VERWARMING
Install Magazine 963 – september 2019
Warmtepompen en openbare zwembaden, een perfecte combinatie
De binnenkant van Nekkerpool, met de beweegbare vloeren van het zwembad.
Het systeem voor warmteterugwinning uit het afvalwater, met warmtewisselaar en warmtepomp.
De luchtbehandelingskast met een geïntegreerde warmtepomp.
Openbare zwembaden hebben een groot energieverbruik omwille van de warmtevraag van het gebouw, het zwembadwater, warm water voor de douches..., ook in de zomermaanden. Door een slimme integratie van verschillende warmtepomptechnieken in het gebouwenconcept, kan het energieverbruik echter sterk verlaagd worden.
Inleiding
In de bouw van het Nekkerpool zwembad in Mechelen was duurzaamheid een centraal thema doorheen het ontwerp. Dat sloeg ook op de keuze van materialen en technieken. Door een slimme selectie van complementaire verwarmingssystemen kon de hoge verwarmingsbehoefte van het zwembad gedekt worden door lage-temperatuurverwarming, in de eerste plaats met warmtepompen.
Warmtepompconcept
Een grote uitdaging bij het ontwerp was om de verwarmingsbehoefte en waterverbruik te reduceren. Dat gebeurde onder meer met warmteterugwinning door middel van verschillende warmtepompen.
- geïntegreerde warmtepompen in de luchtbehandelingskasten van de hal halen warmte direct uit de afvoerlucht.
- de combinatie van een warmtewisselaar en een warmtepomp haalt restwarmte uit het douchewater van het zwembad.
- de resterende warmtebehoefte is grotendeels gedekt door een warmtepomp verbonden met een energiedak. Over de hele dakoppervlakte van het zwembad werd namelijk een zonnecollector geïntegreerd, zodat de zonnestraling kan worden benut in het HVAC-systeem.
Andere duurzame technieken
Waterbehandelingsinstallaties reduceren het waterverbruik en reduceren tegelijk het volume aan afvalwater.
In de keuze van de bouwmaterialen werd gekeken naar de oorsprong. Waar mogelijk werden duurzaamheidsgaranties geëist. Het meest zichtbare aspect daarvan is de gevelbekleding op basis van gerecycleerde tegels.
Warmtepomp met energiedak
Het 1.300 m2 dakoppervlak van de Nekkerpool is ontworpen als een geïntegreerde zonnecollector om de zonne-instraling nuttig te kunnen gebruiken. Het principe is dat van vloerverwarming, maar dan omgekeerd: warmte wordt afgevoerd uit het dak om elders benut te worden. Het dak is opgebouwd uit een klassieke isolatie voor platdak, met een isolerende mortel en een laag in EPS (geëxpandeerd polystyreen). Bovenop deze isolatielaag werden PE-buizen aangebracht in profielstrips. Tussen de buizen werd ‘energiemortel’ gestort, net even hoog als de buitendiameter van de buizen. Daarop komt dan een zwarte afdichtingslaag. De buizen worden doorstroomd met een glycolmengsel dat de zonne-instraling absorbeert en afgeeft als warmte aan de warmtepomp. Tegelijk zorgt dit systeem voor een koeling van het dakoppervlak. Het energiedak is verbonden met een Aircotech warmtepomp met een vermogen van 260 kW en een elektronisch expansieventiel.
Warmteterugwinning op afvalwater met warmtepomp
Restwarmte wordt uit het afvalwater gehaald door een speciale warmteterugwinning met een warmtepomp, die specifiek is ontworpen om drinkwater op te warmen op basis van warmteterugwinning. Het systeem heeft een volledig automatisch reinigingssysteem voor de warmtewisselaar. Regelmatig worden er schoonmaakkorrels door de afvoerleidingen gestuurd, om eventuele vuilafzettingen op de wanden te verwijderen. Zo blijft het binnenoppervlak schoon, voor een efficiënte warmte-overdracht.
Dit is een zeer interessante toepassing voor zwembaden, waar het zwemwater regelmatig moet vervangen worden, en er ook een grote behoefte aan douchewater is. In Nekkerpool wordt er warmte gerecupereerd zowel uit het douchewater als uit het terugspoelwater uit de filter, telkens met een aparte warmteterugwinninginstallatie.
De warmteterugwinning van het filterwater gebeurt met een Menerga AquaCond warmtepomp voor een debiet van 1.200 l/h. Voor het douchewater is er eveneens een Menerga AquaCond, maar dan voor een debiet van 1.800 l/h.
HVAC met geïntegreerde warmtepomp
De luchtbehandelingskasten zorgen voor luchttoevoer van de zwembadhal, met ontvochtiging en verwarming. Tegelijk garanderen ze een goed binnenklimaat en beschermen ze de bouwschil. Een geïntegreerde warmtepomp met frequentiesturing verhoogt het totale systeemrendement.
Wanneer het zwembad in gebruik is, wordt de afvoerlucht gekoeld en ontvochtigd, zowel door de verdamper van de warmtepomp als door de stroomopwaarts geplaatste warmtewisselaar. De verdamper koelt de afvoerlucht tot onder het dauwpunt, waardoor condens ontstaat en er latente warmte aan de lucht wordt onttrokken.
De toevoerlucht wordt voorverwarmd in een warmtewisselaar en daarna gemengd met een zekere hoeveelheid onbehandelde recirculatielucht. De menglucht wordt dan verwarmd via de condensor van de warmtepomp, op basis van de warmte die vrijkomt uit het ontvochtigingsproces van de afvoerlucht. Daarna wordt de luchtstroom in de zwembadhal ingeblazen.
Op die manier wordt de latente warmte in de afvoerlucht benut en omgezet in voelbare warmte voor de luchttoevoer. Het energieverbruik van de compressor wordt volledig benut om de toevoerlucht te verwarmen. Wanneer het zwembad in gebruik is, wordt net zoveel buitenlucht toegevoerd als nodig is om de hygiënische ventilatie te garanderen. De hoeveelheid verse lucht wordt continu geregeld in functie van hoeveel water er verdampt (wat een maat is voor de bezettingsgraad van het zwembad).
De luchttoevoer in de zwembadhal gebeurt met twee Menerga ThermoCond luchtbehandelingskasten van 34.500 m3/h elk. Ze zijn voorzien van EC-ventilatoren voor een variabel inblaasdebiet in functie van de verdamping. De geïntegreerde warmtepomp heeft een verdampervermogen van 76 kW en is regelbaar tussen 10 en 100%. Het condensorvermogen is 88,6 kW, voor een opgenomen vermogen van 12,5 kW.
De grafiek toont dat in de zomerperiode (juni-september) meer dan 90% van de verwarmingsbehoefte van het zwembad gedekt wordt door de warmtepomp. De overige 10% wordt gedekt door de ketels, die ook instaan voor Legionellabestrijding voor het sanitair warm water voor de douches. Dat laatste is onmogelijk met de warmtepompen. Over het algemeen blijkt dat de warmtepompen goed zijn voor 46% van de verwarmingsbehoefte.
Er zijn geen gegevens beschikbaar over de warmteproductie van de geïntegreerde warmtepomp in de luchtbehandelingskasten voor de zwembadhal. We kunnen er echter van uitgaan dat meer dan de helft van de totale behoefte zal gedekt worden door warmtepompen.
Conclusie
Dit project bewijst dat het hoge energieverbruik van openbare zwembaden sterk verlaagd kan worden door een slimme integratie van warmtepompen. Met een aangepast ontwerp kan meer dan de helft van de verwarmingsbehoefte van een zwembad gedekt worden door warmtepompen.
Bron: Ingenium
Foto’s: Ingenium
