasmotor i.p.v. een elektrische motor Naast de warmte geput uit de koudebron (buitenlucht), recuperatie van warmte van de verbrandingsgassen warmte van de motor => beperkte invloed van T koudebron => lucht => beperkte invloed van T warmtebron => goede keuze voor renovatie Motoren met variabele snelheid Rendement primaire energie: % tot 140% bij deellast 54

55 Elementen van economische rendabiliteit Raming van de meerkost tussen een klassieke performante installatie (condensatiegasketel) en een waterpompinstallatie Raming van de seizoensrendementen van de 2 oplossingen Beïnvloed door het temperatuurregime, de dimensionering, de regeling, Op basis van een raming van de bruto verwarmingsbehoefte van het gebouw, raming van het eindenergieverbruik van de 2 oplossingen en de bijhorende kosten opmerkingen: Indien het tarief voor gas op BVW is, moet het rendement op BVW worden gebruikt voor de verwarmingsketel! Rekening houden met het verbruik van de circulatiepompen voor de installatie met verwarmingsketel, aangezien de rendementen hier geen rekening mee houden 55

56 Elementen over te nemen uit het bestek Onvolledige lijst Werk bij voorkeur met een gecertificeerd (rescert.be) en/of gelabeld ( installateur Vraag een berekening van de verliezen per lokaal (volgens norm NBN EN 12831: 2003) Vermeld het type van afgiftesysteem Vermeld het gewenste temperatuurregime Vraag minimale prestatieniveaus voor de warmtepomp (cf. labels of rendement Ecodesign, Europees ecolabel, ) Vraag een raming van de verwachte seizoenprestaties 56

57 Elementen over te nemen uit het bestek Onvolledige lijst Vraag de installatie van een monitoringsysteem: Elektriciteitsmeter voor de warmtepomp Integrerende meter van de geproduceerde thermische energie Voor geothermie voor tertiaire gebouwen, vraag: Dynamische simulatie van de warmte- en koudebehoefte Simulatie van de reactie van de bodem op lange termijn Regeneratie door geocooling 57

58 Onderhoud De filters van de hydraulische circuits regelmatig (1 keer per jaar) reinigen Lucht/water-warmtepomp: buitenwarmtewisselaar losmaken en reinigen Geothermie: Verversing glycolwater: 10 jaar (controle staat glycolwater (glycolgehalte): 1-2 jaar) Regelmatige controle van de druk in het circuit Controle van de dichtheid (problemen op dit vlak komen aan het licht door regelmatige monitoring van de prestaties) 58

59 Onderhoud Specifieke onderhoudsomstandigheden Indien warmtepomp = omkeerbaar en koelvermogen > 12 kw => gebonden aan EPB-reglementering voor klimaatregeling Indien hoeveelheid koelvloeistof > 3 kg en/of elektrisch vermogen compressor > 10 kw => milieuvergunning (rubriek 132: verkoel- en koelinstallaties) 59

60 Richtlijn Ecodesign Etikettering: Europese verordeningen 811/2013 en 812/2013 Alle warmtepompen op de markt gebracht en/of in bedrijf gesteld na 26 september 2015 met een nominaal thermisch vermogen 70 kw bestemd voor de productie van alleen verwarming de combinatie verwarming en sanitair warm water alleen sanitair warm water moeten uitgerust zijn met een etiket dat hun kenmerken vermeldt op het vlak van: Energie Akoestiek 60

61 Richtlijn Ecodesign Eisen: Europese verordeningen 813/2013 en 814/2013 Alle warmtepompen op de markt gebracht en/of in bedrijf gesteld na 26 september 2015 met een nominaal thermisch vermogen 400 kw bestemd voor de productie van alleen verwarming de combinatie verwarming en sanitair warm water alleen sanitair warm water zijn gebonden aan eisen op het vlak van: Minimale energie-efficiëntie Maximale geluidsniveaus Productinformatie (gegevens die op de technische fiche moeten staan) 61

62 Richtlijn Ecodesign Etiket verwarmingswarmtepomp Naam fabrikant en model Label Gebaseerd op de SPF Afhankelijk van de verwarmingswatertemperatuur (gemiddeld en laag) Geluidsniveau (binnen en buiten) Calorisch vermogen naargelang van de 3 Europese klimaatzones. België ligt in de zone met gematigde temperatuur 62

63 Richtlijn Ecodesign Energie-efficiëntieklassen met uitzondering van lagetemperatuur-warmtepompen Conversiefactor primaire energie 2,5 SPF 3,75 SPF 3,13 SPF 2,45 Ecodesign -eis: η s > 100% (=> SPF > 2.5) 63

64 Richtlijn Ecodesign Energie-efficiëntieklassen voor lagetemperatuurwarmtepompen Conversiefactor primaire energie 2,5 SPF 4,38 SPF 3,75 SPF 3,08 SPF 2,88 SPF 2,68 SPF 2,5 Ecodesign-eis: η s > 115% (=> SPF > 2.88) 64

65 Richtlijn Ecodesign Etiket warmtepomp SWW Naam fabrikant en model Wateronttrekkingsprofiel Label gebaseerd op SPF Geluidsniveau (binnen en buiten) Werking alleen mogelijk in daluren Calorisch vermogen naargelang van de 3 Europese klimaatzones. België ligt in de zone met gematigde temperatuur Jaarlijks eindenergieverbruik [kwh] en/of jaarlijks brandstofverbruik [GJ 65 BVW]

66 Richtlijn Ecodesign Energie-efficiëntieklassen alleen SWW Ecodesign-eis 66

67 Richtlijn Ecodesign Etiket warmtepomp verwarming + SWW Label voor middentemperatuurverwarming 67

68 Richtlijn Ecodesign Informatie die moet worden opgenomen in de technische fiche (onvolledige lijst) Aanwezigheid van een bijverwarmingssysteem Vermogens en COP met deellast voor verschillende buitentemperaturen Bivalentietemperatuur Verzwakkingscoëfficiënt voor korte cycli Thermisch vermogen van het bijverwarmingssysteem Verbruik in waakstand 68

69 Invoer in EPB-software? 69

70 Invoer in EPB-software Correctie voor temperatuurverschil (aan afgiftesystemen of bufferreservoir) tussen test- en designomstandigheden Correctie voor inaanmerkingneming hulppomp op verdampercircuit COP gemeten volgens NBN EN in temperatuuromstandigheden die overeenkomen met het type van warmtepomp Correctie voor verschil in T (aan afgiftesystemen of bufferreservoir) tussen test- en designomstandigheden Correctie voor verschil in luchtdebiet van het ventilatiesysteem tussen testomstandigheden en designomstandigheden Testomstandigheden zijn gedefinieerd volgens norm NBN EN

71 Invoer in EPB-software Testomstandigheden warmtebron warmteafgiftemedium testomstandigheden op basis van tabel 3 in NBN EN buitenlucht, eventueel gerecycleerde lucht, in combinatie met eventueel in combinatie afgevoerde lucht met buitenlucht buitenlucht, eventueel in combinatie met afgevoerde lucht alleen buitenlucht, zonder gebruik van een warmteterugwinapparaat A2/A20 A2/A2 buitenlucht, eventueel in combinatie met afgevoerde lucht alleen buitenlucht, met gebruik van een warmteterugwinapparaat A2/A20 alleen afgevoerde lucht, zonder gebruik van een warmteterugwinapparaat alleen afgevoerde lucht, zonder gebruik van een warmteterugwinapparaat alleen afgevoerde lucht, met gebruik van een warmteterugwinapparaat gerecycleerde lucht, eventueel in combinatie met buitenlucht alleen buitenlucht, zonder gebruik van een warmteterugwinapparaat gerecycleerde lucht, eventueel in combinatie met buitenlucht A20/A20 A20/A2 A2/A20 71

72 Invoer in EPB-software Testomstandigheden op basis van tabel 5 in NBN EN bodem met behulp van een gerecycleerde lucht, intermediair hydraulisch eventueel in combinatie circuit met buitenlucht B0/A20 bodem met behulp van een intermediair hydraulisch circuit bodem met behulp van een intermediair hydraulisch circuit alleen buitenlucht, zonder gebruik van een warmteterugwinapparaat alleen buitenlucht, met gebruik van een warmteterugwinapparaat B0/A2 B0/A20 bodem door middel van grondwater gerecycleerde lucht, eventueel in combinatie met buitenlucht W10/A20 bodem door middel van grondwater bodem door middel van. grondwater alleen buitenlucht, zonder gebruik van een warmteterugwinapparaat alleen buitenlucht, met gebruik van een warmteterugwinapparaat W10/A2 W10/A20 72

73 Invoer in EPB-software Testomstandigheden op basis van tabel 7 in NBN EN bodem m.b.v. een intermediair hydraulisch circuit water B0/W35 bodem d.m.v. grondwater water W10/W35 op basis van tabel 12 in NBN EN enkel buitenlucht, eventueel in combinatie met afgevoerde lucht, zonder gebruik van een warmteterugwinapparaat alleen afgevoerde lucht, zonder gebruik van een warmteterugwinapparaat water water A2/W35 A20/W35 73

74 Invoer in EPB-software Nodige gegevensinvoer Symbool Benaming Eenheid Gebruikt voor evaluatie Productgegevens (op te geven door de fabrikant) Δθ test Temperatuurtoename (van het water) over de condensor tijdens de du COP test C f Δθ P HP Het elektrische vermogen van de warmtepomp volgens de norm NBN EN bij voorgeschreven testcondities kw f pumps V max Het maximale luchtdebiet doorheen de installatie m³/h f AHU V test Het luchtdebiet doorheen de installatie bij de test volgens de norm NBN EN m³/h f AHU Ontwerpgegevens van de installatie θ supply,design De ontwerpvertrektemperatuur naar het warmteafgiftesysteem (of het tussengeplaatste buffervat)) C f θ, heat Δθ design Het verschil tussen de vertrektemperatuur θ supply,design en de retourtemperatuur bij ontwerp van het afgiftesysteem (of het tussengeplaatste buffervat) C f Δθ P pumps Het elektrische vermogen van de pomp(en) op het circuit van de verdamper (warmtebron) kw f pumps V supply Het ontwerptoevoerdebiet doorheen de installatie m³/h f AHU V extr Het ontwerpafvoerdebiet doorheen de installatie m³/h f AHU 74

75 Invoer in EPB-software Voorbeeld van invoer: standaardwaarden versus gedetailleerde invoer Berekeningsparameters Ontstentenis-correctiefactor Ontwerpvertrektemperatuur θ supply,design 55 C Ontstenteniswaarde 0,88 (oppervlakteverwarming) (0.53 indien radiatoren!!) Voorbeeld van precieze waarden Voorbeeld van (precieze) correctiefactoren 40 C 1,03 Verschil tussen ontwerpvertrek- en retourtemperatuur Temperatuurtoename over de condensor tijdens de test Δθ design 5 C - 0,93 Δθ test 5 C 1,00 Verhouding tussen het elektrisch vermogen van de circulatiepomp en het elektrisch vermogen van de warmtepomp P pumps /P HP - 0,83 0,5kW/5kW 0,91 Totale correctiefactor 0,88 x 0,93 x 0,83 = 0,68 1,03 x 1,00 x 0,91 = 0,94 75

76 Interessante tools, websites, enz.: Informatie op de website van Leefmilieu Brussel: Brochure van het Waals Gewest: Infofiche van het WTCB over de invoer van een warmtepomp in de EPBsoftware: pag=48&art=4 Informatie over Ecodesign : Monitoring van warmtepomp directe installatie: Fiches van de AFPAC over het probleem van de geluidshinder bij aërothermie: 14.pdf 14.pdf 76

77 Referenties Gids Duurzame Gebouwen en andere bronnen: Gids Duurzame Gebouwen: Fiches G_ENE08 en G_ENE10 77

78 Te onthouden uit de uiteenzetting Elementen die de beste prestaties garanderen Prestatie van de warmtepomp (cf. ecodesign-label) Energieprestatie van het gebouw Dimensionering van de installatie Afgiftesysteem (zeer) lage temperatuur Correct en effectief geparametreerde regeling De warmtepompprestaties zijn zeer gevoelig voor alle vermelde elementen => continue monitoring van de prestaties is vereist! 78

79 Contact Raphaël Capart Projectverantwoordelijke ICEDD : rc@icedd.be 79