warmtepompen Flashcards
(97 cards)
1
Q
Wat is een energiedrager?
A
Een energiedrager is een stof die zijn opgeslagen energie moet vrijgeven om warmte of beweging te creëren
vb. elektriciteit
2
Q
Hoe komen energiedragers op de site?
A
opwekkingscentrale door verbranding van fossiele brandstoffen
- hierbij gaat 60% van opgewerkte energie verloren in de centrale zelf en aan leidingverliezen
- dus slechts rendement van 40%
3
Q
Wat kan je zeggen over verbranding van fossiele brandstoffen in een centrale?
A
Er zijn ongeveer 2,5x meer fossiele brandstoffen nodig bij gebruik van elektriciteit uit een centrale dan bij het rechtstreeks gebruik van fossiele brandstoffen.
4
Q
Welke maatregel is het gevolg de verbranding van fossiele brandstoffen in een centrale i.f.v. de energietransitie?
A
We gaan op zoek naar systemen die
- ofwel schone elektriciteit lokaal kunnen opwekken
- ofwel met behulp van weinig elektriciteit en een andere (warmte)bron warmte kunnen opwekken
5
Q
Wat kan je zeggen over de energietransitie op Vlaams niveau?
A
- de transitie is begonnen: we stappen af van de fossiele brandstof (stookolie reeds uitgefaseerd, gas is bezig)
- doelen zijn duidelijk
- reeds een traject afgelegd: lessen uit begin van EPB => beleidsmiddelen verbeteren
- in Vlaanderen: BENOveren (bijna energie neutraal renoveren)
- vanaf 2025 zal bij nieuwbouw geen aardgasaansluiting meer mogelijk zijn
6
Q
Wat kan je zeggen over de fossielvrije toekomst door de energietransitie?
A
- we gaan naar een fossielvrije samenleving tegen 2050
- voor woningen: gaat over verwarming, koeling, warm water
- geen kolen, stookolie of aardgas
- (bijna) geen hout: shift naar elektriciteit
7
Q
Hoe gebeurt de warmteproductie dan wel in een fossielvrije toekomst?
A
A. gedeeltelijk warmtenet (restwarmte)
- wat met lange termijn (verduurzaming industrie)?
- wat met opwekking warmte bij panne/onderhoud?
B. gedeeltelijk kunstgas: biogas, synthetisch gas en waterstofgas
- ook bij kunstgassen een blijvende uitstoot
- hoe waterstof duurzaam produceren? groene waterstof = aangemaakt met overschotten van groene energie
- kritiek: waterstofgas nu voornamelijk gebruik in industrie (≠ duurzaam)
C. CO2-vrij geproduceerde elektriciteit: hernieuwbare energie
- wat met seizoensverschillen?
8
Q
Hoeveel elektriciteit/jaar hebben we nodig?
A
stroom: huishoudstroom 4000 kWh
gas: sanitair warm water 3000 kWh + verwarmen 20000 kWh + auto 5000 kWh
= zonder iets te doen (omschakeling gas naar elektriciteit): 32000 kWh i.p.v. 4000 kWh (=x8)
9
Q
Welke verbeteringen kunnen we maken om de elektriciteitsfactuur te reduceren? En wat is het gevolg?
A
- nieuwere toestellen, minder groter verbruikers
- zonneboiler, warmteterugwinning uit de douche
- isoleren, luchtdicht bouwen, gecontroleerd ventileren, zuinigere verwarming
na ingrijpen op alle aspecten: overschakeling naar elektrificatie moet haalbaar zijn
huishoudstroom 1000 kWh + sanitair warm water 500 kWh + verwarmen 1500 kWh + auto 5000 kWh
= 8000 kWh i.p.v. 4000 kWh (=x2)
+ kan nog teruggebracht worden door gebruik van zonnepanelen
10
Q
Wat kan je zeggen over groene elektriciteit voor warmtepompen?
A
- de groenste elektriciteit is deze die niet opgewekt moet worden: isoleren, zonnewinsten maximaliseren…
- capaciteitstarief: betalen volgens piekverbruik => verbruik spreiden
- op dit moment ongeveer 2% per jaar vergroening elektriciteit uit het stopcontact (vb. zonnepanelen particulieren)
- zonnepanelen: 40% eigengebruik dekken
- zonnepanelen + batterijen: 60-70% eigengebruik dekken
- groene taxshift nodig (meer belasting op vervuilende bronnen en subsidies voor vervuilende activiteiten afbouwen)
- variabel tarief => goedkoper bij energie-overschot (wind en zon)
- tegen 2050 in principe alle elektriciteit thuis uit duurzame bronnen = CO2 uitstoot dan enkel in productie en installatie toestel
11
Q
Wat kan je zeggen over een warmtepomp?
A
- werkt op elektriciteit
- maakt slim gebruik van de al aanwezige warmte in een bron
- verplaatst de warmte van de bron (bv. de buitenlucht) naar het warmtedistributiemedium (bv. de binnenomgeving)
- door drukcyclussen kan warmte uit een koudere omgeving worden onttrokken en naar een reeds warmere omgeving worden overgedragen bv. buiten 3°C, binnen 22°C
=> voor verwarming, maar ook voor koeling
12
Q
Geef een courant voorbeeld van een warmtepomp.
A
de koelkast:
- warmte wordt onttrokken uit de koelkast
- warmte wordt afgegeven aan de omgeving
- er wordt gebruik gemaakt van een drukcyclus om warmte over te brengen: een thermodynamisch kringproces; door te spelen met drukken, wordt er warmte overgedragen
13
Q
Wat zijn de twee basisprincipes van de thermodynamica voor de werking van een warmtepomp?
A
- de ideale gaswet: p.V = n.R.T
p = druk
V = volume
n = hoeveelheid gas in mol (= constant)
R = gasconstante (= constant)
T = absolute temperatuur - faseovergang tussen vloeistof en gas
14
Q
Leg uit hoe de ideale gaswet van toepassing is voor de werking van een warmtepomp.
A
A. gas warmt op wanneer het word samengedrukt (druk verhogen)
bv. fietspomp wordt warm bij het oppompen
B. gas koelt af wanneer het meer volume krijgt (volume verhogen)
bv. bus campinggas wordt ijskoud wanneer je het ventiel openzet
Op dit principe is de werking van de compressor gebaseerd:
- de compressor drukt koelgas samen, dus de druk neemt toe, waardoor de temperatuur van het koelgas ook toeneemt
- de warmte die het koelgas heeft geabsorbeerd aan een lagere temperatuur kan dankzij de compressie op een hogere temperatuur weer afgegeven worden
15
Q
Leg uit hoe de faseovergang tussen vloeistof en gas van toepassing is voor de werking van een warmtepomp.
A
Die faseovergang vraagt energie: latente warmte.
= de warmte die nodig is om stoffen een faseovergang te laten ondergaan: dus is extra energie die kan worden afgegeven
Tijdens deze faseovergang komt energie vrij.
bv. bij transpireren: verdamping van vocht op de huid doet de huid afkoelen
16
Q
Op welke vier processen in een cyclus is de werking van de warmtepomp gebaseerd?
A
- absorptie van warmte in de koelvloeistof (in gasvorm) uit de omgeving (bodem, lucht, grondwater…) via de verdamper
- verhogen van de temperatuur van de koelvloeistof door het verhogen van de druk met behulp van een compressor, waardoor de koelvloeistof vloeibaar wordt
- de warmte aanwezig in de koelvloeistof (vloeibaar) wordt afgegeven aan het verwarmingsmedium in de condensor (een soort warmtewisselaar). De temperatuur van de koelvloeistof daalt weer zonder dat de druk wijzigt.
- in het expansieventiel daalt de druk van de koelvloeistof weer, waardoor ook de temperatuur verder daalt en de koelvloeistof (in gasvorm) de cyclus opnieuw kan doorlopen
17
Q
Leg de rol van de buitenunit uit.
A
de warmtebron - buitenunit:
- hiermee wordt de warmte uitgewisseld
- blauwe leiding is gevuld met water met antivries
18
Q
Leg de rol van de radiator uit.
A
de warmteafgifte - radiator:
- hiermee wordt de warmte binnen afgegeven
- rode leiding is gevuld met water
19
Q
Leg de rol van de verdamper uit.
A
- = warmtewisselaar
- neemt warmte op van de bron
- warmt het vloeibare koelmiddel op waardoor het een faseovergang ondergaat en het een gas wordt
- door de warmte van de bron over te hevelen = maar heel weinig
- bv. aanvoerleiding = 4°C, bron = 12°C => retourleiding 8°C
- temperatuur stijgt
20
Q
Leg de rol van de compressor uit.
A
- zuigt het gas op een lage druk aan
- drukt het gas samen
- de temperatuur in het gas wordt zo verhoogt
- = warm samengeperst gas
- druk koelmiddel stijgt (verhoogt de kinetische energie van de gasdeeltjes)
- druk stijgt, T stijgt
- verbruikt elektriciteit = grootste verbruiker van de warmtepomp
21
Q
Leg de rol van de condensor uit.
A
- = warmtewisselaar
- het gas onder hoge druk en temperatuur koelt hier af want geeft de warmte af aan een ander medium
- het gas condenseert: faseovergang van gas naar vloeibaar
- de druk in het koelgas blijft constant
- het hogedrukgedeelte van de warmtepomp
- = omgekeerde verdamper
- koelmiddel condenseert en geeft zo warmte af aan het afgiftesysteem
- temperatuur daalt
22
Q
Leg de rol van het expansieventiel uit.
A
- het vloeibare koelmiddel is nog onder hoge druk
- de druk wordt hier afgelaten, waardoor het koelmiddel nog verder afkoelt
23
Q
Wat kan je zeggen over circulatiepompen?
A
- belangrijk deel van het elektriciteitsverbruik van de warmtepomp
- energielabel opvragen
- best frequentiegeregeld
- past zich aan naar de werkelijke behoefte van de installatie, drukverschil constant of proportioneel
- geen onnodige druk in leidingen = kans op schade verkleint en geluid vermindert (bv. door te hoge watersnelheid)
- minder start- en stopmomenten = minder slijtage en minder elektriciteitsverbruik
24
Q
Wat kan je zeggen over het component: koelmiddelen?
A
- = essentieel onderdeel van de werking van de warmtepomp
- afhankelijk van wanneer het koelmiddel condenseert of verdampt kan er meer of minder warmte worden vrijgegeven aan het afgiftesysteem die dan hogere of lagere temperaturen aan zal kunnen
- zeer belastend voor het milieu: EU = uitfasering F-gassen => -80% in 2030
- in warmtepomp zit dat in een gesloten circuit (geen verbruik van de gassen) => opletten voor lekken + wat op einde leven?: voorlopig neemt nog geen enkele fabrikant warmtepompen terug om ze te recycleren
25
Wat is GWP?
= Global Warming Potential
= aardopwarmingsvermogen van een koelmiddel vergeleken met dat van koolstofdioxide over 100 jaar
bv. synthetisch: R410A
- GWP 2088 (= 2088 keer meer schadelijk over 100 jaar dan evenveel CO2)
+ geen vlamverspreiding (A1 = heel brandveilig)
bv. synthetisch: R32
- GWP 675
+ lage ontvlambaarheid (A2L = verbetering, maar nog altijd slecht)
26
Wat kan je zeggen over GWP van koelmiddelen?
Er werden nog maar 286 warmtepompen geplaatst met een koelmiddel met een GWP < 150 (deze hebben echter een lagere SCOP = 3.5 dit is dus nog in ontwikkeling)
bv. natuurlijk: R290
+ GWP 3
- hogere ontvlambaarheid (A3)
+ niet schadelijk voor milieu
+ hoge beschikbaarheid
propaan (campinggas) (al meer ingeburgerd, maar zeer ontvlambaar dus niet toepasbaar in woning)
bv. natuurlijk: R744
+ GWP 1
+ geen vlamverspreiding (A1 = brandveilig)
+ niet giftig, niet brandbaar en chemisch inactief
- technische consequenties: interne drukken groter = duurder + groter temperatuurverschil nodig
voor hoge temperatuurtoepassingen
koolstofdioxide = goed in opkomst
27
Wat kan je zeggen over het component: boilervaten?
= reservoir van water tussen 180 à 240 liter dat geleidelijk aan wordt opgewarmd
- warmtepomp is altijd gekoppeld aan een boilervat (dus geen doorstroomprincipe zoals bij gascondensatieketels)
- centraal systeem = SWW en verwarming in 1
- hoogste rendement
- voor woningen doorgaan binnenunit met ingebouwd boilervat
- lager benodigd vermogen dan via doorstromer: doorstroomprincipe (dus zonder boilervat) bij WP is niet mogelijk => er zou een veel te hoog elektrisch vermogen nodig zijn om SWW direct aan 55°C direct te leveren (rendement wordt zo 0)
- aandeel energiefactuur voor SWW stijgt alleen maar, aangezien warmtevraag mindert
- een goed geïsoleerd boilervat zal de warmte langer vasthouden
- COP van het warm tapwater wordt afzonderlijk berekend en vermeld
- SWW-verbruik beperken:
- spaardouchekop: verbruik < 6l/min
- mengkranen
- temperatuurbegrenzer
- legionellapreventie: boiler dient wekelijks gedesinfecteerd te worden (=> wekelijks piekverbruik), dat kan door één van deze drie methodes
- 20 min op 60°C
- 10 min op 65°C
- 5 min op 70°C
28
Hoe worden boilervaten gedimensioneerd?
1. warmteverlies berekenen: vermogen warmtepomp
kan men met een boilervat ook aan de SWW eisen voldoen?
2. neen? boilervat vergroten
kan men nu aan de eisen voldoen?
3. neen? vermogen opwekker vergroten
29
Wat kan je zeggen over het component: backupsysteem?
Indien de temperatuur van de bron te laag is en er geen of niet voldoende energie uit de bron kan onttrokken worden om het warmtedistributiemiddel mee op te warmen, kan het warmtedistributiemiddel ook opgewarmd worden d.m.v. een in de warmtepomp ingebouwde elektrische weerstand.
treed in werking:
- wanneer de COP te laag is (bv. in de winter), dan schakelt het systeem over
- voor het halen van hoge watertemperaturen (SWW)
- voor het bestrijden van de legionellabacterie (wekelijks één keer boven 60°C verwarmen)
=> verbruikt veel elektriciteit
=> te vermijden
30
Wat is het COP?
= coëfficient of performance
= prestatiefactor
= het rendement van een warmtepomp (>0)
= geleverde warmte / elektriciteitsverbruik
- geeft de verhouding tussen de warmte die de warmtepomp levert en de elektrische energie die ze verbruikt
- hoe hoger de COP, hoe energiezuiniger
bv. COP = 4 = 400%
31
Geef voorbeelden van COP's?
vb. gascondensatieketel: COP = =1,05 = 105%
- aangezien warmte door condensatie apart wordt bijgeteld
- verbranding: 95% benut (via schoorsteen)
=> 10% extra energie als rookgassen condenseren
vb. elektrische energie: COP = 1 = 100%
vb. warmtepomp : COP = 3-4-5 = 300-400-500%
32
Wat is het probleem met COP?
Bij lage temperaturen heeft de warmtepomp het moeilijker om warmte uit de energiebron te halen (vb. lucht van 20°C of lucht van -4°C of warm/koud land)
- COP is dus niet het hele jaar door hetzelfde, fluctueert mee met de buitentemperatuur
- is dus geen goede indicator om de warmtepomp op te beoordelen
33
Wat is het alternatief op COP?
SCOP
= seasonal coefficient of performance
= prestatiefactor
= het gemiddelde rendement van een warmtepomp over een heel jaar (>0)
- België = milde klimaatzone
- van belang voor bepaling energielabel gebouwen én energielabel toestel
- SCOP bij geothermische warmtepomp minder van belang (geen/beperkte seizoensverschillen)
vb. SCOP = 3.5 = 350%
- nauwkeuriger dan COP: gemiddelde efficiënt over een jaar
- realistischer beeld van het rendement omdat alle seizoenen meegenomen worden
- berekend door van alle COP's over heel het jaar het gemiddelde te nemen, rekening houdend met stappen van 5¨C voor het afgiftetemperaturen
34
Waarvan is het rendement van een warmtepomp afhankelijk?
- warmtepomp zelf
- temperatuur van de warmtebron
- verwarmingssysteem zelf: verwarmen op hoge/lage temperatuur
- klimaat
- onderhoud
- verhouding verwarmingswater / sanitair warm water; sanitair warm water wordt op hogere temperatuur verwarmd (legionella) dan verwarmingswater
35
Wat zijn de voordelen van warmtepompen?
- duurzaam (bij duurzame elektriciteit) => herbruikbare energiebron (lucht, bodemwarmte)
- deel van de energie is gratis (lucht, bodemwarmte)
- in combinatie met PV-installatie vrij duurzaam => gebruik batterij is aangeraden
- weinig onderhoudskosten
36
Wat zijn de nadelen van warmtepompen?
- werking van het toestel verbruikt elektriciteit => verwarming in de winter, weinig zon, weinig PV opbrengst
- niet rendabel bij (zeer) lage temperaturen aan de bron
- ruimtegebruik
- enkel op lage temperatuurregimes => soms niet warm genoeg voor sanitair warm water (moet wekelijks boven 60°C als legionellabestrijding)
- kostprijs (boringen geothermische warmtepomp)
- geluidsoverlast (buitenunit lucht warmtepomp)
37
Wanneer is het zinvol om een warmtepomp te kiezen?
trias energetica
1. gebouw en technieken optimaliseren
- goedgeïsoleerde woning - laag warmteverlies
- luchtdichte gebouwen
- gecontroleerd ventileren
- lage temperatuur afgiftesysteem
2. groene stroom opwekken (PV)
3. alles wat niet kan in 1 of 2 oplossen met fossiele bronnen (wordt hier volledig uitgeschakeld)
38
Welke soorten warmtepompen bestaan er?
- lucht-lucht
- lucht-water
- water-water
39
Wat kan je zeggen over lucht-lucht warmtepompen?
= enige decentraal systeem
- dus kan enkel voor verwarming en koeling dienen (niet voor SWW: aparte installatie nodig)
- buitenunit - (meerdere) binnenunits
- toepasbaar bij verwarming of koeling met de lucht (via ventilatiesysteem)
- bron = buitenlucht
- binnenunit: wand, vloer, plafond, inbouw
- afgifte: geblazen warme lucht
40
Wat zijn de voordelen van een lucht-lucht warmtepomp?
- snel systeem
- goedkope oplossing (op korte termijn => laag rendement)
- koeling ook mogelijk
41
Waarom worden lucht-lucht warmtepompen minder toegepast?
- verwarming met lucht => grote debieten, dus grote kanalen
- akoestische hinder
- eerder voor koeling van toepassing, maar kan ook verwarmen
- COP minder goed, rendabiliteit eerder beperkt
- werkt vaker op de elektrische weerstand die erin zit dan op de drukcyclus
- luchtverwarming en -koeling wordt vaak als oncomfortabel ervaren
- geen koppeling met SWW mogelijk
- onderhoud (filters)
42
Wat betekent monosplit?
= lucht-lucht warmtepomp met enkel een buitenunit
- toestel kan ook binnen staan (dan twee doorvoeren naar buiten nodig)
- duurder dan split units
- maar gemakkelijkere installatie
- hier komen geen koeltechnieken aan te pas
43
Wat kan je zeggen over lucht-water warmtepompen?
- gebruikt warmte uit de lucht om het water voor verwarming en sanitair warm water op te warmen
- COP = 3.4 à 4.1, dit betekent dat voor 4.1 kW warmte 1 kW elektriciteit wordt gebruik en de overige 3.1 kW warmte uit de lucht wordt gehaald
- belangrijk: COP of rendement van lucht-waterwarmtepompen is zeer gevoelig aan wijzigende omgevingstemperaturen => fluctuerend rendement
- er moet een buitenunit geplaatst worden => onttrekt warmte uit de lucht
- esthetisch niet zo aantrekkelijk
- vaak geluidsoverlast (voor de buren)
- integratie in het ontwerp van groot belang
44
Wat kan je zeggen over water-water warmtepompen?
- gebruikt warmte uit de grond om het water voor verwarming en sanitair warm water op te warmen
- geen buitenunit
- aandachtspunten
- kostprijs (terugverdientijd t.o.v. lucht-lucht warmtepomp?)
- grotere impact tijdens plaatsing
- regeneratie bodem( boden niet uitputten)
- vergunningen nodig
- vervuiling van grondwater moet voorkomen worden tijdens de boringen
- COP = 4.4 à 4.8, dit betekent dat voor 4.8 kW warmte 1 kW elektriciteit wordt gebruikt en de overige 3.8 kW warmte uit de bodem wordt gehaald
- let op: COP is het maximale rendement: er zijn steeds verliezen, zeker als de warmtepomp water moet produceren op hoge temperaturen (vb. sanitair)
45
Wat kan je zeggen over een aardcollector als captatienet bij water-water warmtepompen?
= horizontaal captatienet
= gesloten systeem
- diepte ca. 1 m onder het maaiveld
- kleinere capaciteit omdat bodemtemperatuur niet constant is op die diepte
- in die zone geen bomen of grote planten toegelaten ter bescherming van de leidingen
- terrein in de breedte afgraven
- horizontaal captatienetmoet onder het grondwaterniveau liggen om beste rendement te behalen
- bodem moet kunnen regenereren: best in open grasveld (niet optimaal in de biodiversiteitscrisis)
- best 4 m afstand tussen de leidingen zodat ze onderling niet gaan beïnvloeden
- wordt niet zo vaak toegepast
46
Wat kan je zeggen over diepteboringen als captatienet bij water-water warmtepompen?
= verticaal captatienet
= gesloten systeem
= BEO-veld
- hoge capaciteit want vanaf 4 m onder het maaiveld ongeveer constante bodemtemperatuur
- boortoestel maakt een boorput
- ca. 20 cm in diameter
- spoelboormethode
- kleine boortoestellen vanaf 0.78 m breed, 1.95 m hoog, 1.4 ton
- kan door deuropening
- beperktere dieptes (25 m)
- zware boortoestellen tot 2.5 m breed, 24 ton
- zwaarste boringen
- gemiddelde thermische warmtegeleidbaarheid van de grond op een diepte van 100 m in Vlaanderen
- kwalitatieve en beproefde techniek
- lange levensduur
- lage onderhoudskost
- schaalvoordeel (meerdere warmtepompen mogelijk)
47
Wat is een BEO-veld?
- boorgat-energie-opslag: glycolwater loopt door gesloten leidingen, er wordt geen water uit de omgeving onttrokken
- boringen met dubbele U-sonde in HDPE-leiding van 50 m tot 400 m diep (België +- 150 m)
- gesloten lussen waarin een koelvloeistof warmte uitwisselt met de bodem
- verticale boringen
- een horizontaal geplaatst net van leidingen
- via collector met elkaar verbonden
48
Wat is de spoelboormethode?
- boorkop wordt de grond in geduwd
- schraapt de grondlagen af met een draaiende beweging
- metalen buisdelen worden erop geschroefd en de grond in gedraaid
- er wordt constant gespoeld met spoelwater dat het vrijgekomen grond en zand naar boven transporteert
- ontstane opening wordt daarmee opnieuw gevuld
49
Wat zijn de functies van boorvloeistof bij diepteboringen als captatienet bij water-water warmtepompen?
1. koelen van de boorkop
2. cuttings, het weg geboorde gesteente, naar boven voeren
3. tegendruk leveren in het boorgat, zodat deze niet instort
4. tegenhouden van andere vloeistoffen of eventuele gassen in het gesteente, zodat deze niet het boorgat in stromen
50
Wat kan je zeggen over ondiepe geometrie bij diepteboringen als captatienet bij water-water warmtepompen?
- wordt gebruikt bij de standaard geometrische warmtepompen
- potentieel voor ondiepe geothermie is erg hoog Vlaanderen
51
Wat kan je zeggen over diepe geometrie bij diepteboringen als captatienet bij water-water warmtepompen?
- warmte uit de diepe ondergrond door een warmtewisselaar laten passeren
- vooral in IJsland, Noord-Italië ... veel potentieel
- enkel in het noordoosten van Vlaanderen potentieel voor deze technologie
- een totaal potentieel van 16874 Gwh per jaar (afgetopt op warmtevraag gebieden)
- economisch haalbaar wanneer op die diepte?
- nog geen info over seismische activiteit van deze boringen
52
Waarvoor moet men opletten bij diepteboringen als captatienet bij water-water warmtepompen?
opletten voor uitputting (0°C) of oververhitting (18°C) bodem:
- bodem moet zelf genereren als weinig koeling nodig in zomer (meestal in woningen): moeilijk en traag (moet door geleiding)
- bodem actief koelen of opwarmen op voorhand: werkt niet goed; op lange termijn: maakt niets uit
- berekenen op 25 jaar doorgaans
53
Wat kan je zeggen over grondwater als captatienet bij water-water warmtepompen?
= open bron systeem
= KWO-systeem = koude en warmte opslag
- er wordt grondwater overgepompt en de warmte wordt uitgewisseld met de binnenomgeving
- diepte tot onder het grondwaterniveau
- in België niet vaak toegepast, want het gebruiken van grondwater gereguleerd en duur
54
Hoe verloopt de werking van verwarming bij water-water warmtepompen?
- captatienet, bv. geothermische boringen = diepteboringen = aardsondes in de grond
- warmte onttrekken aan de bodem
- glycolmengsel gaat bv aan 7°C in de grond en komt door warmteuitwisseling met de bodem aan 10°C terug naar boven
- aan de verdamper wordt deze warmte overgedragen op het circuit in de warmtepomp
- aan de compressor wordt de druk verhoogd en stijgt dus ook de temperatuur van het glycolmengsel
- aan de condensor wordt deze warmte overgedragen aan het binnencircuit (verwarming of sanitair warm water)
- het glycolmengsel koelt dus weer af
- in het expansieventiel wordt de druk verlaagd en daalt de temperatuur dus ook
- het glycolmengsel gaat aan koude temperatuur terug in de bodem, klaar om opnieuw opgewarmd te worden
55
Hoe verloopt de werking van passieve koeling bij water-water warmtepompen?
Met passieve koeling wordt warmte uit de vloerverwarming of ventilo-convectoren onttrokken en naar de grondboringen afgeleid. Zo daalt de temperatuur in huis.
Passieve koeling dankt haar naam aan het feit dat de warmtepomp zelf niet actief is, enkel de circulatiepomp. Hierdoor is deze koelmethode zeer energiezuinig.
- de binnentemperatuur kan met ongeveer 2°C dalen
- niet te koud: anders condensatie in de chape
- best te combineren met vloerverwarming
56
Wat kan je zeggen over warmtepompboilers?
- lucht-water warmtepomp
- enkel voor sanitair warm water (bv. in combinatie met lucht-lucht warmtepomp: want deze kan geen sanitair warm water opwekken)
- goedkoper en hoger rendement op jaarbasis dan zonneboilers (met zonnecollectoren)
- met buiten- of binnenlucht (is mogelijk want werkt op lager vermogen: bv. AOR = aangrenzend onverwarmde ruimte, want is meestal min. 10°C warmer dan de buitenlucht in de winter)
- meestal monobloc met buizen rechtstreeks naar buiten
- is niet geruisloos (fluister-/nachtmodus)
- opletten voor condens, kanaal isoleren
- afvoer: dubbele buis buiten/binnen met afsluitklep = gratis airco in de zomer in minstens 1 ruimte met afgevoerde koele lucht
- elektrische naverwarming (legionella) blijft
- perfect aan te sluiten op zonnecollectoren
- gemiddelde COP's tussen 2.5 en 3.5 = goede waarde in vergelijking met elektrische boilers (eerste keuze blijft altijd een centraal systeem)
57
Wat kan je zeggen over hybride warmtepompen?
lucht-water warmtepomp die samenwerkt met bv. een gascondensatieketel:
- primaire warmtelevering door de warmtepomp, wanneer dit rendabel is
- wanneer niet meer rendabel (buitentemperatuur te laag, te hoge temperatuur sanitair warm water nodig), springt de gascondensatieketel bij
58
Wat zijn de twee systemen die worden toegepast bij hybride warmtepompen?
1. bivalent parallel systeem: warmtepomp en bijverwarming leveren samen de gevraagde warmte
2. bivalent alternatief systeem:
- vanaf een bepaalde buitentemperatuur: bijverwarming neemt volledig over
- lucht punt B kan je economisch sturen, bv. vanaf een bepaalde buitentemperatuur is gas voordeliger
59
Geef toepassingen van hybride warmtepompen.
- duurzaam verwarmen, maar te hoog vermogen voor warmtepomp slechte isolatie bv. renovatie)
- met buitenunit: warmte alleen uit buitenlucht
- zonder buitenunit: warmte uit afgevoerde ventilatielucht; 'ventilatiewarmtepomp'
- combinatie van beide met plenum
60
Geef een voorbeeld van sturing in geval van een hybridesysteem met gas.
- aanvulling voor
- pieken verwarming woning
- pieken warmtevraag net
- sanitair warm water
- kostbeperking (zolang gas goedkoop blijft)
- aansturing kan economisch of ecologisch
- vanaf 2021 geen nieuwe aardgasaansluitingen meer bij nieuwe grote projecten, enkel nog voor collectieve bijverwarming wanneer min. 85% van ruimteverwarming een hernieuwbaar systeem is
61
Leg een hybridesysteem met gas uit.
- werkt op hoge temperatuur (hoge temperaturen opgevangen door gasketel) => behoud van bestaande leidingen en radiatoren (ook op hoog regime)
- combinatie van gasketel en warmtepomp
- all-in-one (nieuwe installatie) of
- booster warmtepomp: toevoeging aan bestaande HR gasketel
- hoofdwerking = warmtepomp, gasketel is backup
- meestal lucht-water warmtepomp (met buitenunit)
- afhankelijk van slimme sturing om duurzaam te zijn (meer elektriciteitsverbruik, maar minder CO2)
- combinatie met PV/zonthermisch ook nog mogelijk
- alternatief voor matig geïsoleerde woningen
- tot welk niveau isoleren mogelijk?
- eigenlijk streven we naar goed geïsoleerde woningen met verwarming op laag regime
- niet voor goed geïsoleerde woningen
- niet voor slecht geïsoleerde woningen (slechte COP)
- niet als er een warmtenet aanwezig is/komt
- moet eigenlijk geplaatst worden binnen een masterplan waarbinnen de gasketel met tijd weg kan (want beter geïsoleerd en laag regime)
62
Welke bedenkingen worden gemaakt bij een hybridesysteem met gas?
- gas blijft noodzakelijk
- simpelweg te laat: je loopt eigenlijk achter op betere technieken
- halve oplossing
- gasprijs blijft stijgen: dus zeker niet de goedkoopste oplossing
63
Wat zijn de voordelen van een hybridesysteem met gas?
- compatibel met bestaande verwarmingssystemen (renovatie) en dus lagere investeringskost dan aanpakken volledig gebouw en nieuwe technieken
- intelligent systeem met slimme sturing
- toepasbaar voor verwarming én sanitair warm water (elektrische warmtepomp moeilijker)
64
Wat zijn de nadelen van een hybridesysteem met gas?
- blijft afhankelijk van gas
- op lange termijn duur (dure gasprijzen)
- buitenunit maakt geluid
- regelmatig onderhoud nodig
- niet future-proof
65
Leg een hybridesysteem met hout/pellets/biomassa uit.
- alternatieven op gasketels: misschien een beetje ecologischer
- CO2 uitstoot blijft
- kan eventueel bij minder goed isoleerbare woningen als bijverwarming op de koudste dagen
- rendement +90%
- opnieuw kiezen voor economische of ecologische optie
66
Wat kan je zeggen over warmtepompen op gas?
- zelfde principe als elektrische warmtepomp
- maar wordt aangedreven door gas(verbranding) i.p.v. elektriciteit
- grotere vermogen (18 kW => collectieve verwarming)
- hogere afgiftetemperatuur mogelijk (60°C)
- rendementen zijn eigenlijk laag: COP's schommelen rond de 1.5, dus niet per se de beste investering
- wordt tot gepromoot omdat ze een hoger rendement hebben op primaire energie (80-110%) dan via grijze elektriciteit (=opgewekt in externe gascentrale) (60% rendement + transportverliezen)
- maar dus CO2-uitstoot blijft
67
Wat is een gasabsorptiewarmtepomp?
is nog anders dan een warmtepomp die werkt op gas
- compressor in de warmtepomp wordt vervangen door een gasbrander
- i.p.v. gas samenduwen om de temperatuur te verhogen, ga je de temperatuur verhogen door daar een verbrandingsproces achter te steken
- specifiek voor serres, WZC's...
- gorter vermogens
68
Geef een voorbeeld van een gasabsorptiewarmtepomp.
sierteeltbedrijf Romberama uit Loenhout:
- 1.2 ha serre oppervlakte
- gasgestookte absorptiewarmtepomp met koude/warmte-opslag in de bodem via boringen van 120 m diep
- jaarlijks ongeveer 230 kWh/m warmte nodig
- jaarlijks ongeveer 55 kWh/m koude nodig
- COP verwarming: 1.6 - 2
- COP koeling: 0.6 - 1
- niet zo goed, maar geen alternatieven om zulk volume op te warmen en/of te koelen
69
Wat is een hoogtemperatuur warmtepomp?
- is opnieuw niet de beste techniek, maar kan zeker een verbetering zijn binnen renovaties (als het echt niet anders kan)
- werkt op hoge temperatuur => behoud van bestaande leidingen en radiatoren
- zowel verwarming als sanitair warm water
- alternatief voor matig geïsoleerde woningen
- niet voor goed geïsoleerde woningen
- niet voor slecht geïsoleerde woningen (slechte COP)
- niet als er een warmtenet aanwezig is/komt
- in erfgoedsituaties bijvoorbeeld waar er maar matig geïsoleerd kan worden
- hogere aanschafkosten
- hoger energieverbruik
- lager rendement
- minder milieuvriendelijk
- langere terugverdientijd
70
Wat kan je zeggen over warmtenetten?
- herbruik restwarmte uit industrie
- voordelen: warmtelevering
- comfortabel
- eenvoudig
- permanent? industrie moet zijn processen verduurzamen = restfracties verinderen
- betrouwbaar? wat bij stopzetting activiteiten/panne/staking
- netbeheer plaatst en onderhoudt
- binneninstallatie kleiner
- de klant betaalt enkel voor de afgenomen warmte
- interventiedienst van de netbeheerder
71
Welke selectiecriteria speelt mee in de keuze voor een warmtepomp?
1. belang gebouwschil
2. afgiftesystemen
3. dimensionering
4. elektrisch verbruik
5. koeling
6. ontdooicyclus
7. onderhoud
8. combinaties met andere technieken
9. stedenbouwkundige regelgeving
10. kosten, subsidies en premies
11. praktisch: vergelijking technische fiches
72
leg 'belang gebouwschil' als selectiecriteria uit.
- goed geïsoleerd
- luchtdicht gebouwd
- gecontroleerd geventileerd
- continue verstrenging van het E-peil
- minder verwarmingsvermogen nodig
-systemen op lage regimes mogelijk (vb. warmtepomp): goedkopere installaties
- warmteverliesberekening: berekenen hoeveel warmtevermogen per ruimte je nodig hebt: nodig om na te gaan of een warmtepomp zal voldoen aan de warmtevraag
73
leg 'afgiftesystemen' als selectiecriteria uit.
lage tot zeer lage temperatuurafgiftesysteem nodig
- vloerverwarming
- radiatoren op laag regime
74
leg 'dimensionering' als selectiecriteria uit.
- belang warmteverliesberekening: berekenen hoeveel warmtevermogen per ruimte je nodig hebt
- nodig om na te gaan of een warmtepomp zal voldoen aan de warmtevraag
- opwekker beter niet overdimensioneren
- afgiftesysteem mag je wel een beetje overdimensioneren: liever je vloerverwarmingsbuizen dichter bij elkaar leggen dan een zwaardere warmtepomp te plaatsen
75
leg 'elektrisch verbruik' als selectiecriteria uit.
- aansluitingen: 3 fase noodzakelijk of gewenst? in principe niet noodzakelijk, maar door combinatie met andere toestellen zal dit wel nodig zijn
- introductie van digitale meter en capaciteitstarief
- een deel van de factuur hangt af van het piekverbruik
- verspreid gebruik wordt bemoedigd
- ook voor warmtepompen, alhoewel geen continue grootverbruiker
- met een variabele elektriciteitsprijs kunnen slim gestuurde warmtepompen de energierekening verlagen, al lijkt dit beperkt (enkele tientallen euro's per jaar)
- liever eigen opgewekte elektriciteit op het moment zelf gebruiken (of later m.b.v. een thuisbatterij)
76
leg 'koeling' als selectiecriteria uit.
- regel 1: opwarming door zonne-instraling vermijden
- regel 2: starten met koelen vóór de hitte binnenkomt
- passief koelen heeft steeds de voorkeur op actief: water-water/geothermische warmtepomp
- actief koelen met warmtepomp: condensor fungeert als verdamper => niet enkel de twee circulatiepompen moeten draaien
- passieve koeling: via lage temperatuursverwarming: max. 2 à 4 graden lager op warme dagen
- max. 5-8°C onder ruimtetemperatuur koelen via lage temperatuur afgiftesysteem: anders kans op condensvorming (doorgaans niet minder dan 18°C)
- kan met extra leidingen in plafond: klimaatplafond
- via vloerverwarming, convectoren kan ook
- dauwpuntregeling installeren?
- meet de RV, bepaalt het dauwpunt en bepaalt de watertemperatuur voor de afgifte
- opletten: traag systeem => achter de feiten aanlopen
77
leg 'ontdooicycli bij lucht als warmtebron' uit als selectiecriteria.
- buitenunit koelt lokaal de lucht (verdampen koelmiddel); zodra temperatuur < 5°C waterdamp condenseert
=> mogelijke ijsvorming
=> noodzaak aan ontdooicyclus (= toestel opwarmen = elektriciteitsverbruik)
- aandachtspunten:
- extra vermogen nodig om deze cycli te verzorgen
- na voltooiing: ventilator moet op vol vermogen draaien (zonder compressor) om verdamper te laten drogen
- de duur van de ontdooiing heeft direct invloed op het rendement
- de temperatuur voor starten en stoppen van de ontdooiingscycli moet zorgvuldig gekozen worden
78
Leg 'onderhoud' als selectiecriteria uit.
- in principe onderhoudsarm (we doen ook niet veel onderhoud aan de koelkast)
- 'dure' onderhoudscontracten door fabrikanten aangeboden eigenlijk niet nodig
- roterende delen en buitenunits meest onderhevig aan slijtage (= niet aanwezig bij geothermische systemen)
- interventie op koelleidingen: koeltechnicus is vereist
79
Wat gebeurt er tijdens een onderhoud van een warmtepomp?
controle van waterdruk, druk expansievaten, elektrische kabels, bevestiging onderdelen, jaarlijkse draaiuren, starts en stops compressor, ontdooiingscyclus...
80
Leg 'combinatie met andere technieken: zonnepanelen' als selectiecriteria uit.
- gemiddeld verbruik warmtepomp gezin :35 000 kWh extra op jaarbasis (sanitair warm water + ruimteverwarming)
- deels gedekt door zonnepanelen: doorgaans 40%
- seizoensverschil blijft
- via batterij percentage wat te verhogen
- slimme sturing voor sanitair warm water piek (legionella)
81
Leg 'combinatie met andere technieken: batterijen' als selectiecriteria uit.
geen warmtevraag in de zomermaanden, hoge warmtevraag in de wintermaanden
=> seizoensverschil niet op te vangen
- januari koudste maand
- maandverbruik van 311 kWh
- 311 kWh / 31 dagen = 10 kWh per dag
- wat met ander elektriciteitsverbruik?
- zonnepanelen wekken 1 à 2 kWh per dag op...
82
Leg 'stedenbouwkundige regelgeving' als selectiecriteria uit.
- vergunningen: lucht-lucht en lucht-water
- geen milieuvergunningen
- uitgezonderd installaties + 5 kW
- uitgezonderd montage op voorgevel
- soms wel melding nodigen eisen m.b.t. afstand tot de buren
- bodem-water: afhankelijk van adres en diepte boringen
- water-water: vergunning nodig
- milieuwetgeving
83
Leg 'kosten, subsidies en premies' als selectiecriteria uit.
- installatiekost
- onderhoudskost minimaal
- slim sturen = gebruikskost minimaal
84
Leg 'praktisch: vergelijk technische fiches' als selectiecriteria uit.
- algemene info
- plaatsingsvoorschriften
- dimensies toestel
- interessante puntjes
- elektrische voeding
- min/max opgenomen elektrisch vermogen
- verbruik ventilatoren
- geluidsniveau
- vermogen van de verwarming
= te vergelijken (bv. verwarmingscapaciteit t.o.v. COP vergelijken)
85
Wat zijn aandachtspunten bij warmtepompinstallaties?
1. akoestiek
2. gebruikskosten
3. lucht-water of water-water
4. hoge temperatuurssysteem 1-op-1 vervangen
5. temperatuursregeling
6. slimme sturing
7. invloed klimaat
8. impact op energiebron
9. individueel of collectief
10. milieu-impact en circulariteit
86
Leg 'akoestiek' als aandachtpunt uit.
- zelfs bij lucht-water zeer stil
- extra geluidsdemping mogelijk zonder invloed op prestaties: een omkasting reduceert 7-15 dB
- nieuwste units: zeer veel aandacht voor
- in zomer: draait heel beperkt, enkel voor sanitair warm water
- tenzij actieve koeling
- tegenwoordig tussen 35 - 55 dB
- lucht als bron: geluid wegens ventilator
- water/grond als bron: geen geluid buiten
- vaak nog een 'stille stand': via programmering sturen
- binnenunit: ook zeer beperkt geluid (aanslaan, drukventielen...)
- lucht-lucht warmtepomp: binnenunits soms storend voor bewoners
87
Hoe houdt men het akoestisch probleem zo klein mogelijk?
- dimensioneer niet te groot (zwaarder = doorgaans luider): correcte warmteverliesberekening
- goed isoleren => minder zwaar toestel nodig
- investeer in degelijke toestellen die kwaliteitsgaranties aanleveren
- let op de locatie
- plaats, richting
- manier van bevestiging: bv. rubberen blokken die trillingen niet doorgeven
- directe omgeving: in groen geplaatst = dempt
- monobloc (enkel unit binnen) kan een oplossing zijn voor akoestische problemen met de buitenunit
88
Leg 'gebruikskosten' als aandachtspunt uit.
kostprijs tussen verschillende verwarmingstechnieken met elkaar vergelijken (ook te gebruiken om terugverdientijd te berekenen):
warmtepomp met hoger COP levert hogere besparingen op
89
Leg 'lucht-water of water-water' als aandachtspunt uit.
- grondgebonden warmtepomp ongeveer 9000 euro duurder dan een lucht-waterwarmtepomp
- terugverdientijd:
- SCOP geothermische warmtepomp gemiddeld 4
- SCOP lucht-water warmtepomp gemiddeld 3
- extra elektrisch verbruik op jaarbasis:
- gemiddelde lucht-waterwarmtepomp: 3500 kWh extra verbruik op jaarbasis
- geothermische warmtepomp 33% beter rendement (2650 kWh)
=> terugverdientijd wordt zo'n 30 jaar of 18 jaar, afhankelijk van elektriciteitsprijs (richtinggevend: premies, PV-installatie, SPF, persoonlijk gebruik... berekenen is niet zo eenduidig)
90
Leg 'hoge temperatuursystemen 1-op-1 vervangen' uit als aandachtspunt.
50°C test:
= test alvorens het vervangen van bestaande installaties op hoge regimes door een warmtepomp
- op koude dagen de uitgaande keteltemperatuur op 50°C instellen
- als dit nog volstaat om de woning te verwarmen, kan de installatie 1-op-1 vervangen worden door een warmtepomp
- volstaat dit niet, dan eerst isoleren, luchtdicht bouwen, gecontroleerd ventileren... en de test nog eens uitvoeren tot het volstaat
- alternatief: hoge-temperatuurswarmtepomp
91
Leg 'temperatuursregeling' als aandachtspunt uit.
afzonderlijke zone is nuttig indien
- verschil in gebruikstijd
- verschil in geveloriëntatie (zon, wind)
- verschil in interne warmtewinsten
- verschil in verwarming-/afgiftesystemen
temperatuur 1°C lager kan tot 6% besparen
92
Leg 'slimme sturing' als aandachtspunt uit.
- slimme thermostaten
- zelflerend
- van op afstand aanstuurbaar
- opvolgen verbruik: meten = weten; meten = gedrag aanpassen
- energiebesparing
- aanstuurbaar
=> verbruik spreiden (pieken vermijden)
=> afstemmen op eigen elektriciteitsproductie
- vergelijking terugverdientijd PV met warmtepomp: slimme sturing kan terugverdientijd tot 3 jaar inkorten
- voorspellen is belangrijk: anticiperen van koeling en verwarming
- afweging tussen snelle en trage systemen
- oververhitting en onderkoeling vermijden
- een warmtepomp moet niet continu draaien
- voorspellen: wanneer elektrische wagens opladen?
93
Leg 'invloed klimaat: koud klimaat' als aandachtspunt uit.
- meer verwarmen = meer energie, onafhankelijk of gas of elektriciteit is
- fabel: een koud klimaat is niet geschikt voor warmtepompen
94
Leg 'impact op de energiebron' als aandachtspunt uit.
- grond moeten kunnen regenereren
- via passieve koeling
- via zonnecollector
- opletten dat je die niet oververhit
- niet de meest nuttige toepassing van een zonnecollector?
- water
- nog niet veel kennis over
- richtlijnen watertemperatuur oppervlaktewater: bv. temperatuurverschil opgepompt en geretourneerd water max. 5°C
95
Leg 'individueel of collectief' als aandachtspunt uit.
collectief is altijd beter:
- veel lichtere installatie
- veel lagere installatiekost
- veel lagere werkingskost
- schaalvoordeel
96
Leg 'ruimte-eis' als aandachtspunt uit.
- binnenunit:
- reken op 1 m² vloeroppervlak voor de hoofunit indien buffervat geïntegreerd is
- reken op 3 à 4 m² muuroppervlakte voor de leidingen, expansievaten naast de hoofdunit
- buitenunit:
- reken op 4 m² vloeroppervlakte (incl. ruimte rondom)
- ongeveer 60 cm voor en achter buitenunit vrij voor voldoende toevoer
- op de grond of bevestigd op de muur
- buitenunit best zo dicht mogelijk bij binnenunit
97
Leg 'milieu-impact van de warmtepomp en circulariteit' als aandachtspunt uit.
- levensduur
- voor technieken rekent men doorgaans 30 jaar
- geothermische warmtepomp: bronleidingen 80+ jaar
- binnen- en buitenunits: 15-25 jaar, afhankelijk van goede dimensionering
- leidingen zo veel mogelijk in opbouw: gemakkelijker te vervangen
- koelmiddelen: komen ooit vrij
- recycling? waaruit bestaat een warmtepomp:
- meeste materialen metalen en kunststoffen: alu, koper, RVS..., plastics = recycleerbaar
- onderdelen nog demontabel?
- onderdelen an-sich eenvoudig te recyclen: condensor, verdamper, pomp, motor, leidingen...
- hoe meer vraag er komt naar recycling, hoe meer technologische ontwikkelingen er hierover zullen gebeuren (nog geen enkele leverancier neemt zijn eigen toestellen terug)
- recyclage van het afgiftesysteem? bv. vloerverwarming: droge systemen zijn gemakkelijk demontabel en dus recycleerbaar
