Ruimteverwarming met warmtepompen:

Transcriptie

1 Ruimteverwarming met warmtepompen: principes en werking van verschillende warmtepompsystemen en toepassingen in woningbouw TRIAS ENERGETICA 2 1

2 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 Verticale bodemwarmtewisselaar o Horizontale bodemwarmtewisselaar o Grondwater o Lucht Lage Temperatuur Verwarming (LTV) 4 2

3 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

4 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

5 Werkingsprincipe Lage druk gasvormig Hoge 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

6 Programma Werkingsprincipe Rendementen Vergelijking PER ketel en warmtepomp De verschillende types warmtepompen o Verticale bodemwarmtewisselaar o Horizontale bodemwarmtewisselaar o Grondwater o 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

7 Rendementen Condensor (Q H ) Nuttig _ vermogen COP= Benodigde _ elektrische _ vermogen Nuttige _ energie SPF = Elektrische _ energie Compressor (W) COP-testcondities COP-testcondities (EN 14511) WP-type Brontemp. Afgifte-temp. Lucht/Lucht 7 C 20 C Lucht/Water 7 C 35 C Water/Water 10 C 35 C CETIAT Bodem/Water 0 C 35 C Dx/Water -5 C 35 C Dx/Dx -5 C 35 C Bvb : COP 10/35 = 4,50 7

8 COP stijgt bij dalende afgifte-temperatuur COP stijgt bij toenemende brontemperatuur 15 Uit Code van Goede Praktijk voor warmtepompinstallatie in woningen BRON SPF Elektrische bijverwarming Verdamper COP Condensor SWW-boiler AFGIFTE PER 8

9 Programma Werkingsprincipe Rendementen Vergelijking PER ketel en warmtepomp De verschillende types warmtepompen o Verticale bodemwarmtewisselaar o Horizontale bodemwarmtewisselaar o Grondwater o 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

10 Ketel-Warmtepomp hoogte temperatuur h waterreservoir T woning h 0 omgeving T 0 omgeving 19 Ketel-Warmtepomp Pricipe Ketel T [K] ketel woning T omgeving T

11 Ketel-Warmtepomp Pricipe Warmtepomp T [K] T woning T 0 omgeving 21 Ketel-Warmtepomp kwh brandstof 100 kwh warmte nodig Aangepast uit ISSO Handboek Installatietechniek gratis 11

12 Programma Werkingsprincipe Rendementen Vergelijking PER ketel en warmtepomp De verschillende types warmtepompen o Verticale bodemwarmtewisselaar o Horizontale bodemwarmtewisselaar o Grondwater o Lucht Lage Temperatuur Verwarming (LTV) 23 Bronnen van warmte Horizontale grondwarmtewisselaar Vertikale sonde Lucht Grondwater 24 12

13 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

14 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 15/11/

16 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

17 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 Opletten voor : Grondwater - 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

18 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

19 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

20 Lucht / Water mono-block Geen binnenunit: directe aansluiting van het verwarmings-systeem aan de buitenunit Zonder koeltechnieker 39 Buitenlucht als bron COP daalt als brontemp zakt Vermogen daalt als brontemp zakt 40 20

21 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 - geen grondbeslag - hoge brontemperatuur - constante brontemperatuur Nadelen - geluidsproductie moet beperkt worden - beperkt beschikbaar (laag-energie-woning) - alleen toepasbaar bij bepaal ventilatiesystemen 42 21

22 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 Verticale bodemwarmtewisselaar o Horizontale bodemwarmtewisselaar o Grondwater o Lucht Lage Temperatuur Verwarming (LTV) 44 22

23 Op zo laag mogelijke temperatuur Warmte afgeven in het gebouw o Energiebesparend, want minder productie en distributieverlies o COP stijgt LTV systemen (temperatuur < 55 C) o Luchtverwarming (lucht van 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

24 Code van de goede praktijk PDF (gratis) boekvorm 47 Contact WarmtePomp Platform Koningsstraat Brussel 24

25 Interessante video s op internet Advies van architect Paul : 10&part=V08267I0700sELO 49 De geheimen onthuld: warmtepomp van bron tot afgifte Jan Hoogmartens (K.U.Leuven) 25