WARMTEPOMPEN
Install Magazine 947 – februari 2018
Slimme combinatie van VRF en watervoerende leidingen
Europese primeur van Mitsubishi Electric voor nieuwbouw van Intellisol
De City Multi HVRF in het kantoor van Intellisol is verbonden met een geothermisch boorveld.
Bij het ontwerp van de vloerverwarmingsinstallatie hechtte Intellisol veel belang aan hydraulische optimalisering: de verdeelleidingen werden in grotere diameters uitgevoerd om pompenergie te besparen.
De Hybrid BC-controller zorgt voor de energie-overdracht tussen koelmiddel en water door middel van vier warmtewisselaars en twee toerentalgeregelde pompen. (bron: Mitsubishi Electric)
Schematische voorstelling van de werking van de Hybrid BC-Controller. De warmtewisselaars kunnen zowel koelen als verwarmen. In de gemengde modus zorgt het ene circuit voor koeling en het andere voor verwarming. Daarbij kan gebruik gemaakt worden van warmterecuperatie. (bron: Mitsubishi Electric)
Het Limburgse bedrijf Intellisol is gespecialiseerd in energiezuinige oplossingen, onder meer met HVAC, PV-panelen en relighting. Bij de bouw van het eigen bedrijfspand wilde men dan ook de eigen principes in de praktijk brengen: energiebesparing zonder comfortverlies. Het ontwerp is bijzonder doordacht en resulteerde in het eerste plusenergie bedrijvencentrum in België. Een belangrijke component daarbij is de City Multi HVRF van Mitsubishi Electric, een hybride oplossing die de soepelheid van een VRF combineert met een watervoerend systeem.
Decentrale systemen
Als experts in sturing en energietechnieken, stond Intellisol zelf in voor het ontwerp. Daarbij werd niet over een nacht ijs gegaan: alle aspecten werden herhaaldelijk doorgerekend om tot een optimaal resultaat te komen. Elk probleem werd met een open geest benaderd. Het team van Intellisol heeft geen achtergrond in verwarming, en liet zich dus niet leiden door standaardtechnieken of wat ‘normaal’ was. Men koos systematisch voor wat het meest zinvol was vanuit energetisch oogpunt.
Zo is de installatie sterk gedecentraliseerd opgevat. Het gebouw is een bedrijvencentrum dat behalve het kantoor van Intellisol ook nog andere firma’s huisvest. Bovendien zijn er nog een reeks appartementen. Om comfort op maat mogelijk te maken, koos Intellisol voor een gecombineerd systeem waarbij de basislast gedekt wordt door een traag systeem (een cascade van twee geothermische warmtepompen, aangesloten op vloerverwarming), aangevuld door een snelreagerend luchttechnisch systeem om de temperatuur aan de individuele behoeften van de gebruikers aan te passen (een HVRF-opstelling per verdieping met plafondcassettes). De appartementen zijn voorzien van individuele water-water warmtepompen, aangesloten op de primaire kring van de geothermische sonde.
Ook de ventilatie is decentraal uitgevoerd, met twee Mitsubishi Electric Lossnay-units per verdieping. Dat biedt niet alleen soepelheid in het gebruik, het vermijdt ook dat er plaats op het dak moet gevonden worden voor een omvangrijke centrale luchtbehandelingskast.
Dubbel afgiftesysteem voor soepel comfort
We concentreren ons in dit artikel op de installatie van de kantoren van Intellisol zelf, waarbij de vloerverwarming wordt aangevuld met plafondcassettes die verbonden zijn met een City Multi HVRF van Mitsubishi Electric. Beide installaties zijn geothermisch: het boorveld van 28 boringen van 110 m bedient zowel de cascade-opstelling voor de vloerverwarming als de VRF en HVRF-toestellen voor de cassettes. Dat maakt het mogelijk om in de zomer over te schakelen op passieve koeling via een bypass.
De vloerverwarming wordt omwille van de trage reactietijd gestuurd in functie van de weersverwachting. Daarvoor heeft Intellisol een eigen software geschreven die de weersgegevens vertaalt naar een regelstrategie. Omdat de warmteverliezen erg laag zijn, kan men verwarmen op zeer lage temperaturen: een vertrektemperatuur van 26-27°C volstaat voor een basistemperatuur van 20°C.
De vloerverwarming is echter niet in staat om in te spelen op allerhande stoorfactoren, zoals snel wisselende weersomstandigheden, specifieke behoeftes van gebruikers, de invloed van bezonning of beschaduwing... Daarvoor werd een luchttechnische installatie aangelegd, die ook kan inspringen in het tussenseizoen als er occasioneel verwarming nodig is. De HVRF van Mitsubishi Electric komt hier tot zijn recht.
Bij dergelijke gecombineerde installaties is de regeling van groot belang. Het risico bestaat immers dat het snelst reagerend systeem het tragere zal wegdrukken, zodat het vooropgestelde comfort en rendement niet gehaald wordt. Intellisol werkte een geïntegreerde regeling uit via BACnet, die ook onder meer de verlichting en ventilatie aanstuurt.
Een VRF met een watervoerend afgiftesysteem
De City Multi HVRF van Mitsubishi Electric is een zogenaamd ‘hybride’ VRF, waarbij twee warmetransportmedia gecombineerd worden: koelmiddel (in dit geval R410A) en water. De buitenunits, naargelang de uitvoering luchtgekoeld of watergekoeld (geothermisch), zijn met de verdeelboxen verbonden via koelmiddelleidingen. De Hybrid BC-controller is echter een speciale verdeelbox: het toestel zorgt voor de energie-overdracht tussen koelmiddel en water door middel van vier warmtewisselaars en twee toerentalgeregelde pompen. Dankzij de regelkleppen krijgt elke binnenunit water aan de gewenste temperatuur. Bovendien heeft de Hybrid BC-controller dezelfde mogelijkheden voor warmteterugwinning als een standaard BC-verdeelbox, zodat het systeem energiezuinig kan verwarmen en koelen tegelijk.
De overgang op een watervoerende verdeelinstallatie maakt de HVRF bijzonder veelzijdig: alle eindunits worden aangesloten met een tweepijpsinstallatie, wat heel wat werk en materiaal bespaart. De koelmiddelleidingen tussen de buitenunits en de HBC-Box worden kort gehouden, zodat de koelmiddelinhoud beperkt kan blijven. Intellisol schat dat ze per binnenunit ongeveer 45 m koelmiddelleiding hebben uitgespaard. De HVRF kan overigens gecombineerd worden met verschillende binnenunits (vierwegscassettes, kanaalunits, vloer- en wandtoestellen)
Rendement voorrang geven op investeringskost
Omdat Intellisol het ontwerp volledig zelf uitvoerde, kon het bedrijf eigen accenten leggen. Een van de stokpaardjes van het bedrijf is dat voordelen in rendement eventuele hogere investeringen moeten compenseren, uiteraard binnen een redelijke termijn. Kwaliteit staat daarbij voorop: de installatie moet zuinig in het gebruik zijn, gebouwd met duurzame en onderhoudsvriendelijke materialen. Een degelijk ontwerp en gedetailleerde dimensionering zijn daarbij een noodzaak.
Een voorbeeld daarvan is de hydraulische optimalisering. De verdeelleidingen naar de vloerverwarming zijn uitgevoerd met grote diameters om drukverliezen laag te houden en zo pompenergie te besparen. Dat kost iets meer in materiaal, maar daar staat tegenover dat er dag na dag elektriciteit bespaard wordt. Tevens worden toerentalgeregelde pompen ingezet als regelorgaan: de pomp zelf past het debiet aan de vraag aan, inregelventielen zijn daardoor overbodig. Energetisch heeft het immers geen zin om met een pomp een druk te creëren, en dan die druk te smoren met een regelventiel.
Die aandacht voor rendement deed Intellisol voor de geothermische HVRF van Mitsubishi Electric kiezen. Men was immers op zoek naar een systeem dat comfort kon leveren, maar toch bijzonder zuinig was. De HVRF bood de mogelijkheid om individueel thermisch comfort te bieden, met een hoog rendement, onder meer dankzij de warmteterugwinning.
Door Alex Baumans
