WARMTEPOMPEN
Install Magazine 946 – december 2017
Lucht-water warmtepomp voor gerenoveerde boerderij
Aanzuiglucht wordt voorverwarmd via dakconstructie
Het dak is het centrale element in het energieconcept: niet alleen levert het elektriciteit via zonnepanelen, de aanvoerlucht voor de warmtepomp wordt ook via de dakconstructie aangezogen.
Een Viessmann Vitocal 350A warmtepomp van 15 kW dekt de basislast.
De elektriciteit voor de warmtepomp wordt geleverd door de PV-installatie.
Op de verdiepingen staan er overgedimensioneerde radiatoren die op hetzelfde regime werken als de vloerverwarming.
Blikvanger van de gerenoveerde hoeve is de uitkijktoren, die tegelijk dienst doet als logeerkamer.
Toen architect Frank Vissers een oude boerderij bij Durbuy omvormde tot buitenverblijf, was hij op zoek naar een zuinige manier van verwarming die aansloot bij het gebruikspatroon en de eigenschappen van het gebouw. Door de grote thermische inertie van de dikke muren was het immers meer aangewezen het gebouw op temperatuur te houden, dan het telkens te laten af te koelen en weer op te warmen. Dat moest echter op een milieuvriendelijke manier gebeuren. De oplossing werd gevonden in de vorm van een slimme combinatie van een Viessmann lucht-water warmtepomp met PV-zonnepanelen.
Lange opwarmtijden vermijden
Het buitenverblijf is een opgeknapte hoeve in het idyllische dorpje Bohon bij Durbuy. De bouwstructuur is volledig traditioneel, met dikke muren in natuursteen. Gezien het onregelmatige gebruikspatroon -doorgaans is het gebouw slechts enkele dagen per week bezet-, stelde dat problemen van thermisch comfort. De bouwmassa had immers een aanzienlijke thermische inertie, en dan kon het wel eens lang duren eer het gebouw op temperatuur raakte. Zoals Frank Vissers het zelf uitdrukte: vroeger zette ik in de winter de kachel aan als ik aankwam, en tegen het tijd was om weer weg te gaan, begon het stilaan warm te worden.
Hij was dus op zoek naar een manier om de bouwmassa contant op een basistemperatuur te houden, om zo de opwarmtijden tot comforttemperatuur binnen de perken te houden. Een absolute voorwaarde daarbij was wel dat het om een milieuvriendelijke techniek moest gaan. Het heeft immers weinig zin om je terug te trekken tussen het groen, en dan tegelijk constant stookolie te verbranden.
PV en stalen dak
De oplossing werd gevonden in de combinatie van een lucht-water warmtepomp met fotovoltaïsche zonnepanelen. Het dak van het hoofdgebouw heeft een oost-west oriëntatie, zodat er aan beide kanten zonnepanelen kunnen geplaatst worden. In totaal gaat het om 40 panelen met een vermogen van 10,8 kW(p). Het oorspronkelijke dak werd bij de renovatie vervangen door een staalstructuur. Daar bovenop werden dan de zonnepanelen aangelegd. Ze produceren groene elektriciteit, waarmee de warmtepomp wordt aangedreven voor een CO2-arme verwarming.
Die dakstructuur maakt een slimme toepassing mogelijk. Tussen de staalstructuur en de zonnepanelen is er een ruimte van 5 cm. Normaal gezien zal er zich warmte in die ruimte ophopen, een effect wat nog versterkt wordt door zonne-instraling op de PV-panelen. Om toch zoveel mogelijk nuttig gebruik te maken van die warmte, zuigt de warmtepomp de lucht aan in de ruimte onder de zonnepanelen. Het effect is dubbel: men doet aan warmteterugwinning om de aanzuiglucht van de warmtepomp voor te verwarmen, wat het rendement ervan verbeterd. Tevens zorgt men ook voor een zekere graad van koeling voor de zonnepanelen, wat eveneens gunstig is voor de opbrengst.
Voorlopig is het nog te vroeg om conclusies te trekken over hoeveel het systeem nu concreet oplevert, ook al omdat er nog marge is voor optimalisering. Er wordt bijvoorbeeld nagegaan of men de warmtepompwerking zou kunnen aanpassen om de opbrengst van de PV-panelen te verbeteren, door het buffervat op te warmen als er zonnestroom beschikbaar is. Naar schatting zou het rendement al wel enkele procenten hoger liggen dan bij een traditionele opstelling met directe aanzuiging van de buitenlucht.
Zeker is dat warmteterugwinning door een lucht-water warmtepomp interessante mogelijkheden biedt, zoals blijkt uit een ander project dat Frank Vissers heeft begeleid, namelijk de renovatie van een verzekeringskantoor in Brasschaat (zie ook De Onderneming 938, maart 2017).
Warmtepomp voor vloerverwarming en radiatoren
De woning wordt verwarmd door een Vitocal 350A van 15 kW, gekoppeld aan een buffervat van 400 liter. Het afgiftesysteem bestaat uit vloerverwarming op het gelijkvloers met overgedimensioneerde radiatoren op de verdiepingen, waarbij alles op hetzelfde regime werkt. Deze installatie dekt de basislast en houdt de woning constant op 18°C. De houtkachel dient dan als piekverwarming wanneer de woning in gebruik is.
De expertise van Viessmann kwam goed van pas bij de uitwerking van dit atypisch project. Door de configuratie de aanzuig via de ruimte onder het dak, konden er immers geen standaardgegevens gebruikt worden voor de berekening van de warmteverliezen of de luchtkanalen. Viessmann had echter genoeg kennis en ervaring in huis om het ontwerp tot een goed einde te brengen.
Gunstige resultaten
De installatie werd in het voorjaar van 2016 opgestart en heeft ondertussen een eerste stookseizoen achter de rug. Frank Vissers is in elk geval erg tevreden over de resultaten. Hij heeft het gevraagde comfort, voor een zeer redelijk verbruik. Van de opbrengst van de PV-panelen van 7200 kWh is er nog ongeveer 1200 kWh over aan het einde van het jaar, na aftrek van het totale verbruik inclusief sanitair en verwarming. Bovendien is het systeem weinig milieubelastend, omdat de energie wordt opgewekt door de zon, aangevuld met lokaal hout. In dit verband wijst Frank Vissers op het belang van de terugdraaiende teller. Hoewel het ecologische voordeel van de combinatie PV-warmtepomp duidelijk is, heeft het pas ook economisch zin als men in de zomer de teller kan laten terugdraaien, om het extra verbruik in de winter te compenseren. Opslag in batterijen is niet haalbaar: de gangbare modules hebben nog te weinig capaciteit om de werking van de warmtepomp te dekken. Als de overheid de combinatie warmtepomp met PV wil bevorderen, moet men ook met aspecten van de tariefstructuur van elektriciteit rekening houden.
Door Alex Baumans
